一周机器人行业新闻集锦

1.哈工大研究人员首创用微波直接驱动机器人

不需要携带任何电器件，可以灵活地工作在其他驱动方式尚不能胜任的某些特殊场合（比如封闭、非透明结构体内部），这是哈尔滨工业大学（威海）机器人研究所软体机器人实验室于近日研制成功的微波驱动机器人的两大特色。该机器人首创性地直接利用微波驱动，从而为机器人驱控提供了一种全新的方式。上述研究成果于近日刊发在国际期刊《尖端科学》上。

微波是指频率在300兆赫兹—300吉赫兹之间的电磁波。相比于磁场、光、超声和湿度等无线致动方式，微波可无损耗地穿透某些非透明障碍物，例如水泥、陶瓷、塑料等。同时，利用相控阵技术，微波也可实现非机械快速转向与聚焦。

哈工大团队利用角锥喇叭天线发射的频率为2.47吉赫兹、功率为700瓦的微波对机器人进行驱动，并实现了多个驱动器联合运动的定量控制。同时，他们也提出了一种基于导线和形状记忆合金弹簧的伸缩致动器，并基于此设计了一种四足爬行机器人。该机器人长15毫米、重量仅为0.42克，展示了微波致动机器人在小型化、轻量化方面的优势。

他们还利用4组伸缩致动器模拟植物的感性运动，黄色的导线如同植物的花蕊，当微波照射在这些“花蕊”上时，“花朵”的4片花瓣就会打开；当没有微波时，花瓣则会全部闭合，显示了微波在集群驱动方面的优势。

该团队将持续开展微波驱动相关研究，改进微波驱动的频控能力并降低功耗，使相关技术在封闭容器内部器件控制、体内操作微器械开发等方面得到工程应用。

文章来源：科技日报

2.微创机器人四款新品亮相首届世界设计之都大会，加速行业国产替代

2022年首届世界设计之都大会已进行至第三天。9月17日，医疗装备设计产业和以人工智能为重要驱动力的手术机器人成为当日大会的主角。

当日下午，微创医疗在世界设计之都大会“新品发布区”举行专场发布会，旗下四款新品亮相发布会。

四款创新产品中的第一款手术机器人，是微创机器人自主研发的图迈腔镜手术机器人，它不仅是手术机器人领域研发难度最大的腔镜手术机器人，也是目前首款获NMPA批准上市的国产四臂腔镜手术机器人。

微创医疗机器人首席商务官兼资深副总裁刘雨介绍到，图迈机器人由医生控制台、患者手术平台和图像平台三部分组成，采用主从式遥操作技术，可实现医生远离手术台并坐姿操作的手术方式，有利于减轻医生负担，结合机器人技术优势，实现更微创伤、精准、稳定、安全的手术操作，可广泛适用于泌尿外科、妇科、胸外科及普外科等术式。

刘雨表示，目前国内医疗机器人产业的目标是“国产替代”。随着国产腔镜手术机器人的上市，有望打破国外产品对行业的垄断。

资料显示，2000年直觉外科公司开发达芬奇手术机器人获FDA批准后，此后10年时间里几乎垄断了全球腹腔手术机器人市场。开源证券研报指出，直觉外科公司是全球商业化最成功的的手术机器人公司，在腔镜手术机器人领域处于市场垄断地位。据悉，截至目前，达芬奇手术机器人在国内的总装机量接近300台，总手术量超过32万台。

微创医疗机器人华东地区的一位销售人员提到，目前市场上，达芬奇腔镜手术机器人的售价约在3000万元一台，主要在北上广深及各省会城市的三甲医院装机。该销售人员透露，尽管目前图迈腔镜手术机器人最终价格还未确定，不过定价将低于达芬奇（腔镜手术机器人），价格将不会高于2000万元。

当天发布的另一款手术机器人，是微创机器人自主研发的鸿鹄骨科手术机器人，该产品是目前唯一一款同时获得NMPA和FDA认证的中国手术机器人。

据悉，鸿鹄是专门用于辅助全膝关节置换的手术机器人，其高灵巧、轻量化机械臂能够实现人机协同，完成精准截骨，提升手术精准度及效率，同时能够避免传统手术髓内定位造成的损伤，减少手术并发症，帮助患者术后快速康复。

