机器学习增强的受直肠功能启发的软体机器人系统用于研究大便失禁
机器人学
2025-05-22 v2
摘要
大便失禁源于多种致病机制，已引起全球广泛关注。尽管其重要性，但由于社会污名和禁忌，用于研究大便失禁机制的排便系统的复制仍然有限。受直肠功能的启发，我们开发了一个软体机器人系统，包括电源、压力传感、数据采集系统、冲洗机构、平台和直肠模块。创新的软体直肠模块包括受括约肌启发的执行器、软硬盖板和软体直肠模具。直肠模具由紧密模拟人体直肠组织的材料制成，采用模具复制制造方法生产。模具的软硬部件均通过3D打印技术实现。受括约肌启发的执行器采用双层囊结构，基于多层感知器方法进行建模和优化，旨在获得高收缩率（100%）、高产生压力（9.8 kPa）和短恢复时间（3秒）。组装后，该排便机器人能够顺利排出液态粪便，进行受控的固体粪便切割，以及排出极长的固体粪便，从而紧密复制人体直肠和肛管的功能。该排便机器人有潜力帮助人类理解复杂的排便系统，并有助于开发与排便相关的健康设备。
引用
@article{arxiv.2404.10999,
title = {Machine-Learning-Enhanced Soft Robotic System Inspired by Rectal Functions for Investigating Fecal incontinence},
author = {Zebing Mao and Sota Suzuki and Hiroyuki Nabae and Shoko Miyagawa and Koichi Suzumori and Shingo Maeda},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.10999},
year = {2025}
}