Sony visar kirurgisk precision med robotik i senaste mikrokirurgiska demonstrationen

Nyligen presenterade Sony en prototyp av en robot som är avsedd att assistera vid mikrokirurgi. Även om den fortfarande är i utvecklingsstadiet är detta en stor prestation med potential att revolutionera precisionskirurgi.

Roboten gjorde sin offentliga debut för ett par veckor sedan på IEEE:s (Institute of Electrical and Electronics Engineers) internationella konferens om robotik och automation 2024.

Sedan släpptes en video av samma på YouTube. Uppladdad av Sony Group, videon med titeln ‘Microsurgery Assistance Robot Stitching a Corn Kernel’ demonstrerade noggrannheten hos en prototyp av en mikrokirurgisk assistansrobot när den suturerade ett majkorn med små nålar. Denna först i sitt slag-robot har redan framgångsrikt testats i djurkirurgi. 

Enligt Sony härrör den nya utvecklingen från företagets engagemang för att göra avancerade operationer mer tillgängliga både för dem som utför behandlingen och för dem som behöver den. Detta initiativ representerar ett betydande framsteg inom forskning och utveckling av robotteknik för kirurgisk assistans.

Mikrokirurgi innebär arbete på extremt små områden, ofta mindre än en millimeter. Sådana ingrepp kräver hög skicklighet, utförs genom ett mikroskop och kan vanligtvis bara utföras av ett begränsat antal läkare och anläggningar. 

Den mikrokirurgiska assistansroboten opererar på distans och kan hjälpa kirurger att arbeta på mycket små och extremt känsliga kroppsdelar: vener, nerver och vävnader. Den gör det möjligt för kirurger att utföra uppgifter i en skala upp till en tiondel av vad som är möjligt med enbart mänskliga händer.

Videon av majkornskirurgin visar en kirurg som skär upp ett litet korn och noggrant sätter ihop det igen med hjälp av pennor på utrustning som fjärrstyr robotarmarna som utför operationen.

Sonys robotsystem består av en bordskonsol som opereras av kirurgen och en robot som utför ingrepp på patienten. Prototyproboten levereras med en liten, lätt och mycket känslig styranordning som återger de fina rörelserna hos mänskliga fingrar. Robotens rörelser replikerar alla de rörelser som kirurgens händer gör på konsolen. 

Det finns också ett miniatyrautomatiskt instrumentbyte som gör det möjligt för roboten att självständigt byta verktyg på mindre än 10 sekunder, dessutom med ett enkelt kommando. Denna förmåga möjliggör mer stabila och snabba byten, vilket minskar fördröjningar och avbrott under operationen. Det eliminerar även behovet av att kirurger måste ha mycket finmotoriska och fingerkoordineringsfärdigheter.

Roboten är utrustad med 1,3‑typ 4K OLED‑mikrodiskar utvecklade av Sony Semiconductor Solutions Corporation. Dessa skärmar ger högupplösta (HD) bilder av det målade området samtidigt som operatörerna kan övervaka kirurgiska instrument nära. 3D‑kameran med 4K‑kvalitet överför bilderna i realtid till ett VR‑headset som är fäst vid kirurgens bord. 

Mikrokirurgi kräver extremt precisa rörelser, såsom att föra in nålar i små blodkärl, samt relativt större rörelser, som att dra trådar. Därför har Sony designat den mikrokirurgiska assistansroboten för att inte bara förenkla de mycket små rörelserna utan också underlätta kirurgernas större rörelser utan att de måste justera sin metod. 

Genom att använda en rörelseskalningsteknik och en styranordning som kan manipuleras med fingertopparna, likt konventionella kirurgiska instrument, kan Sony låta sin robot utföra extremt precisa procedurer i en stabil hållning. 

För jämna och ryckfria rörelser använde företaget lågfrihetsleder för robotarmen, “från lederna motsvarande mänskliga axlar och armbågar till de ultralilla handledlederna i verktygets spets.” Dessutom förbättras robotens responsivitet genom ett elektriskt styrsystem som fokuserar på låg latens och ett mekaniskt system med fokus på lätthet.

