我科学家在微型机器人领域获进展

记者从中国科学院获悉：近日，中国科学院深圳先进技术研究院深圳先进集成技术研究所智能仿生中心尚万峰课题组，与香港科技大学智能制造中心合作，在微型机器人领域取得了新进展。面对血管等流体环境下微型医疗机器人逆流游动难、控制力不足等挑战，该团队提出了无束缚微型机器人独特软膜胶囊结构及其挂壁旋进的控制策略，为微型磁性机器人在实际血管中的应用提供了新的研究思路和解决方案。相关研究成果发表在《IEEE机器人汇刊》上。

近年来，为了实现微创治疗心血管疾病（CVD）的目标，科学家提出了较多用于血管的磁性无束缚机器人。由于血液流动性，血管中无绳系且无束缚微型机器人承受着较大阻力，较难在自由状态下保持静止，更难以实现逆流而上的定点给药控制。为了降低无线机器人在血管中所受流体阻力，该团队提出了流线型结构设计和更易于临床应用的贴壁运动策略。该研究结合椭圆弧线和抛物线的设计，使机器人相较于传统结构所受流体阻力减少了约58.5%。贴壁的运动模式使得机器人可在流体阻力较低的管壁处前进，相较于管中央前进的经典方式，流体阻力进一步减少约30.7%。

过去的旋转匀强磁场驱动模式无法提供充足的动力实现机器人的高速逆流运动，因而限制了此类磁驱机器人在临床中的进一步应用。此次突破，建立了贴壁旋转磁驱策略，使机器人在运动过程中受到均匀的动摩擦力，从而可控制无线机器人在管中匀速前进，解决了机器人运动卡顿、不稳定等问题，达到约143mm/s的相对逆流速度。

为了探究新方法的临床潜力，科研人员在猪血管中进行机器人运动能力的测试。该研究将一段130mm的猪腹主动脉与蠕动泵连接，模拟2700mm³/s的血流环境。机器人成功在26s内通过上述血管，验证了机器人在真实血管中的逆流运动能力，使血管内无线机器人的临床应用成为可能。