此外，微创旗下能够解决主动脉狭窄患者“心头大患”的VitaFlow Liberty经导管主动脉瓣膜及可回收输送系统，以及灵鹂智能电子听诊器两款新品也一一亮相发布会。

文章来源：和讯财经

3.日本首例利用机械臂进行癫痫SEEG手术

9月7日，横滨市立大学附属医院在横滨市政记者会上发布，成功于2022年6月实施日本首例利用手术支援机械臂（Cirq机械手臂系统）进行颅内电极放置、立体脑电图监测手术。（stereotactic electroencephalography：SEEG）

为治疗难治性癫痫患者需在大脑表面或内部放入电极，来监测查找大脑皮质神经元异常放电的部位（癫痫病灶），病灶部位会直接或间接导致痫性放电导致癫痫发作，一般治疗手法为将该部分切除。与传统手术相比SEEG手术并不需要直接开颅，并且与以往使用片状电极放置相比，身体负担更小。另外，因无需开颅，所以大脑深度区域的癫痫病灶和脑神经电网的监测不受开颅范围的限制，可以更有效地探索病灶点。

据悉，该机器手臂具有接近人类手臂、手、手指的可动性模块，拥有电磁保持和触摸传感器功能的7轴机械臂，同时在应用过程中，还可以通过前端具有校准模块4轴机械臂进行精确调整，并通过定位软件提供直观的可视化指导。

使用该机械手臂系统，将术前制作的电极放置计划写入Cirq机械臂系统，计算电极插入的入口和目标、插入角度，机器手臂自动引导医生进行高精度的颅内电极放置手术。与以往的颅脑手术定位方法相比，手术时间可以大幅缩短。

横滨市立大学附属医院脑神经外科主任山本哲哉教授表示，自2021年起该手术支援机械臂引入使用，可以迅速地进行需要高精度的脑神经外科手术成为了可能。同时，手术时间的缩短减轻了患者的负担，也避免了在毫米级的手术中出现人为错误，安全地进行脑的手术。特别是在癫痫外科的领域，通过使用该机器臂，一些以往被判定为无法进行手术的患者也可以得到治疗。

文章来源：横滨市立大学

4.哥伦比亚大学设计了一种具有自我意识和自我训练的机器人

哥伦比亚大学的一个科研团队在美国人工智能动态系统研究院和三个独立基金项目的资助下，研究了一种由自身学习代替环境学习的机器人。

哥伦比亚大学开发的这种具有自我意识的机器人可以在没有干扰或辅助的情况下学习自身模型——就像是人类在婴儿时期所做的事情一样。这涉及到机器人如何模型化它的运动，从而识别运动意图、避免障碍、评估损害。

该科研团队的陈伯源博士（音译）解释说：“人类有自我的概念，如果你打算做某个动作，比如伸展手臂或者后退，闭上眼睛，尝试想象自己如何运动，我们脑海中会出现一个自我的概念和自我模型，使我们知道当前所处环境体积以及随着我们运动时体积如何变化。”当机器人对各种命令作出反应时，它通过观察摄像头捕捉的图像来训练自己，建立一个理解物理运动和质量的神经网络。

该科研团队还考虑了对机器人自主产生的有限自我意识的风险控制。

注：摘自《National Science Foundation》

图1 机器人模型

图2 视觉自模型机器人 3D空间上给定关节角的整个形态和运动学的自建模

文章来源：机器人技术与应用

5.苏州大学孙立宁团队磁液滴机器人研究取得新进展，最新科研成果发表于《Science Advances》！

近日，苏州大学机电工程学院孙立宁教授、杨湛教授课题组，哈尔滨工业大学谢晖教授课题组以及德国马克斯普朗克智能系统研究所的Metin Sitti教授课题组，联合研制出能自由穿梭在极端变化环境中的尺度可调控磁液滴机器人SMFR（Scale-reconfigurable miniature ferrofluidic robots）。

相关论文以“Scale-reconfigurable miniature ferrofluidic robots for negotiating sharply variable spaces（应用于剧变环境空间的尺度可调控磁液滴机器人）”为题目发表在国际综合类学术期刊《科学》子刊《Science Advances》，苏州大学为第一通讯单位。

