История первой роботизированной хирургической системы

Изложен вклад да Винчи в искусство, науку, литературу.

«Величайшие достоинства, которыми когда-либо обладал человек, как ниспосланные выше, так и врожденные, – или нет, все же сверхъестественные, чудесным образом соединившиеся в одном человеке: красота, грация, талант – были таковы, что, к чему бы этот человек, столь счастливо одаренный, ни обращался, любое его действие было божественно; он всегда оставлял всех других людей позади, и это воочию доказывало, что он ведом рукой самого Господа».

Джордже Вазари, первый биограф Леонардо да Винчи

Леонардо да Винчи (Leonardo da Vinci) – итальянский живописец, скульптор, архитектор, ученый, инженер. В богатейшем созвездии талантов и гениев эпохи Возрождения он является пожалуй самым ярким представителем. Его творчество характеризуется стремлением охватить все многообразие форм жизни. Леонардо в одном лице объединял мыслителя, ученого, гениального живописца. Он обогатил проницательными наблюдениями почти все области науки того времени. Его многочисленные заметки и рисунки (к настоящему времени сохранилось и известно более семи тысяч страниц рукописей) могли бы стать подготовительными набросками к гигантской энциклопедии человеческих знаний. Леонардо да Винчи по праву можно считать основоположником экспериментального естествознания. Его научное и творческое наследие отличается исключительным разнообразием исследованных проблем. Он высоко ценил опыт, а в основу всего, в том числе самого познания, ставил такую науку, как математика: «…ни одно человеческое исследование не может назваться истиной наукой, если оно не прошло через математические доказательства». Поэтому его многочисленные открытия, научные гипотезы, проекты и эксперименты позволяют считать автора предтечей целых научных направлений, трансформировавшихся со временем в самостоятельные научные дисциплины, в различных отраслях человеческих знаний.

Леонардо родился в городе Винчи (или вблизи него), к западу от Флоренции, 15 апреля 1452 года. Он был незаконнорожденным сыном флорентийского нотариуса и крестьянской девушки; воспитывался в доме отца и, будучи сыном образованного человека, получил основательное начальное образование в чтении, письме и счете. В 1467 году Леонардо был отдан в ученики к одному из ведущих мастеров раннего Возрождения во Флоренции Андреа дель Вероккьо. А в 1472 году он вступил в гильдию художников, изучив основы рисунка и других необходимых дисциплин. В историю мировой живописи Леонардо да Винчи вошел как величайший художник эпохи Возрождения. Сочетая разработку новых средств художественного языка с теоретическими обобщениями, он создал образ человека, отвечающий гуманистическим идеалам своего времени. В росписи «Тайная вечеря» (1495–1497 гг., в трапезной монастыря Санта-Мария делле Грацие в Милане) высокое религиозно-этическое содержание выражено в строгих закономерностях композиции, ясной системе жестов и мимики персонажей (рис. 1). Христос – центр композиции, вокруг которого собирается буря эмоций. Это одно из самых значительных произведений в истории мирового искусства.

Гуманистический идеал женской красоты воплощен Леонардо в портрете Моны Лизы (так называемой «Джоконды», около 1503 года, хранится в Лувре) (рис. 2). В этой наиболее известной картине да Винчи образ богатой горожанки предстает таинственным олицетворением природы как таковой, не теряя при этом чисто женского лукавства; внутреннюю значительность композиции придает космически-величественный и в то же время тревожно-отчужденный пейзаж, тающий в холодной дымке. Одухотворенные руки Моны Лизы так же прекрасны, как легкая улыбка на ее лице и сам первобытный скалистый пейзаж. Примечательно, что вот уже несколько веков это полотно не только восхищает ценителей живописи, но и побуждает ученых и исследователей к тщательному анализу творения Леонардо с применением самых последних достижений научно-технического прогресса, что сопровождается выдвижением самых невероятных гипотез.

Для самого Леонардо искусство и наука были связаны неразрывно. Отдавая в «споре искусств» пальму первенства живописи как наиболее интеллектуальному, по его убеждениям, виду творчества, мастер понимал ее как универсальный язык (подобный математике в сфере наук), который воплощает все многообразие мироздания посредством пропорций, перспективы и светотени. «Живопись, пишет Леонардо, – наука и законная дочь природы…, родственница Бога». Изучая природу, совершенный художник-естествоиспытатель тем самым познает «божественный ум», скрытый под внешним обликом натуры.

Анатомией человека и животных Леонардо да Винчи занимался на протяжении всей жизни и как художник, и как ученый. Среди прочих авторов он изучал научные трактаты Авиценны (Ибн Сину), Аристотеля, Архимеда, Цельса, а приступив к анатомированию, ознакомился с трудами Галена и Гиппократа. Его многочисленные анатомические рисунки по своей реалистичности и точности неизмеримо превосходят не только современные ему, но многие позднейшие. При этом это не единичные зарисовки, а обобщающие изображения, позволяющие судить об общих закономерностях строения организма. Знаменитый рисунок Леонардо да Винчи, изображающий обнаженного мужчину в круге, получил название «витрувианского человека» (в честь Маркуса Витрувия, гениального римского архитектора, который вознес хвалу «божественной пропорции» в своих «Десяти книгах об архитектуре» (рис. 3).

Никто лучше да Винчи не понимал божественной структуры человеческого тела, его строения. Да Винчи даже эксгумировал трупы, изучая анатомию и измеряя пропорции костей скелетов. Он первым показал, что тело человека состоит из «строительных блоков», соотношение пропорций которых всегда равно постоянной величине».

