로봇은 믿을 수 없을 정도로 정확하지만, 온화함이 항상 장점이 되는 것은 아닙니다. 거의 완벽에 가까운 정확도로 자동차를 제작할 수 있는 기계라도 사람의 눈 속이나 섬세한 수술과 같이 아주 작은 실수라도 중요한 장소에서 작업할 때 여전히 너무 많은 압력을 가할 수 있습니다. 이것이 바로 Shanghai Jiao Tong University의 연구원들이 로봇이 자신이 만지는 것을 더 정확하게 “느끼는” 데 도움이 될 수 있는 새로운 유형의 힘 센서를 개발하고 있는 이유입니다.
센서는 폭이 1.7mm에 불과한 쌀알 크기로 매우 작기 때문에 고급 수술 도구에 들어갈 만큼 작습니다. 특히 흥미로운 점은 전통적인 전자 장치에 의존하지 않는다는 것입니다. 대신 빛을 사용하여 압력, 미끄러짐 움직임, 비틀림을 포함한 모든 방향의 힘을 측정합니다. 작동 방식은 다음과 같습니다. 광섬유 끝에는 무언가와 접촉하면 모양이 약간 변하는 부드러운 소재가 있습니다. 이러한 작은 변형으로 인해 빛이 센서를 통과하는 방식이 변경됩니다. 변경된 빛 패턴은 광섬유를 통해 카메라로 전송되어 이미지처럼 캡처됩니다. 그런 다음 연구원들은 기계 학습 모델을 사용하여 이러한 빛 패턴을 연구하고 이를 정확한 힘 판독값으로 변환합니다. 간단히 말해서, 시스템은 이렇게 작은 공간에 여러 개의 전선이나 여러 개의 별도 센서가 필요 없이 빛만으로 터치를 “읽는” 방법을 학습합니다.
로봇이 단지 보는 것이 아니라 느껴야 하는 이유
현대의 수술 영상 기술은 이미 믿을 수 없을 만큼 발전했습니다. 오늘날 외과의사는 놀라울 정도로 명확하게 인체 내부를 볼 수 있습니다. 그러나 특히 최소 침습 수술 중에 그들이 여전히 어려움을 겪고 있는 한 가지는 실제로 도구가 닿는 부분을 느끼는 것입니다. 외과 의사는 화면에서 해당 부위를 명확하게 볼 수 있지만 건강한 조직과 문제가 있는 조직을 구별하는 것은 장비 자체의 피드백보다는 경험과 본능에 따라 결정되는 경우가 많습니다.
이것이 바로 이 새로운 센서가 해결하려는 문제입니다. 테스트하는 동안 연구자들은 인간 조직 내부의 종양을 모방하기 위해 아래에 작은 단단한 구체가 숨겨져 있는 부드러운 젤라틴 블록에 이를 사용했습니다. 센서는 표면을 가로질러 움직일 때 강성의 차이를 감지하여 숨겨진 물체를 감지했습니다. 의사가 극도로 좁은 공간에서 수술하고 항상 직접적인 접촉에 의존할 수 없는 로봇 수술에서 이러한 종류의 촉각 피드백은 수술을 더 안전하고 정확하며 추측에 훨씬 덜 의존하게 만들 수 있습니다.
이것이 수술실에 도달하기 전에 아직 해야 할 일이 있습니다
현재 이러한 결과는 완성된 의학적 혁신이라기보다는 아이디어가 효과가 있다는 증거에 가깝습니다. 연구자들은 아직 알아내야 할 부분이 많이 남아 있음을 인정합니다. 규모에 맞게 일관된 품질을 갖춘 이 작은 센서를 구축하는 것은 실험실에서 작동하는 단일 버전을 만드는 것보다 훨씬 어렵습니다. 병원에서 현실적으로 사용하려면 설정 프로세스도 여전히 더 간단하고 안정적이어야 합니다. 게다가 센서는 실제 시술 중에 의사가 신뢰하기 전에 의료 기기에 필요한 장기 스트레스 테스트를 아직 거치지 않았습니다.
그럼에도 불구하고 이 기술의 핵심 아이디어는 정말 유망하다고 느껴집니다. 여러 개의 복잡한 감지 부품에 의존하는 대신 시스템은 단일 광학 채널과 카메라를 중심으로 구축된 훨씬 간단한 설정을 사용합니다. 이러한 종류의 단순한 설계를 통해 엔지니어링이 성숙해지면 시간이 지남에 따라 기술을 더 쉽게 개선하고 확장할 수 있습니다. 현재 팀은 센서를 실제 로봇 수술 도구에 장착하고 실제 수술실과 가까운 환경에서 테스트하는 작업을 진행하고 있습니다. 그리고 “느낄” 수 있는 쌀알 크기의 센서는 종이에서는 작은 혁신처럼 들릴 수 있지만, 손톱보다 작은 공간을 통해 로봇 기구를 안내하는 외과의사에게는 매우 중요할 수 있습니다.
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