Även om robotar som assisterar läkare inom medicin har funnits ett tag nu har de ännu inte uppnått fullständig autonom status. Dessa robotar hjälper för närvarande kirurger att minska handrörelser och förstora deras synfält. De öppnar dock definitivt upp nya möjligheter inom kirurgi.

Enligt den Japanbaserade Sony har de skapat prototypen för att övervinna de utmaningar som det åldrande samhället för närvarande står inför, där arbetskraften minskar, vilket innebär en ökande arbetsbörda för medicinska yrkesutövare. 

“Inom kirurgiområdet där hög kompetens krävs förväntas användningen av kirurgiska robotar som assisterar med precisionsoperationer minska kirurgernas arbetsbörda och hjälpa till att främja spridningen av avancerade medicinska tjänster.”

– Sony

Potentiella tillämpningar av Sonys mikrokirurgiska assistansrobot

Sonys robotprototyp testades av kirurger vid Aichi Medical University i Japan. I februari använde de framgångsrikt prototypen för att ansluta djurblodkärl, vilket markerade världens första fall av lyckad blodkärlsanastomos i supermikrokirurgi med en kirurgisk assistansrobot.

Studien bedömde robotens förmåga att förbättra färdigheterna hos nybörjarmikrokirurger och fann att prototypen har “exceptionell kontroll över rörelserna hos oerfarna läkare,” sade professor Munekazu Naito, Aichi Medical University, avdelning för anatomi. Detta gör att Sonys teknik för kirurgisk assistansrobot kan utföra intrikata och känsliga uppgifter med skickligheten hos erfarna experter. Han tillade:

“Jag hoppas att tekniken för kirurgisk assistansrobot kommer att skapa en framtid där de utökade förmågorna hos mänskliga läkare möjliggör avancerade medicinska metoder.”

Dock är roboten ännu inte tillgänglig för försäljning. Sony hoppas kunna använda roboten för att förbättra effektiviteten och precisionen i mikrokirurgi. Dess kompakta design och styrkonsol möjliggör användning i olika miljöer, inklusive katastrofplatser. Den mikrokirurgiska assistansroboten kan även visa sig värdefull under perioder av personalbrist, vilket är en aktuell utmaning för sjukvårdssystem världen över.

Enligt Sonys pressmeddelande har Dr. Hisako Hara och Dr. Makoto Mihara testat roboten och är mycket imponerade av prototypen. De noterar att robotarna arbetar naturligt och harmoniskt med sina egna rörelser.

Tekjätten planerar att i framtiden samarbeta med medicinska institutioner och universitetsmedicinska avdelningar för att ytterligare förfina sin teknik och verifiera dess effektivitet. 

Som man kan se arbetar Sony intensivt med robotik. Det globala företaget som är verksamt inom spel, musik, film, elektronikprodukter, bildlösningar, finans och andra verksamheter har också flitigt utforskat robotik. 

Sonys FoU‑aktiviteter relaterade till robotik är fokuserade på att skapa robotar som arbetar i samarbete med människor. Inom detta område utvecklar företaget ett ramverk för att stödja igenkänningsbearbetning och handlingsplanering samt hypoteserar en arkitektur för avancerad intelligent bearbetning.

För att kontrollera en robots helkropps‑samarbetsrörelser använder företaget sin unika procedur för generaliserad invers dynamik (GID). Denna procedur möjliggör att vilken del av kroppen som helst kan röra sig på många olika sätt och ändra sin eftergivenhet efter önskemål.

Sonys robotikinsatser inkluderar dessutom kraftstyrda aktuatorer. Den virtualiserade aktuatorn (VA) använder de ledkraftberäkningar som företagets patenterade teknik genererar för att leverera toppmodern stabilitet. Därefter finns multi‑kontakt‑stabilitetskontroll som gör att benade robotar kan gå stabilt även om marken är ojämn.