В рисунках да Винчи впервые дано изображение лобного, клиновидного и верхнечелюстного синусов, сесамовидных косточек стопы. Он первый правильно определил число позвонков в крестце у человека – пять (ранее считалось, что крестец состоит из трех позвонков), правильно описал лордозы и кифозы позвоночного столба, угол наклона крестца (ранее крестец считался прямым, отсюда и название прямой кишки). Он пытался изучать строение мышц и суставов в нагрузке и тесной взаимосвязи, предложил классификацию мышц по величине, силе, форме и характеру сухожилий и способу прикрепления к костям скелета, высказал новаторские идеи об антагонизме мышц.

Отдельное внимание Леонардо да Винчи уделил зрительному анализатору – глазу. Он считал глаз «повелителем и князем прочих четырех чувств», описал глаза и зрительные нервы с точки зрения оптики и анатомии, высказал правильные догадки о природе бинокулярного зрения.

Да Винчи нередко называют «отцом эмбриологии». Он интересовался внутриутробным развитием, первым описал биологическую природу зачатия (рис. 4) и рождения человека, впервые изобразил тазовое предлежание плода (рис. 5).

Не могут не вызвать восхищения рисунки да Винчи, посвященные анатомии сердца и сосудов (рис. 6). Его бесконечная любознательность и творческий инстинкт, несомненно, привели бы к размышлениям о круговом движении кровитеории, которая была сформулирована знаменитым английским врачом Уильямом Гарвеем (1578–1657) столетием позже.

Огромное внимание Леонардо да Винчи уделял качеству анатомического рисунка, который должен быть максимально информативный и максимально понятный. Впервые им было предложено изображение костей в разных ракурсах и проекциях, и в дальнейшем оно стало использоваться другими анатомами. Этот принцип лежит в основе современной томографии.

К сожалению, только последующие поколения признали в Леонардо великого анатома, хотя его анатомические работы явно опережали время. Вся история медицины неразрывно связана с именем человека, чья гениальность стала символом эпохи Возрождения.

Особое место в творческом наследии Леонардо да Винчи занимают его технические проекты. Как ученый и инженер он пытался определить коэффициенты трения скольжения, изучал сопротивление материалов, увлеченно занимался гидравликой. Его многочисленные гидротехнические эксперименты получили выражение в новаторских проектах каналов и ирригационных систем. Страсть к моделированию приводила Леонардо к поразительным техническим предвидениям, намного опережавшим эпоху: таковы наброски проектов металлургических печей и прокатных станов, ткацких станков, печатных, деревообрабатывающих и прочих машин, подводной лодки и танка, а также разработанные после тщательного изучения полета птиц конструкции летательных аппаратов и парашюта. Ради исторической справедливости Леонардо да Винчи следует считать пионером авиации.

К величайшему сожалению многочисленные проекты, изобретения не были воплощены на практике ни самим художником, ни его современниками. Жизненный путь Леонардо да Винчи был на редкость тернистым. Его гений не нашел должной оценки среди соотечественников, открытия не были востребованы в силу особенностей самой исторической эпохи. Творческие успехи вызывали зависть у коллег по цеху и откровенное непонимание у обывателей, все это сопровождалось злобными нападками и откровенной клеветой. Поэтому он имел основание высказать горькое признание: «Великие труды вознаграждаются в этом мире голодом и жаждой, тяготами и скорбями, издевательствами, ругательствами и изощренными подлостями». Не найдя поддержки на родине, да Винчи по приглашению Франциска I переехал во Францию, где и прошли его последние годы жизни. Леонардо умер в Амбуазе 2 мая 1519 года; его картины к этому времени были рассеяны в основном по частным собраниям, а записки пролежали в разных коллекциях почти в полном забвении еще несколько веков.

Смотрите про коптеры: Традиции в Stellaris и бонусы за стремление в Stellaris. | RewevsGames

Свой великий труд Леонардо да Винчи оценил с поистине нечеловеческой требовательностью: «Я оскорбил Бога и человечество, потому что мой труд не достиг того качества, которого должен был достичь». Для нас это назидание в том, что для человека при стремлении к совершенству предела не существует. Нельзя останавливаться на достигнутом.

Только в эпоху научно-технического прогресса многие гениальные открытия, изобретения, проекты и гипотезы Леонардо да Винчи нашли свое воплощение. В отличие от них извечная идея замены человеческого труда механическими устройствами (по сути это сюжет сказок, мифов, верований всех народов мира) была воплощена в прошлом веке. В литературной фантастике понятие «робот» ввел в 1921 году чешский писатель Карел Чапек. На протяжении одного поколения роботы прошли эволюцию от элементарных механических устройств, выполняющих стандартные команды, до высокотехнологичных электронных систем. В настоящее время активно ведутся разработки по внедрению искусственных интеллектуальных систем в робототехнике, расширяются сферы применения роботов, особенно в областях, требующих безукоризненной точности манипуляций.

