Open-source mobilní síť pro ovládání robotických paží by mohla umožnit vzdálené lékařské postupy

Nový vývoj cenově dostupných mobilních sítí s otevřeným zdrojovým kódem, který umožňuje ovládání robotických paží téměř v reálném čase, by mohl lékařům v nadcházejících letech pomoci pracovat na pacientech ve vzdálených lokalitách.

Výzkumníci z University of Glasgow James Watt School of Engineering použili levný běžně dostupný hardware k vybudování mobilní sítě 4G LTE, která spojuje haptický ovladač s ramenem robota. Systém umožňuje uživatelům řídit pohyby paže s velmi nízkou latencí, což umožňuje vysokou úroveň kontroly.

V jejich nových novinách zveřejněno v deníku Komunikační inženýrstvítým demonstruje, jak použili systém k provádění falešných zubních vyšetření na páru zubních protéz, což zdůrazňuje jeho potenciál pro použití v lékařských postupech v budoucnu.

Systém týmu je postaven pomocí rámce Open Radio Access Network (O-RAN), který využívá open-source software k ovládání hardwaru mobilní sítě.

Přepracovali síťový klíč USB, běžněji používaný pro spotřebitelský mobilní internet, k vytvoření stabilního spojení mezi haptickým vstupním zařízením, robotickou paží a počítačem nakonfigurovaným tak, aby fungoval jako inteligentní základnová stanice. Pomocí specializovaného softwaru nazvaného xApps mohli monitorovat a dolaďovat výkon kvality signálu systému, rychlosti přenosu dat a latence.

Ve svých laboratorních testech byli vědci schopni umožnit komunikaci mezi základnovou stanicí, ovladačem a robotickým ramenem s šířkou pásma 10 Mbps. Vysoce kvalitní připojení jim umožnilo ovládat paži a simulovat zubní vyšetření na zubních protézách s méně než sekundovou latencí a minimální ztrátou signálu.

Mobilní dongle systému také pomohl týmu vytvořit síť, která spotřebovává podstatně méně energie než srovnatelná připojení pomocí softwarově definovaného rádia (SDR), které se v podobných úlohách používají častěji. Jejich nízkorozpočtový systém spotřeboval pouhých 4,5 wattu, což je 90% snížení oproti 45 wattům, které tradiční SDR vyžadují k provádění stejných činností.

Profesor Muhammad Imran, vedoucí James Watt School of Engineering a hlavní autor článku, řekl: „Internet dovedností je nyní o krok blíže s příchodem komunikačních spojení s nízkou latencí a vysokou spolehlivostí. Díky Open RAN (O-RAN), díky kterému jsou tyto technologie dostupnější a přístupnější, jsem hrdý, že náš tým pomáhá položit základy skutečně inkluzivní digitální dostupnosti pro všechny.“

Dr. Sabre Hassouna z James Watt School of Engineering je prvním autorem tohoto článku. Řekl: „Rámec O-RAN skrývá velký potenciál pro umožnění inteligentních, datově řízených, programovatelných a virtualizovaných sítí, ale zbývá udělat značné množství práce, abychom prokázali, že tento potenciál je dosahován v reálném světě, mimo teoretické modelování.

„Testovací zařízení, které jsme zde vyvinuli pomocí komerčně dostupného hardwaru, ukazuje, že O-RAN lze použít k zajištění vynikajícího výkonu v robotickém teleoperaci, což je složitý úkol. U aplikací, jako jsou zubní procedury, se musí robotické rameno pohybovat velmi hladce, což vyžaduje vysokou datovou propustnost a nízkou latenci, obojího jsme byli schopni dosáhnout poprvé s O-RAN.“

Profesor Qammer Abbasi, vedoucí Komunikačního, snímacího a zobrazovacího centra University of Glasgow, řekl: „Toto je velmi povzbudivá demonstrace potenciálu O-RAN umožnit jemnozrnné řízení téměř v reálném čase. robotické rameno. Papír ukazuje výkon, který jsme byli schopni poskytnout v jediné místnosti s přímou viditelností mezi základnovou stanicí a ramenem, a v současné době pracujeme na dalším vývoji systému, abychom zajistili, že bude schopen poskytovat stejnou úroveň výkonu na větší vzdálenosti.

„V konečném důsledku by to mohl být krok k vytvoření spolehlivých a cenově dostupných metod provádění složitých úkolů na dálku, otevření nových aplikací v medicíně, automatizaci, průmyslu i jinde.“