Sony toont chirurgische precisie met robotica in recente microsurgiedemonstratie

Onlangs heeft Sony een prototype van een robot onthuld die is ontworpen om te assisteren bij microschirurgie. Hoewel het zich nog in de ontwikkelingsfase bevindt, is dit een geweldige prestatie met het potentieel om precisiechirurgie te revolutioneren.

De robot maakte haar eerste publieke debuut een paar weken geleden op de International Conference on Robotics and Automation van het Institute of Electrical and Electronics Engineers in 2024.

Vervolgens werd er een video van dezelfde op YouTube geplaatst. Geüpload door Sony Group, de video met de titel ‘Microsurgery Assistance Robot Stitching a Corn Kernel’ toonde de nauwkeurigheid van een prototype van een microschirurgie‑assistentierobot bij het hechten van een maïskern met kleine naalden. Deze robot, die als eerste in zijn soort wordt beschouwd, is al succesvol getest in dierchirurgie. 

Volgens Sony komt de nieuwe ontwikkeling voort uit de toewijding van het bedrijf om geavanceerde operaties toegankelijker te maken voor zowel de behandelaars als de patiënten. Deze initiatief vormt een aanzienlijke vooruitgang in onderzoek en ontwikkeling van robottechnologie voor chirurgische assistentie.

Microschirurgie omvat het werken op extreem kleine gebieden, vaak kleiner dan een millimeter. Dergelijke procedures vereisen een hoog vaardigheidsniveau, worden uitgevoerd via een microscoop en kunnen meestal alleen door een beperkt aantal artsen en instellingen worden uitgevoerd. 

De microschirurgie‑assistentierobot werkt op afstand en kan chirurgen helpen bij operaties aan zeer kleine en uiterst delicate lichaamsdelen: aders, zenuwen en weefsels. Het stelt chirurgen in staat taken uit te voeren op een schaal tot één tiende van wat met alleen menselijke handen mogelijk is.

De video van de maïskernoperatie toont een chirurg die een kleine kern opensnijdt en deze zorgvuldig weer in elkaar zet met behulp van pennen op apparatuur die op afstand de robotarmen die de operatie uitvoeren, bestuurt.

Het robotische systeem van Sony bestaat uit een tafelconsole die door de chirurg wordt bediend en een robot die procedures op de patiënt uitvoert. Het prototype‑robot wordt geleverd met een klein, lichtgewicht en zeer gevoelig bedieningsapparaat dat de delicate bewegingen van menselijke vingers nabootst. De robot reproduceert alle bewegingen die de handen van de chirurg op de console maken.

Er is ook een miniatuur automatische instrumentenwisselaar die de robot in staat stelt zelfstandig van gereedschap te wisselen in minder dan 10 seconden, en dat met een eenvoudige opdracht. Deze mogelijkheid zorgt voor stabielere en snellere wisselingen, waardoor vertragingen en onderbrekingen tijdens de operatie worden verminderd. Het elimineert bovendien de noodzaak voor chirurgen om zeer verfijnde motorische en vingercoördinatievaardigheden te bezitten.

De robot is uitgerust met 1,3‑inch 4K OLED‑microdisplays ontwikkeld door Sony Semiconductor Solutions Corporation. Deze displays leveren high‑definition (HD) beelden van het doelgebied, terwijl operators de bewegingen van chirurgische instrumenten nauwlettend kunnen volgen. De 3D‑camera met 4K‑kwaliteit zendt de beelden in realtime naar een VR‑headset die aan de tafel van de chirurg is bevestigd.

Microschirurgie vereist extreem precieze bewegingen, zoals het inbrengen van naalden in kleine bloedvaten, maar ook relatief grotere bewegingen, zoals het trekken van draden. Daarom heeft Sony de microschirurgie‑assistentierobot zo ontworpen dat hij niet alleen de zeer kleine bewegingen vereenvoudigt, maar ook de grotere bewegingen van chirurgen ondersteunt zonder dat zij hun aanpak hoeven aan te passen.

Door een bewegingsschalings‑techniek te gebruiken en een bedieningsapparaat dat met de vingertoppen kan worden gemanipuleerd, vergelijkbaar met conventionele chirurgische instrumenten, kan Sony zijn robot uiterst precieze procedures laten uitvoeren in een stabiele houding.