В силу природного консерватизма медицина, и прежде всего хирургия, оставалась до недавнего времени невосприимчивой к достижениям робототехнологий. Предтечей применения роботизированных систем в хирургии стало внедрение в хирургическую практику миниинвазивного направления лапароскопии. 1 февраля 1980 года потрясенный успехами лапароскопии обыватель задал в выпуске «Medical Tribute» вопрос: «Когда же первый аппендикс или желчный пузырь исчезнет в эндоскопе?». Ответ на первую часть вопроса не заставил себя долго ждать и уже 13 сентября этого же года немецкий хирург-гинеколог Курт Земм выполнил аппендэктомию. Решение второй половины этого вопроса представлено мировой общественности в 1987 году, когда впервые Филиппом Море была выполнена лапароскопическая холецистэктомия. Как и следовало ожидать, все новое в медицине было встречено с изрядной долей скептицизма и крайне консервативным настроением. «И хирурги, и гинекологи были злы на меня. Они кидали в меня камни. Все мои начальные попытки опубликовать мой метод лапароскопической аппендэктомии были отклонены с комментариями, что такой нонсенс не принадлежит и никогда не будет принадлежать к области общей хирургии», – писал Курт Земм. Филипп Море считал, что «никогда эта операция [лапароскопическая холецистэктомия] не станет обыденной в клинической практике». Однако, история рассудила совсем иначе.

Накопленный к концу ХХ столетия эндоскопический опыт позволил считать выполнимыми значительную часть внутриполостных оперативных вмешательств не только в брюшной полости, но и в грудной клетке. Более того, с развитием технологий связи настойчиво витала в воздухе идея о возможном привлечении ведущих мировых специалистов к дистанционному выполнению различных оперативных вмешательств. Настоящим прорывом в применении роботизированных технологий в хирургии стало создание американской компанией «Intuitive Surgical» новой системы под кодовым названием «да Винчи» («da Vinci») в 1999 году. Новый робот был продемонстрирован при поддержке университетского медицинского центра (University Medical Center, UMC) и отделения хирургии университета штата Аризона. Области применения «да Винчи» – кардиология, гинекология, урология и общая хирургия. Глубоко символично, что авторы присвоили своему детищу имя величайшего ученого, анатома, инженера-изобретателя, экспериментатора Леонардо да Винчи.

К концу 2007 года в мире насчитывалось более 600 роботизированных хирургических комплексов. Каждый год их количество увеличивается в два раза. Комплекс «да Винчи» сертифицирован в России.

Комплекс «da Vinci» состоит из трех основных компонентов: устройство передачи видеоизображения, состоящее из двойного источника света и двух трехчиповых камер, консоли управления, где располагается оперирующий хирург (рис. 7), подвижной части с тремя манипуляторами для инструментов и одним для камер, создающих трехмерное изображение. Консоль управления оснащена компьютером, генерирующим реальное трехмерное изображение с полной иллюзией его глубины, видоискателем, ножными педалями для управления электрокоагуляцией, фокусным разрешением камер, ручными джойстиками для управления инструментами и видеокамерой в теле пациента. Инструменты оснащены гибким приводом и обеспечивают движение в семи плоскостях. Трехмерное изображение, создаваемое системой перед глазами хирурга, обеспечивает полную иллюзию оперирования в реальном пространстве.

Одним из пионеров применения этой технологии в российских лечебных учреждениях стал Национальный медико-хирургический центр им. Н.И. Пирогова. За короткий промежуток времени накоплен значительный опыт в выполнении оперативных вмешательств с использованием системы «да Винчи» – прооперировано 90 пациентов с различной патологией выделительной и половой систем, органов брюшной и грудной полости (рис. 8).

Внедрение роботической хирургии в современную урологию показало существенные преимущества этой методики при ряде заболеваний, в частности при поражении предстательной железы.

Одной из областей медицины, где робототехника произвела настоящую революцию, можно считать миниинвазивную кардиохирургию, где от оператора требуется особая виртуозность при выполнении манипуляций. Робототехника при этом расширила возможности на целый порядок (рис. 9).

Стал возможным широкий спектр робот-ассистированных вмешательств при различной патологии органов брюшной полости – от реконструкции передней брюшной стенки при грыжах и бариатрии до онкохирургии.

Внедрение роботических технологий в гинекологию позволило существенно использовать реконструктивные технологии для сохранения репродуктивного потенциала женщин.

На основании значительного опыта, самого большого в России и одного из самых значительных в Восточной Европе, можно выделить ряд областей применения роботической хирургии:

грудная хирургия и кардиохирургия – выделение и подготовка аутоартериальных кондуитов (внутренней грудной артерии), реконструкция митрального и трикуспидального клапанов, установка электродов для бивентрикулярной ресинхронизации, биопсия и резекция легких, пульмонэктомия, удаление новообразований грудной клетки;
сосудистая хирургия – реконструктивные операции на грудной аорте и брюшной аорте, симпатэктомия;
гинекология – репродуктивная хирургия (реанастомоз маточных труб, миомэктомия, лигирование маточных труб и др.) и общая гинекология (гистерэктомия, удаление кист яичников, аднекс- и сальпингэктомия);
абдоминальная хирургия – реконструктивные вмешательства на передней брюшной стенке по поводу грыж различной локализации, фундопликация, резекции печени, поджелудочной железы, желудка, операции при опухолевом поражении тонкой, ободочной и прямой кишок, холецистэктомия и др.;
урология – простатэктомия, нефрэктомия, цистэктомия и др.

Роботические технологии открывают широкие перспективы в дальнейшем развитии целых направлений клинической медицины. Их преимущества очевидны, так как при их внедрении прежде всего реализуется античный постулат: «Не навреди!». Благодаря миниинвазивности осуществляется предупреждение широкого спектра осложнений. Особо следует отметить такое, ранее неизвестное, преимущество, как дистанционность выполнения хирургических манипуляций. То есть оператор может находиться на любом расстоянии от пациента. Этот факт имеет исключительное значение для такого государства как Россия, обладающего необъятной территорией с крайне неравномерным распределением населения. Эта технология нивелирует технические погрешности, обусловленные состоянием самого оператора и уровнем его мануальных способностей.