Trots all den framsteg som detta jättföretag har gjort inom olika områden har företagets aktier gått ner 15,21 % hittills i år (YTD). Sony Group-aktier (SONY: NYSE) handlas för närvarande till $80,29, och företaget har ett marknadsvärde på $100,25 mrd. Enligt CNBC-data har Sony ett EPS (TTM) på 5,20, ett P/E (TTM) på 15,45 och ett ROE (TTM) på 13,68. Utdelningsavkastningen är samtidigt 0,69 %.

När det gäller företagets finanser rapporterade Sony för de tre månader som avslutades i mars 2024 en ökning på 13 % år‑till‑år i omsättningen till 3,481 biljon yen (över $22 mrd). Samtidigt steg företagets nettoresultat med 34 % år‑till‑år till 189 miljard yen (ungefär $1,21 mrd).

Sonys spelverksamhet har särskilt blomstrat, med rörelseresultat som mer än fördubblats till 105,98 miljard yen. Företaget rapporterade att de sålde 20,8 miljoner enheter av PlayStation 5 under räkenskapsåret. På samma sätt såg Sonys filmverksamhet sitt rörelseresultat nästan fördubblas till 30,67 miljard yen. Faktum är att Sony Pictures Entertainment har undertecknat ett sekretessavtal (NDA) för att granska filmstudion Paramounts böcker inför ett eventuellt bud på dess tillgångar.

Alltså har Sony, ett mycket framgångsrikt företag med många decennier av historia, gått in i den medicinska robotikens område med sin mikrokirurgiska assistansrobot. Marknaden för kirurgisk robotik växer och beräknas nå $18,4 mrd år 2027, vilket innebär en stor möjlighet för Sony.

Hälsovården är dock inte den enda sektor som företaget riktar in sig på; de utforskar även logistik, byggnation, underhållning, detaljhandel och mer. Detta är logiskt, med tanke på att robotar alltmer ses som framtiden och att den senaste tekniken gör dem mer sofistikerade och kapabla.

Senaste framsteg inom robotik

Robotikindustrien växer exponentiellt i takt med att robotar sakta blir en del av våra dagliga liv. I vissa delar av världen har detta redan börjat ske.

På huvudkontoret för det sydkoreanska teknikföretaget Naver levererar cirka 100 nybörjartjänstebotar kaffe och paket. Kina använder under tiden en robothund utrustad med maskingevär i militären. I Australien har regeringen publicerat sin nationella robotikstrategi för att utveckla sitt ekosystem för robotik och automation.

För varje år som går blir robotar mer avancerade, och artificiell intelligens (AI) hjälper till att driva fram detta gren av ingenjörsvetenskap och datavetenskap, som innefattar konceptualisering, design, produktion och drift av robotar.

När det gäller framsteg inom robotik har Sony själv gjort stora framsteg. I år hade företaget sin helt autonoma robot LEV-2 som fångade SLIM:s landning på månen. LEV-2 beskrivs som världens minsta och lättaste robot för månutforskning, som släpptes på månens yta, där den autonomt hittade SLIM, tog bilder och levererade dem till jorden.

Men det finns många fler spännande saker som händer inom robotikområdet. Multitaskande robotar utvecklas för användning i snabbmatsrestauranger. Till exempel skapade Momentum Machines en robot som kan tillaga en hamburgare på 10 sekunder. Samtidigt kan robotar som UR3 från Universal Robots bygga sin egen ersättare och utföra en rad uppgifter, såsom målning, limning och lödning.

Samtidigt är en märkbar trend användningen av robotar för att assistera människor med repetitiva rörelser, tunga lyft eller uppgifter i farliga miljöer. Inom sektorer som flyg, logistik och bilindustri ökar antagandet av mobila manipulatorer. Utrustade med kameror, sensorer och manipulatorarmar kan dessa robotar manipulera föremål, utföra inspektioner och navigera i komplexa miljöer.

