Rede móvel de código aberto para controlar braços robóticos pode permitir procedimentos médicos remotos

Um novo desenvolvimento em redes móveis acessíveis e de código aberto que permita o controle quase em tempo real de braços robóticos poderá ajudar os médicos a trabalhar com pacientes em locais remotos nos próximos anos.

Pesquisadores da Escola de Engenharia James Watt da Universidade de Glasgow usaram hardware barato e pronto para uso para construir uma rede móvel 4G LTE que conecta um controlador háptico a um braço robótico. O sistema permite aos usuários direcionar os movimentos do braço com baixíssima latência, possibilitando um alto nível de controle.

Em seu novo artigo publicado na revista Engenharia de Comunicaçõesa equipe demonstra como usaram o sistema para realizar simulações de exames odontológicos em um par de próteses, destacando seu potencial para uso em procedimentos médicos no futuro.

O sistema da equipe é construído usando a estrutura Open Radio Access Network (O-RAN), que usa software de código aberto para controlar o hardware da rede móvel.

Eles adaptaram um dongle de rede USB, mais comumente usado para internet móvel de consumo, para criar conexões estáveis ​​entre o dispositivo de entrada tátil, o braço robótico e um computador configurado para atuar como uma estação base inteligente. Usando um software especializado chamado xApps, eles puderam monitorar e ajustar o desempenho da qualidade do sinal, taxas de dados e latência do sistema.

Em seus testes de laboratório, os pesquisadores conseguiram permitir comunicações entre a estação base, o controlador e o braço robótico com largura de banda de 10Mbps. A conexão de alta qualidade permitiu controlar o braço para simular um exame odontológico em próteses dentárias com menos de um segundo de latência e perda mínima de sinal.

O dongle móvel do sistema também ajudou a equipe a criar uma rede que consumia consideravelmente menos energia do que conexões comparáveis ​​usando rádio definido por software (SDRs), que são mais comumente usados ​​em tarefas semelhantes. Seu sistema de baixo orçamento usava apenas 4,5 watts, uma redução de 90% em relação aos 45 watts exigidos pelos SDRs tradicionais para realizar as mesmas atividades.

O professor Muhammad Imran, chefe da Escola de Engenharia James Watt e autor principal do artigo, disse: “A Internet das Habilidades está agora um passo mais perto com o advento de links de comunicação de baixa latência e alta confiabilidade. Com o Open RAN (O-RAN) tornando essas tecnologias mais acessíveis e acessíveis, estou orgulhoso de que nossa equipe esteja ajudando a estabelecer as bases para uma acessibilidade digital verdadeiramente inclusiva para todos.”

Dr. Saber Hassouna, da Escola de Engenharia James Watt, é o primeiro autor do artigo. Ele disse: “A estrutura O-RAN tem um grande potencial para permitir redes inteligentes, orientadas por dados, programáveis ​​e virtualizadas, mas ainda há muito trabalho a ser feito para demonstrar que esse potencial está sendo alcançado no mundo real, além da modelagem teórica.

“A plataforma de testes que desenvolvemos aqui usando hardware disponível comercialmente mostra que o O-RAN pode ser usado para permitir excelente desempenho em teleoperação robótica, o que é uma tarefa complexa. Para aplicações como procedimentos odontológicos, o braço robótico deve se mover de maneira muito suave, o que requer alto rendimento de dados e baixa latência, ambos os quais conseguimos alcançar pela primeira vez com o O-RAN.”

O professor Qammer Abbasi, chefe do Centro de Comunicações, Detecção e Imagem da Universidade de Glasgow, disse: “Esta é uma demonstração muito encorajadora do potencial do O-RAN para permitir o controle refinado e quase em tempo real de um braço robótico. O artigo mostra o desempenho que conseguimos oferecer em uma única sala com uma linha de visão direta entre a estação base e o braço, e atualmente estamos trabalhando no desenvolvimento do sistema para garantir que ele possa oferecer o mesmo nível de desempenho em maior distâncias.

“Em última análise, este poderia ser um passo para a criação de métodos confiáveis ​​e acessíveis de execução remota de tarefas complexas, abrindo novas aplicações na medicina, automação, indústria e muito mais.”