Однако, как бы ни реализовывались самые фантастические идеи в результате научно-технического прогресса, ключевой фигурой в хирургии всегда будет человек, с Божьей помощью. Несомненно, важно одно – с внедрением в широкую клиническую практику использования робот-ассистированных технологий существенно раздвигаются рамки возможностей хирургии. Именно поэтому как нельзя более точно отражают перспективы роботической хирургии слова великого русского физиолога И.П. Павлова: «…наука движется толчками, в зависимости от успехов, делаемых методикой. С каждым шагом методики вперед мы как бы поднимаемся ступенью выше, с которой открывается нам более широкий горизонт, с невидимыми раньше предметами».

По моему глубокому убеждению не является простым совпадением тот факт, что 560-летие Леонардо да Винчи – 15 апреля 2023 года – является величайшим христианским праздником – Светлое Христово Воскресение. Пасха.

Контактная информация

Национальный медико-хирургический Центр им. Н.И. Пирогова 105203, г. Москва, ул. Нижняя Первомайская, 70

e-mail: [email protected]

Команда, учредившая intuitive

Изначально Молл полагал, что система SRI не имеет большой коммерческой ценности. Но чем больше он осмысливал потенциал системы, тем тверже убеждался, что это не так. Он знал, что элементы телехирургии системы можно применить в лапароскопии. Поэтому Молл обратился в венчурную фирму Mayfield Fund, которая поддерживала его в прошлом.

Фройнд был убежден в успехе системы SRI и пригласил инженера-электрика Роберта Юнге, чтобы тот предоставил необходимую техническую консультацию. Юнг был выпускником Стэнфорда и в 1979 году стал соучредителем Acuson Corporation, крупного разработчика и производителя ультразвуковых систем.

В 1995 году Фройнд успешно получил лицензию на технологию от SRI, за которой последовали другие лицензии на технологию от IBM и MIT. В ноябре Юнг, Молл и Фройнд учредили Intuitive Surgical Devices, Inc. Два года спустя компания была переименована в Intuitive Surgical.

Mayfield Fund и другая венчурная компания – Sierra Ventures – предоставили Intuitive Surgical начальный капитал в размере 5 миллионов долларов. Morgan Stanley Ventures присоединилась к следующему раунду финансирования, за которым последовал ряд частных инвесторов в последующих раундах. В общей сложности к концу 1990-х Intuitive привлекла 127 миллионов долларов инвестиций.

Конкуренция на рынке

Intuitive была не единственной компанией, ведущей разработки в сфере роботизированной хирургии.

Ее конкурент – компания Computer Motion – была основана в 1989 году для разработки хирургических роботов. Основой послужили технологии НАСА, используемые для удаленной сборки оборудования в космосе. Компания стала публичной в 1997 году и была одним из первых лидеров в области хирургических роботов.

Ее фирменным продуктом стала роботизированная хирургическая система ZEUS, которая также была одобрена для использования в Европе и ожидала одобрения FDA. ZEUS также сочетал в себе роботизированные руки, компьютерное управление и видеоконсоль, а также программное обеспечение для распознавания голоса, которое позволяло хирургу вызывать определенные команды.

Еще одна компания – Integrated Surgical Systems Inc. (Computer Motion) – представила свою разработку – робота RoboDoc для выполнения артропластики бедра и других ортопедических операций. Именно Computer Motion стала главным конкурентом Intuitive, и в начале 2000-х между двумя компаниями велись дорогостоящие судебные иски. Но в 2005 году компания Integrated Surgical Systems Inc. обанкротилась.

Краткая история робототехники

Со времен античности люди стали задумываться о создании механических людей, способных выполнять тяжелую и рутинную работу. В мифах есть упоминания о создании Гефестом механических рабов, выполняющих работу за человека.Но различные механизмы создавались и из научного интереса.Известен, например, механический голубь греческого математика Архита из Тарентума, построенный им около 400 года н.э. Возможно, движущийся при помощи пара, голубь был способен летать.

А некоторые роботы, создавались скорее ради развлечения или с целью извлечения коммерческой прибыли, и многие из них были фальсификациями, как например известный шахматный автомат “Турок”.

Первый чертёж человекоподобного робота был сделан Леонардо да Винчи около 1495 года. Его записи были найдены только в 1950-х годах и содержали подробные чертежи рыцаря, способного двигать руками и головой.

Хотя, не известно, был ли построен этот робот. Существует также мнение, что специалисты NASA использовали находки Леонардо для создания манипулятора, при подготовки экспедиций на Луну.

Смотрите про коптеры: Купить октокоптер DJI с камерой у официального дилера

Первого действующего человекоподобного робота создал французский изобретатель Жак де Вокансон в 1737 году. Андроид представлял из себя человека в натуральную величину способного на флейте. Флейтист Вокансона имел в репертуаре 12 произведений!

Но самое известное изобретение Жака де Вокансона – пищеварительные утки, созданные им в 1739 году. Эти роботы состояли примерно из 400 деталей, и умели хлопать крыльями, пить воду. Также утки клевали зерна и через секунду – испражнялись. Но, на самом деле, утка не переваривала пищу: съеденные зерна, помещались в специальный контейнер, а “продукт на выходе” был заготовлен в другом.

К концу XIX века инженер из России Чебышёв Пафнутий придумал механизм — стопоход, который обладал высокой проходимостью. Конечно, это изобретение не представляло огромной пользы для человечества, но сама задумка дала определенный толчок к развитию технологий роботостроения.