Voor soepele en schokvrije bewegingen heeft het bedrijf wrijvingsarme gewrichten gebruikt voor de robotarm, van de gewrichten die overeenkomen met menselijke schouders en ellebogen tot de ultrakleine polsgewrichten aan de tip van het instrument. Bovendien wordt de responsiviteit van de robotbewegingen verbeterd door een elektrisch regelsysteem dat zich richt op lage latentie en een mechanisch systeem dat gericht is op lichtgewicht.

Hoewel robots die artsen in de medische sector ondersteunen al enige tijd bestaan, hebben ze nog geen volledig autonome status bereikt. Deze robots helpen chirurgen momenteel bij het verminderen van handbewegingen en het vergroten van hun gezichtsveld. Ze openen echter ongetwijfeld nieuwe mogelijkheden in de chirurgie.

Volgens het in Japan gevestigde Sony hebben ze het prototype ontwikkeld om de uitdagingen te overwinnen waarmee de verouderende samenleving momenteel wordt geconfronteerd, waarbij de beroepsbevolking afneemt, wat een toenemende werklast voor medische professionals met zich meebrengt.

– Sony

In het veld van chirurgie, waar een hoog vaardigheidsniveau vereist is, wordt verwacht dat het gebruik van chirurgische robots die assisteren bij precieze operaties de werklast van chirurgen zal verminderen en de verspreiding van geavanceerde medische diensten zal bevorderen.

Potentiële toepassingen van Sony’s microschirurgie‑assistentierobot

Het robotprototype van Sony werd getest door chirurgen aan de Aichi Medical University in Japan. In februari gebruikten ze het prototype succesvol om dierlijke bloedvaten te verbinden, wat de eerste succesvolle bloedvat‑anastomose in super‑microschirurgie met een chirurgische assistentierobot wereldwijd markeert.

De studie evalueerde de capaciteit van de robot om de vaardigheden van beginnende microschirurgen te verbeteren en stelde vast dat het prototype een “uitzonderlijke controle over de bewegingen van onervaren artsen” heeft, aldus professor Munekazu Naito van de Aichi Medical University, afdeling Anatomie. Dit stelt Sony’s chirurgische assistentierobottechnologie in staat om ingewikkelde en delicate taken uit te voeren met de vaardigheid van ervaren experts. Hij voegde toe:

“Ik hoop dat robottechnologie voor chirurgische assistentie een toekomst zal brengen waarin de uitgebreide mogelijkheden van menselijke artsen geavanceerde medische praktijken mogelijk maken.”

De robot is echter nog niet te koop. Sony hoopt de robot te gebruiken om de effectiviteit en nauwkeurigheid van microschirurgie te verbeteren. Het compacte ontwerp en de bedieningsconsole maken gebruik mogelijk in diverse omgevingen, inclusief rampgebieden. De microschirurgie‑assistentierobot zou zelfs van waarde kunnen zijn tijdens personeelstekorten, een huidige uitdaging voor zorgsystemen wereldwijd.

Volgens het persbericht van Sony hebben Dr. Hisako Hara en Dr. Makoto Mihara de robot getest en zijn ze zeer onder de indruk van het prototype. Ze merken op dat de robots op natuurlijke en harmonieuze wijze met hun eigen bewegingen samenwerken.

De technologie‑gigant is van plan in de toekomst samen te werken met medische instellingen en universitaire medische afdelingen om haar technologie verder te verfijnen en de effectiviteit te verifiëren. 

Zoals te zien is, werkt Sony hard aan robotica. Het wereldwijde bedrijf, dat actief is in gaming, muziek, films, elektronische producten, beeldoplossingen, financiën en andere sectoren, verkent ook ijverig robotica. 

De R&D‑activiteiten van Sony op het gebied van robotica zijn gericht op het creëren van robots die samenwerken met mensen. In dit veld ontwikkelt het bedrijf een raamwerk om herkenningsverwerking en actiebereiding te ondersteunen, evenals een hypothese voor een architectuur voor geavanceerde intelligente verwerking.

Om de coöperatieve bewegingen van een robot als geheel te beheersen, maakt het bedrijf gebruik van zijn unieke Generalized Inverse Dynamics (GID)-procedure. Deze procedure maakt het mogelijk elk lichaamsdeel op verschillende manieren te laten bewegen en de compliance naar wens aan te passen.

De robotica‑inspanningen van Sony omvatten bovendien kracht‑gereguleerde actuatoren. De gevirtualiseerde actuator (VA) gebruikt de gewrichtskrachten die door de gepatenteerde technologie van het bedrijf worden berekend om geavanceerde stabiliteit te leveren. Daarnaast is er multi‑contact stabiliteitscontrole om looppende robots stabiel te laten lopen, zelfs op ongelijk terrein.

