沒有人喜歡去看牙醫,尤其是兒童。為了幫助未來的牙醫和牙醫助理學會如何在牙科治療期間與兒童打交道,日本的 tmsuk 公司開發了一種人形機器人,它可以真實地模擬兒童在這些治療過程中的行為,包括坐立不安、抽搐或緊閉雙唇。這種逼真的動作歸功於採用壓電技術的比例式調壓閥。
人們很少知道,在許多牙科治療過程中,兒童會因血壓下降、休克或失去意識而受到傷害,甚至會出現非常危急的身體狀況。因此,更為重要的是,在牙醫和牙醫助理培訓過程中,他們必須學會如何處理兒童在牙科治療期間產生的不安和恐懼。因為不能使用真人進行牙科和口腔外科教學,,使用模擬機器人是比較合理的方式。
tmsuk 公司已經在市場上推出過一些服務機器人,如運輸機器人和老人護理機器人。跟許多傳統機器人一樣,它們都配備了電軸。現在,該公司推出了教學機器人,開始進軍醫學模擬領域。這款機器人名為 Pedia_Roid,用於模擬兒童接受牙科治療時的反應,高 110 cm,重 23 kg,相當於一個五歲孩子的體重。
學生和學員在進行治療模擬時,有時必須抓住機器人的肢體,採用電動驅動裝置可能會損壞變速箱和主軸。因此 Pedia_Roid 採用了氣動式系統。在這種情況下,氣動系統比電動技術更加堅固、靈活。
利用壓電技術實現流暢的運動─只有壓電技術能夠實現流暢、逼真的運動。機器人中安裝的 Festo 比例式調壓閥 VEAA 和 VEAB 正是基於這種技術。它們控制著機器人的 24 個氣缸,這些氣缸確保了手臂、腿和手指以及嘴巴、眼瞼和虹膜等部位能夠做出幾可亂真的逼真運動。由於安裝有這兩種比例式調壓閥,機器人才能夠以安靜、低能耗地方式模擬類似人類的行為。與傳統的氣動電磁閥相比,其採用的彎曲轉換器移動自如無撞擊噪音,因此在切換動作時也不會發出咔噠聲。
「如果 Festo 沒有在比例式調壓閥中採用壓電技術,我們就無法創造出這款人形機器人。」tmsuk 公司負責人 Yusuke Ishii 解釋道。比例式調壓閥 VEAA/VEAB 是具有壓力感測器和控制電子裝置的三口三位閥。由於採用壓電技術的比例閥應用了電容原理,與電磁閥相比,它幾乎不需要任何能量來維持活動狀態。壓電閥的工作方式就像一個電容器,它只在啟動時需要電流給壓電陶瓷充電, 而無需其他能量來維持其狀態。因此,閥門也不會發熱。與需要持續電流供應的電磁閥相比,壓電閥消耗的能量最多可減少 95%。
由於設計合理,比例式調壓閥 VEAA/VEAB 耐磨損,並可實現高循環次數。針對氣缸空氣消耗量低或者非常低的壓力控制應用,以及需要高動態的應用(如 Pedia_Roid 機器人),VEAA 和 VEAB 帶來了巨大的優勢。這兩款比例閥採用精巧型設計,既節省空間,自重也很低。
該公司現在正在規劃生產全球首批用於牙科教學的 50 台機器人,這些機器人隨後將用在日本、東南亞和中東的大學和學院中。這種教學形式還將推廣到其他地區。
tmsuk 公司介紹:
tmsuk 是一家日本企業,其宗旨是開發在醫療領域和災區為人們提供支援的服務機器人。公司成立於 2000 年,總部設在日本四個主要島嶼中最南端的九州島,聘有 24 名員工,在台灣設有一家子公司。