В 1885 году прошли первые испытания Электрического Человека (Electric Man) Фрэнка Рида (Frank Reade). У машины был довольно мощный прожектор, а противников ожидали электрические разряды, которыми Человек стрелял прямо из глаз. Судя по всему, источник питания находился в закрытом сеткой фургоне.О способностях Электрического Человека и о его скорости ничего не известно.

Кстати, слово робот тогда еще не существовало. Оно появилось лишь в 1920 году, благодаря Карелу Чапеку и его брату Йозефу.

В 1893 году профессором Арчи Кемпионом (Archie Campion) на Международной колумбийской выставке (1893 World’s Columbian Exposition) был представлен опытный образец робота Boilerplate.

Boilerplate был задуман как средство бескровного решения конфликтов — иными словами, это был опытный образец механического солдата. Робот существовал в единственном экземпляре, но у него была возможность осуществить предложенную функцию — Boilerplate неоднократно участвовал в боевых действиях.Хотя истории о Boilerplate интересны, вызывает подозрение их истинность, так же как рассказы о Steem Man и Electric Man.

Семь лет спустя Луи Филип Перью (Louis Philip Perew) в Америке создал Автоматического Человека (Automatic Man). “Этот гигант из дерева, каучука и металлов, который ходит, бегает, прыгает, разговаривает и закатывает глаза — практически во всём в точности подражает человеку”. Автоматический Человек был ростом 7 футов 5 дюймов (2,25 метра), одет был в белый костюм, носил гигантскую обувь и соответствующую шляпу.

Первые программируемые механизмы с манипуляторами появились в 1930х годах в США. Толчком к их созданию послужили работы Генри Форда по созданию автоматизированной производственной линии или конвейера (1913).

Первый же действительно существовавший в железе индустриальный робот принадлежит Л.Г. Полларду. 29 октября 1934 года, Уиллард Л.Г. Поллард подал в бюро патентов заявку об изобретении нового полностью автоматического устройства для окраски поверхностей. В 1937 году лицензия на производство этого манипулятора каким-то образом досталась компании DeVilbiss. Именно DeVilbiss в 1941 году при помощи Гарольда Роузланда построила первые прототипы этого устройства. Однако окончательная Роузландовская версия, запатентованная и выпущенная на рынок в 1944 году, была совсем другим механизмом, заимствовав у Полларда младшего только идею системы управления.

История серьезной робототехники начинается с появлением атомной промышленности почти сразу по окончании второй мировой войны. Поставленная задача — обезопасить работу персонала с радиоактивными препаратами — успешно решается при помощи манипуляторов, копирующих движения человека-оператора. Это еще не совсем «честные» роботы, поскольку они по-прежнему состоят только из механических деталей: используются ременные и шевронные передачи.

Современное название таких устройств — копирующие манипуляторы или MSM (master-slave manipulators).Одна из первых компаний по производству MSM — «CRL» (Central Research Laboratories) — была основана в 1945 году, а первый ее MSM — «Model 1» — был представлен комиссии по атомной энергетике США уже в 1949 году.

Датой рождения первого по-настоящему серьезного робота, о котором услышал весь мир, можно считать 18 мая 1966 года. В этот день Григорий Николаевич Бабакин, главный конструктор машиностроительного завода имени С.А.Лавочкина в Химках подписал головной том аванпроекта E8. Это был «Луноход-1», луноход 8ЕЛ в составе автоматической станции E8 №203, — первый в истории аппарат, успешно покоривший лунную поверхность 17 ноября 1970.

В 1968 году в Станфордском Исследовательском Институте (SRI, Stanford Research Institute) создают «Shakey» — первого мобильного робота с искусственным зрением и зачатками интеллекта. Устройство на колесиках решает задачу объезда возможных препятствий — различных кубиков. Исключительно на ровной поверхности, т.к. робот очень неустойчив. Самое примечательное, что «мозг» робота занимает целую комнату по соседству, общаясь с «телом» по радиосвязи.

Исследования устойчивости приводят к работам над динамическим равновесием роботов, в результате чего получаются роботы-лошади и даже несколько роботов на одной ноге, — чтобы не упасть, им приходится постоянно бегать и подпрыгивать. Начинается эра исследования устойчивости и проходимости. В это время появляется множество роботов для исследования других планет и, конечно, ведения боевых действий в пустыне. Вся робототехника в Соединенных Штатах по сей день очень часто спонсируется агентством DARPA.

Первое место в мире по производству и использованию роботов занимает Япония. В 1928 году под руководством доктора Нисимуро Макото был создан робот, названный «Естествоиспытатель»,высотой 3,2 метра. Оснащенный моторчиками, он мог менять положение головы и рук. А 21 ноября 2000 года на первой в истории выставке ROBODEX в городе Йокохама, Япония, Tokyo Sony Corporation представляет своего первого человекоподобного робота “SDR-3X”.

Автор: budushchee

Источник:https://budushchee.livejournal.com/63746.html

P.S. Баянометр ругался на картинки.

Первый военный робот

Изобретенная в 1898 году Николой Тесла радиоуправляемая лодка, предназначенная для использования в военных целях и предлагаемая США с Великобританией, так и не была разработана.

Во Второй мировой войне впервые были применены военные роботы в виде дистанционно управляемых беспилотных машин — немецкой самоходной мины «Голиаф» и советского танка «Телетанк». Телетанки были созданы на базе легких танков T-26, оснащенных гидравликой и аппаратурой телеуправления.