Ondanks alle vooruitgang die deze gigant in verschillende sectoren heeft geboekt, zijn de aandelen van het bedrijf dit jaar (YTD) met 15,21% gedaald. Met Sony Group‑aandelen (SONY: NYSE) die momenteel handelen tegen $80,29, heeft het bedrijf een marktkapitalisatie van $100,25 miljard. Volgens CNBC-gegevens heeft Sony een EPS (TTM) van 5,20, een P/E (TTM) van 15,45 en een ROE (TTM) van 13,68. Het dividendrendement bedraagt ondertussen 0,69%.

Wat de financiële cijfers van het bedrijf betreft, rapporteerde Sony voor de drie maanden eindigend in maart 2024 een jaar-op-jaar omzetstijging van 13% tot 3,481 biljoen yen (meer dan $22 miljard). De nettowinst van het bedrijf steeg ondertussen met 34% jaar-op-jaar tot 189 miljard yen (ongeveer $1,21 miljard).

De gaming‑activiteiten van Sony floreren in het bijzonder, met een operationele winst die meer dan verdubbeld is tot 105,98 miljard yen. Het bedrijf meldde dat het 20,8 miljoen eenheden van de PlayStation 5 heeft verkocht in het fiscale jaar. Net als de gaming‑sector zag de filmdivisie van Sony haar operationele winst bijna verdubbelen tot 30,67 miljard yen. Bovendien heeft Sony Pictures Entertainment een geheimhoudingsverklaring (NDA) ondertekend om de boeken van filmstudio Paramount te bekijken voorafgaand aan een mogelijke bieding op haar activa.

Dus Sony, een breed succesvol bedrijf met vele decennia geschiedenis, is met haar microschirurgie‑assistentierobot de medische robotica‑markt binnengegaan. De markt voor chirurgische robotica groeit en wordt naar verwachting $18,4 miljard waard tegen 2027, wat een grote kans voor Sony biedt.

Gezondheidszorg is echter niet de enige sector die het bedrijf target; het verkent ook logistiek, bouw, entertainment, detailhandel en meer. Dit is logisch, aangezien robots steeds meer worden gezien als de toekomst en de nieuwste technologieën hen steeds geavanceerder en capabeler maken.

Recente ontwikkelingen op het gebied van robotica

De robotica‑industrie groeit exponentieel nu robots langzaam een onderdeel van ons dagelijks leven worden. In sommige delen van de wereld gebeurt dit al.

Op het hoofdkantoor van het Zuid-Koreaanse technologiebedrijf Naver leveren ongeveer 100 beginnende service‑bots koffie en pakketten. China gebruikt ondertussen een robot‑hond uitgerust met een machinegeweer in het leger. In Australië heeft de overheid haar Nationale Robotica‑strategie gepubliceerd om haar robotica‑ en automatiserings‑ecosysteem te laten groeien.

Met elk voorbijgaand jaar worden robots geavanceerder, en kunstmatige intelligentie (AI) helpt deze tak van engineering en informatica vooruit te stuwen, die zich bezighoudt met de conceptie, het ontwerp, de productie en de werking van robots.

Wat betreft vooruitgang in robotica heeft Sony zelf grote stappen gezet. Dit jaar had het bedrijf zijn volledig autonome robot LEV-2 die de SLIM op de maan landde. LEV-2 wordt beschreven als ‘s werelds kleinste en lichtste robot voor maanverkenning, die op het maanoppervlak werd gelanceerd, waar hij autonoom de SLIM vond, foto’s maakte en deze naar de aarde verzond.

Maar er gebeuren nog veel meer spannende dingen in de robotica. Multi‑tasking‑bots worden ontwikkeld voor gebruik in fast‑foodrestaurants. Bijvoorbeeld, Momentum Machines heeft een bot gecreëerd die in 10 seconden een hamburger kan bereiden. Ondertussen kunnen robots zoals de UR3 van Universal Robots hun eigen vervanging bouwen en een verscheidenheid aan taken uitvoeren, zoals schilderen, lijmen en solderen.

Tegelijkertijd is een opvallende trend het gebruik van robots om mensen te assisteren bij repetitieve bewegingen, zwaar tillen of taken in gevaarlijke omgevingen. In sectoren zoals de lucht- en ruimtevaart, logistiek en de auto‑industrie neemt de adoptie van mobiele manipulators toe. Voorzien van camera’s, sensoren en manipulatorarmen kunnen deze robots objecten manipuleren, inspecties uitvoeren en complexe omgevingen navigeren.