Teknikjättar som Google och Amazon (AMZN ) är också starkt involverade i robotik. Google planerar att producera arbetsrobotar med flera personligheter som användare kan ladda ner från ett molnbaserat system och har nyligen förvärvat ett patent för denna innovation. Företaget har redan placerat en flotta på 53 AutoRT‑robotar i sina kontorsbyggnader, där de har genomfört tiotusentals tester. Vissa av dessa robotar styrdes på distans av mänskliga operatörer, medan andra opererade antingen autonomt med hjälp av Googles RT‑2 AI‑inlärningsmodell eller enligt ett skript.

I år meddelade Googles DeepMind‑robotikteam nya framsteg för att hjälpa robotar att fatta bättre, snabbare och säkrare beslut. Dessa inkluderade en “Robot Constitution”, en neuronnätsarkitektur kallad SARA‑RT och en RT‑Trajectory för att hjälpa robotar att utföra specifika fysiska uppgifter bättre.

Samtidigt har Amazon placerat robotar i sina driftanläggningar. Tidigare i månaden fick ett Amazon‑lager en 5‑fot‑9‑tum robot kallad Digit som liknar en människa. För närvarande, i testfasen, fokuserar Digit bara på en enkel uppgift: att plocka upp tomma gula lådor och transportera dem till ett band några meter bort, upprepade gånger hela dagen.

Humanoida robotar som Digit har sett en investeringsboom, där startups inom detta unga område har lockat så mycket som $1,6 mrd i riskkapital de senaste fem åren, enligt PitchBook‑data.

Forskare tar också ledning av naturen för att skapa mer avancerade robotar. Som vi noterade i våra tidigare artiklar, studerar forskare skalbaggarna whirligig beetles förmåga att uppnå hög hastighet och acceleration för att utveckla obemannade robotfartyg. Bläckfisk är ett annat populärt djur som studerats för sina sugkoppar och hjärna för att skapa flexibla robotar som kan reagera på sin omgivning med mycket större känslighet och precision.

Salamanderns rörelse inspirerade skapandet av Pleurobot, medan ormens rörelse har replikerats i Snakebot. Dessutom är Boston Dynamics’ Spot, som liknar en huvudlös gul hund, designad för att inspektera fabriker, byggarbetsplatser och farliga miljöer. Denna robot kan operera 24 timmar om dygnet utan ingripanden, ladda sig själv autonomt och dynamiskt omplanera kring nya hinder. 

Innovationerna slutar inte där. Robotar designas nu för att bekämpa dödliga sjukdomar, erbjuda sällskap och ge terapeutisk hjälp. Digitala tvillingar används för att optimera ett fysiskt systems prestanda genom att skapa en virtuell kopia, medan obemannade luftfarkoster (UAV) drivna av AI utför uppgifter självständigt. 

Avslutande tankar

Som vi har sett upplever robotikindustrin snabb tillväxt, drivet av framsteg inom AI, maskininlärning, visionsteknik, sensorer och annan banbrytande teknik som avsevärt förbättrat robotarnas förmågor. Robotikmarknaden förväntas faktiskt växa till $45 mrd år 2028.

Dessa tekniska framsteg har lett till investeringar i och utveckling av robotar, som har vuxit i snabb takt under de senaste åren. Trots allt förbättrar robotar produktivitet och noggrannhet, minskar kostnader och risker, samt erbjuder konsistens, flexibilitet och precision. Dessa egenskaper gör robotar ovärderliga inom en rad branscher, inklusive tillverkning, sjukvård, jordbruk, logistik, detaljhandel, byggnation, gruvdrift, kemikalier, bilindustri, elektronik, försvar och gästfrihet.

Som ett resultat har företag och regeringar aktivt engagerat sig i att driva fram robotikens område för att förbättra människors förmågor på ett oöverträffat sätt.

Klicka här för en lista över de tio bästa robotikföretagen.