Телетанки несли пулемет, огнемет, а также оборудование для установки дымовой завесы и использования химического оружия, что означало, что они были грозным орудием на поле боя. Немецкие «Голиафы», с другой стороны, были спроектированы как мобильные наземные мины, которых на удаленном управлении можно было подвести к вражеской технике или пехоте и детонировать.

Хотя и «Голиаф», и «Телетанк» были разработаны в одно и то же время, советские безэкипажные танки стали использоваться первыми и применялись во время Советско-финской войны (1939– 1940) в Восточной Финляндии.

Первый гуманоидный робот

Человекоподобные роботы, часто называемые андроидами в научной фантастике, проектируются с учетом человеческих форм. Простые гуманоидные автоматоны создавались испокон веков и постепенно совершенствовались для более точной имитации внешнего вида и поведения человека. Одним из первых задокументированных примеров является механический рыцарь Леонардо да Винчи.

Робот-рыцарь Леонардо управлялся комбинацией шкивов и тросов, которые позволяли ему стоять, сидеть и независимо двигать руками. Он имел человеческую форму и даже был одет в доспехи, словно рыцарь. Хотя механизм да Винчи примитивен по сегодняшним меркам, ему не хватает искусственного интеллекта и дистанционного управления, но он опережал свое время в XV веке.

Да Винчи использовал во многих своих изобретениях шкивы, гири и шестерни, в том числе и в самоходной тележке, которую многие считают первым роботом. Позже он занялся дизайном робота-рыцаря для королевского театрализованного представления в Милане, которое состоялось в конце 1490-х годов.

Чертежи робота-рыцаря Леонардо да Винчи до сих пор используются современными робототехниками и даже вносят свою лепту в разработку роботов для NASA.

Первый космический робот

Можно сказать, что «Спутник-1», запущенный СССР в 1957 году, стал первым роботом в космосе. А «Робонавт», разработанный в сотрудничестве General Motors с NASA, получил звание первого гуманоидного робота в космосе и первого робота для работы с инструментами, созданными для людей, в космосе. В настоящее время он трудится на Международной космической станции (МКС).

«R1», первый вариант «Робонавта», был прототипом, разработанным с целью исследовать, как гуманоидные роботы могли бы помочь астронавтам в открытом космосе. Его преемник «R2» оборудован полноценным роботизированным экзоскелетом, современной системой технического зрения, программным обеспечением для распознавания изображений, датчиками и алгоритмами управления, а также роботизированными руками.

«Робонавт 2» покрыт мягким материалом и запрограммирован на остановку в случае касания человека, чтобы избежать его травмирования.

Первый медицинский прототип

Юнге приступил к переработке системы SRI в полноценное медицинское оборудование. Система была испытана на трупах, и к марту 1997 года у него был готов прототип. Он назывался Мона, в честь картины Леонардо да Винчи “Мона Лиза”. Напомним, что именно Леонардо Да Винчи изобрел первого в мире человекоподобного автоматона, поэтому его имя в конечном итоге было применено к коммерческой версии системы.

Практика показала неудовлетворительное качество визуализации. Это повлекло за собой новые инвестиции и разработку эндоскопа, который мог бы обеспечить трехмерное изображение. После доработки в 1998 году система снова была отправлена в Европу для испытаний. Там она использовалась для проведения абдоминальных операций и операций на открытом сердце.

В то время как Intuitive Surgical начала процесс получения разрешения FDA, она запустила маркетинговую кампанию da Vinci в Европе, продав там десять систем в 1999 году и параллельно начала готовиться к первичному публичному размещению акций. К июню 2000 года компания заработала 46 миллионов долларов на продаже акций.

Первый медицинский робот

Первое официально зарегистрированное применение медицинского робота относится к 1984 году, когда «Артробот», разработанный в Ванкувере Джефом Окинлеком и доктором Джеймсом Мак-Уэном в сотрудничестве с хирургом Брайаном Дэйем, использовался при проведении ортопедической операции.

«Артробот» — небольшой робот для выполнения артропластики тазобедренного сустава (операции по восстановлению функции сустава). Он был спроектирован для точного сверления тазобедренных суставов, с возможностью программирования для создания полостей в определенных позициях и под определенным углом для последующей имплантации протезов.

Несмотря на то что небольшие и относительно простые усовершенствования и модификации оригинального «Артробота» привели к использованию роботов в более сложных хирургических операциях, таких, как полная замена коленного сустава, подобные новаторские решения в области медицинской робототехники таковыми и оставались вплоть до 1997 года, пока медицинские роботы не получили распространение.

Система «да Винчи» корпорации Intuitive Surgical Inc стала первым хирургическим роботом, получившим одобрение Управления по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных препаратов США. Робот «да Винчи» представляет собой полноценный хирургический комплекс с набором инструментов, камерами, датчиками и прочими принадлежностями.

Знаете ли вы? В 1998 году в Лейпциге было осуществлено первое в мире аортокоронарное шунтирование сердца с использованием хирургического комплекса «да Винчи».

Первый промышленный робот

Первый промышленный робот был внедрен на производственной линии завода General Motors в 1961 году. «Юнимейт» представлял собой мощную роботизированную руку для установки литых металлических изделий и сварных компонентов на шасси автомобиля. Это был первый робот-манипулятор, который помог ускорить производственные линии на заводах по всему миру.

Смотрите про коптеры: AIBO

Первоначальная стоимость манипулятора «Юнимейт» составила 25 000 долларов. У робота было шесть программируемых осей движения, а конструкция позволяла работать с тяжелыми объектами на высокой скорости. Манипулятор весом 1,8 тонны оказался чрезвычайно универсальным и вскоре стал одним из самых популярных промышленных роботов в мире.