Technologiegiganten zoals Google en Amazon (AMZN ) zijn ook intensief betrokken bij robotica. Google is van plan werker‑robots te produceren met meerdere persoonlijkheden die gebruikers kunnen downloaden vanuit een cloud‑systeem en heeft onlangs een patent voor deze innovatie verkregen. Het bedrijf heeft al een vloot van 53 AutoRT‑robots in zijn kantoorgebouwen ingezet, waar ze tienduizenden proeven hebben uitgevoerd. Sommige van deze robots werden op afstand bediend door menselijke operators, terwijl andere autonoom opereerden met behulp van Google’s RT‑2 AI‑leermodel of via een script.

Dit jaar kondigde het DeepMind‑roboticateam van Google nieuwe doorbraken aan om robots betere, snellere en veiligere beslissingen te laten nemen. Deze omvatten een “Robot Constitution”, een neurale netwerkarchitectuur genaamd SARA‑RT en een RT‑Trajectory om robots te helpen specifieke fysieke taken beter uit te voeren.

Ondertussen heeft Amazon robots ingezet in haar operationele faciliteiten. Begin deze maand kreeg een Amazon‑magazijn een 5‑voet‑9‑inch robot genaamd Digit die op een mens lijkt. Momenteel, in de testfase, richt Digit zich alleen op één eenvoudige taak: lege gele dozen oppakken en ze naar een lopende band enkele meters verder transporteren, de hele dag door herhaaldelijk.

Humanoïde robots zoals Digit hebben een investeringsboom gezien, waarbij startups in dit opkomende veld volgens PitchBook-gegevens in de afgelopen vijf jaar tot $1,6 miljard aan durfkapitaal hebben aangetrokken.

Wetenschappers halen ook inspiratie uit de natuur om geavanceerdere robots te creëren. Zoals we in onze eerdere artikelen opmerkten, bestuderen wetenschappers de vaardigheid van wervelwielkevers om hoge snelheid en acceleratie te bereiken en ontwikkelen ze onbemande robotische schepen. De octopus is een ander populair dier bestudeerd vanwege hun zuignappen en hersenen om flexibele robots te maken die veel gevoeliger en nauwkeuriger op hun omgeving kunnen reageren.

De beweging van de salamander inspireerde de creatie van Pleurobot, terwijl de beweging van de slang is gerepliceerd in Snakebot. Bovendien is Spot van Boston Dynamics, die lijkt op een hoofdloze gele hond, ontworpen om fabrieken, bouwplaatsen en gevaarlijke omgevingen te inspecteren. Deze robot kan 24 uur per dag opereren zonder tussenkomst, zichzelf autonoom opladen en dynamisch herplannen rond nieuwe obstakels.

De innovaties stoppen daar niet. Robots worden nu ontworpen om dodelijke ziekten te bestrijden, gezelschap te bieden en therapeutische ondersteuning te leveren. Digitale tweelingen worden gebruikt om de prestaties van een fysiek systeem te optimaliseren door een virtuele replica te creëren, terwijl onbemande luchtvaartuigen (UAV’s) aangedreven door AI taken zelfstandig uitvoeren.

Conclusieve gedachten

Zoals we hebben gezien, ondergaat de robotica‑industrie een snelle groei, gedreven door vooruitgang in AI, machine learning, vision‑technologieën, sensoren en andere geavanceerde technologieën die de mogelijkheden van robots aanzienlijk hebben verbeterd. De robotica‑markt wordt naar verwachting $45 miljard waard tegen 2028.

Deze technologische vooruitgangen hebben geleid tot investeringen in en ontwikkeling van robots, die de afgelopen jaren in een snel tempo zijn gegroeid. Tenslotte verhogen robots de productiviteit en nauwkeurigheid, verlagen ze kosten en risico’s, en bieden ze consistentie, flexibiliteit en precisie. Deze eigenschappen maken robots onmisbaar in diverse sectoren, waaronder productie, gezondheidszorg, landbouw, logistiek, detailhandel, bouw, mijnbouw, chemie, automotive, elektronica, defensie en horeca.

Als gevolg hiervan zijn bedrijven en overheden actief betrokken bij het bevorderen van het robotica‑veld om de mogelijkheden van mensen op ongekende wijze te verbeteren.

Klik hier voor een lijst van de tien beste robotica‑bedrijven.