«Юнимейт» стал популярным и вне промышленного производства, приняв участие в «Вечернем шоу Джонни Карсона», в котором он разливал пиво и даже дирижировал оркестром.

Джордж Девол, первым разработавший промышленного программируемого робота в 1954 году, основал первую в мире компанию по производству роботов, Unimation. Роботы стали обычным явлением на современных сборочных линиях, так как их способность выполнять повторяющиеся задачи на высокой скорости превращает их в идеальные средства производства.

Первый робот-музыкант

Спустя несколько сотен лет после Леонардо да Винчи, попытки создать искусственного человека предпринимал французский механик Жак де Вокансон. Если верить историческим документам, в 1738 году ему удалось создать робота, строение которого полностью копирует анатомию человека.

Он не мог ходить, зато отлично играл на флейте. Благодаря конструкции из множества пружин и устройств для вдувания воздуха в различные части механизма, робот-флейтист мог играть на духовом инструменте при помощи своих губ и движущихся пальцев. Демонстрация робота прошла в Париже и была описана в научном труде «Le mécanisme du fluteur automate».

Схема медной утки Жака де Вокансона

Помимо человекоподобного робота, Жак де Вокансон создал роботизированных уток из меди. По своей сути они были механическими игрушками, которые умели двигать крыльями, клевать корм и, как бы странно это не звучало, «испражняться».

Сегодня такие технологии выглядели бы крайне странно. К тому же, подобные игрушки уже можно свободно купить в любом детском магазине. Там найдутся как ходячие фигурки, так и сложные роботы с дистанционным управлением. Но сотни лет назад медные утки наверняка казались чем-то волшебным.

Первый советский робот

В XX веке человечество уже осознало перспективы робототехники и всерьез занялось производством роботов. В те времена инженеры хотели создать человекоподобные механизмы, но на настоящих людей они не были похожи. По современным меркам они вовсе были металлическими монстрами, которые практически ничего не умели.

Американский «Мистер Телевокс»

Советский союз тоже не хотел оставаться в стороне. В то время как в других странах разработкой сложных механизмов занимались серьезные дяденьки в толстых очках, в первый советский робот был создан 16-летним школьником. Им оказался Вадим Мацкевич, который в восьмилетнем возрасте создал компактную радиостанцию, а в 12 лет изобрел крошечный броневик, стреляющий ракетами. Он был весьма известным мальчиком и вскоре обзавелся всеми комплектующими, необходимыми для создания полноценного робота.

Первый советский робот «В2М»

Советский робот «В2М» был представлен в 1936 году в рамках Всемирной выставки в Париже. Его рост составлял 1,2 метра, а для управления использовалась радиосвязь. Человекоподобный робот умел выполнять 8 команд, которые заключались в движении разными частями тела.

Из-за слабости моторов, робот не мог полноценно понимать правую руку и этот жест был похож на нацистское приветствие. Из-за этого недоразумения, робот «В2М» принес мальчику множество проблем и от репрессии его спасли только юношеский возраст и поддержка со стороны начальства органа СССР по борьбе с преступностью.

Вырезка из зарубежной газеты о новой версии робота «В2М»

В 1969 году юные последователи Мацкевича создали нового робота, основанного на конструкции «В2М». Этот андроид был представлен публике в рамках японской выставки «ЭКСПО-70» и тоже привлек к себе внимание мировой общественности.

А сам Вадим Мацкевич все это время занимался созданием «технических» игр для школьников написал две популярные книги: «Занимательная история робототехники» и «Как построить робот». Мацкевич умер в 2023 году и в честь него был снят документальный фильм «Как один лейтенант войну остановил».

Продукты intuitive

Система da Vinci

После того, как компания прочно закрепилась на рынке медицинского оборудования и, фактически, стала на нем монополистом, она начала вкладываться в развитие и совершенствование систем da Vinci, появились системы 2, 3 и 4 поколения: IS2000 ( da Vinci S, da Vinci S HD)

, IS3000 (da Vinci Si), IS4000 (da Vinci X, da Vinci Xi, da Vinci SP). Система, управляемая опытным хирургом, дает возможность проводить вмешательства с минимальной кровопотерей и травмированием окружающих тканей.

Система Ion

Система Ion стала еще одним продуктом Intuitive. Это роботизированная эндолюминальная платформа для минимально инвазивной периферической биопсии легких. Система оснащена ультратонким сверхманевренным катетером, который позволяет перемещаться далеко в периферические легкие, и обеспечивает точность, необходимую для биопсии.

IRIS

Iris – это приложение анатомической визуализации. Используя данные диагностической компьютерной томографии, Iris создает сегментированную анатомическую 3D-модель пациента. Во время операции хирург может просматривать модель в хирургической консоли da Vinci с помощью Tilepro и управлять ею с мобильного устройства.

Используя приложение Iris, хирург может отправить деидентифицированные компьютерные томограммы пациента специалистам Intuitive через устройство iOS. Они проводят маркировку анатомических структур и создают 3D-модель, после чего отправляют результат обратно на мобильное устройство хирурга.

Компания Intuitive проделала огромный путь от первой инновационной разработки до крупной прогрессивной компании, входящей в индексы NASDAQ-100 и S&P 500. Она продолжает работать в тесном взаимодействии с врачами и больницами, разрабатывая новые минимально инвазивные хирургические платформы и инновационные диагностические инструменты, которые помогут решать сложные проблемы здравоохранения во всем мире.

Робот леонардо да винчи

Изобретателем одного из первых роботов считается итальянский ученый Леонардо да Винчи. Судя по документам, обнаруженным в 1950-е годы, художник разработал чертеж человекоподобного робота в 1495 году. В схемах был изображен каркас робота, который был запрограммирован выполнять человеческие движения.

Он обладал анатомически правильной моделью челюсти и умел садиться, двигать руками и шеей. Записи гласили, что поверх каркаса должна быть надета рыцарская броня. Скорее всего, идея создать «искусственного человека» пришла в голову художнику в ходе изучения человеческого тела.

Реконструкция робота-рыцаря

К сожалению, ученым не удалось найти подтверждений тому, что робот Леонардо да Винчи действительно был создан. Скорее всего, идея так и осталась на бумаге и так и не была воплощена в реальность.

Зато робот был воссоздан в современности, спустя сотни лет после разработки чертежа. Сборкой робота занялся итальянский профессор Марио Таддей, который считается экспертом по изобретениям Леонардо да Винчи.

При сборке механизма он строго следовал чертежам художника и в конечном итоге создал то, чего хотел добиться изобретатель. Конечно, широкими возможностями этот робот не блещет, но зато профессор смог написать книгу «Машины Леонардо да Винчи», которая была переведена на 20 языков.

Середина xx века: первые нейронные сети и машина тьюринга

Несмотря на то, что термин «робот» был впервые употреблен в 1920-х годах, только в 1942 году в коротком рассказе Айзека Азимова «Runaround» появился термин «робототехника». В этой истории Азимов изложил свои три знаменитых закона робототехники: роботы не должны вредить людям, роботы должны подчиняться приказам людей и роботы обязаны защищать себя от угроз при условии, что они не нарушат ни одного из первых двух законов. Хотя эти законы написаны в художественной литературе, они послужили основой для многих этических вопросов, связанных с роботами и автономными технологиями.

В 1940-х годах появились первые искусственные нейронные сети. В 1943 году Уоррен МакКаллок и Уолтер Питтс создали базовую нейронную сеть с использованием электрических цепей для лучшего понимания, как нейроны работают в мозге. Их эксперименты проложили путь для первых автономных роботов, которые могли отображать сложное поведение, благодаря использованию искусственных нейронных сетей.

Успех intuitive

В 2004 году выручка компании увеличилась на 51 процент до 138,8 миллиона долларов, а чистая прибыль составила 23,5 миллиона долларов. В 2005 году объем продаж увеличился до 227,3 миллиона долларов, а чистая прибыль выросла до 94,1 миллиона долларов. Робот da Vinci утвердился в медицинском сообществе, но он все еще оставался дорогим и, по мнению некоторых, был слишком громоздким. Тем не менее его потенциал оставался огромным.

Весной 2005 года да Винчи получил одобрение FDA на гистерэктомию (направление гинекологии) – процедуру, которая проводится в пять раз чаще, чем операция на простате (простатэктомия, направление урологии) и применяется при лечении миомы матки, рака яичников, эндометриоза, рака шейки матки. С 2009 года с расширением направлений применения da Vinci в мире выросло и количество роботических операций.

Роботические системы установлены в 67 странах по всему миру, самое больше количество – в США.

Многие американские клиники имеют более 5 систем. На графике ниже вы можете наблюдать динамику роста количества клиник США, где установлено более 5 систем.

К 2023 году было опубликовано более чем 6000 работ, посвященных роботической хирургии, более 4000 систем da Vinci инсталлированы в более чем 1500 медицинских учреждениях по всему миру.

В 2023 году впервые было выполнено более 1 миллиона роботических операций по всему миру за год. За все все время в мире было выполнено 7,2 миллиона роботических операций.

В 2023 году была введена в эксплуатацию роботическая система da Vinci Xi, после чего наблюдается рост операций по направлению абдоминальной хирургии. Использование системы четвертого поколения расширило возможности абдоминальной роботической хирургии.

вертикальный доступ к пациенту и, как следствие, расширение возможностей мультиквадрантной хирургии;
интеграция с динамичным операционным столом;
возможность проведения большего числа операций с однократным докингом (т.е. однократной стыковкой робота с пациентом) и пр.

Фредрик молл

Фредрик Молл12,13,14 – разработчик медицинского оборудования и предприниматель, специализирующийся в области медицинской робототехники. Молл родился в семье врачей. Он вырос в Сиэтле, где учился в Lakeside School и был одноклассником соучредителей Microsoft Билла Гейтса и Пола Аллена.

Затем Молл учился в Калифорнийском университете в Беркли, где получил степень бакалавра искусств, а после поступил на медицинскую специальность в Вашингтонский университет. Спустя некоторое время он оставил ординатуру, чтобы заняться разработкой предохранительного троакара – инструмента, который позволял хирургам проделывать отверстие в брюшной стенке без риска повреждения органов.

Молл стал соучредителем компании Endotherapeutics для продвижения троакара; в конечном итоге бизнес был приобретен US Surgical. Молл также стал соучредителем Origin Medsystems, Inc. для разработки лапароскопических инструментов, компании, которая была куплена Eli Lilly и преобразована в дочернюю компанию по производству кардиологических инструментов Guidant Corporation.

До 1995 года Молл занимал должность медицинского директора хирургического отделения Guidant. За это время он убедился, что робототехника может помочь сделать рутинные операции менее инвазивными, и в 1995 году покинул компанию, заинтересовавшись системой SRI.