磁液滴机器人的尺度缩放原理

不同尺度的微机器人具有其独特的应用场景，在不同的应用场景可能需要选用最为合适的机器人，才能提高应用的成功率。例如尺度更大的机器人执行能力越大，负载能力也有很大提升，但是随着尺寸的增加，其在人体内的穿越能力急剧下降，因此难以触及体内较深的病变组织；尺度小的机器人虽然执行能力弱，负载能力小，但是具有更灵活的运动性能，可穿越更小的组织间隙，因此有望到达人体内极深的组织环境。能够在同一类机器人实现这两种策略的巧妙结合，实现1+1>2的效果，是这项科研工作最为关注的问题。

受自然界中液滴行为的启发，研究人员提出了基于磁流体液滴制备具有大变形能力的机器人的想法。磁流体的本质是具有磁性的四氧化三铁纳米颗粒分散在液体中形成的稳定流体，因此既具有很好的磁控性，又具有液体的流动性。通过在外部施加磁扭矩和磁梯度力，最终实现了磁流体液滴机器人的变形以及尺度可控切换。

另一方面，受杠杆原理的启发，研究人员还提出了一种新颖的磁杠杆机制，并据此设计了一个新型的复合式磁驱动系统M3RA(multiscale magnetic miniature robot actuation )，该装置集成了四个电磁体和一个球形永磁体，结构非常像中国传统文化中的龙戏珠造型。该复合式磁控系统可以利用电磁体产生的微弱背景磁场，转动永磁体产生的强大目标磁场。因此该系统可以为机器人提供强大的磁场梯度力和磁扭矩，可同时兼容微米到厘米尺度磁液滴机器人的运动控制，使得微型机器人的跨尺度控制成为可能。该系统结构非常紧凑，并且与传统磁控线圈的封闭结构不同，M3RA具有典型的半开放式结构，能够更好地贴近操作对象而不用将整个操作对象纳入工作空间当中。

M3RA磁驱系统结构设计示意图

对于不同尺度的SMFR，研究人员有不同的控制策略。具体来说就是，对于微米尺度的SMFR，他们通过施加外部旋转磁场，让机器人滚动起来，这样机器人就会类似一个旋转的轮子能在基地上自由的滚动；对于厘米尺度SMFR，则采用磁梯度力拖拽的方式来控制机器人的运动，类似用磁体拖拽普通磁性物质，只不过在这里研究人员通过算法来实现机器人更高效率的运动控制。而对于毫米尺度的SMFR，他们则采取磁扭矩和磁梯度力结合的方式，以更高效的方式实现SMFR的运动控制。

SMFR跨尺度驱控原理和受限环境下的运动行为实验

孙立宁教授表示，“SMFR的尺度调控则是通过液滴的分裂和融合实现的。通过在厘米尺度SMFR周围施加较强的磁场使得SMFR每个部分相互排斥，再加上其流动性就会产生分裂的效果变成毫米尺度SMFR。此外，为进一步分裂毫米尺度SMFR，团队还提出了基于旋转磁场的分裂策略，可以使得毫米尺度SMFR进一步分裂成微米尺度SMFR。小尺度的SMFR缩放到大尺度更为容易一些，可以直接利用SMFR的液体特性通过融合的方式实现。通过以上方法，可以实现SFMR从大到小以及从小到大的可控调控。”

“我们致力于借助SFMR强大的变形能力和尺度自适应能力，将它应用到生物医疗应用中，通过在不同尺寸的组织间隙和人体腔道中自由航行，有望为实现体内靶向诊疗提供一种更高效有利的运载工具。”Metin Sitti教授总结道。

SMFR在活体剧变环境（模拟）下的运动控制、变形与尺度缩放

这款新型尺度可重构的磁液滴机器人是微型机器人技术和软体机器人技术发展的重要里程碑。以前的研究工作主要关注固定尺寸的微型机器人，而没有考虑机器人尺寸与所处环境的匹配关系，因此只有当这类机器人所处受限空间的横截面尺寸与机器人的横截面尺寸相当时才能产生有效的主动运动。未来研究工作将集中于与生物医学相关的应用研究，例如基于 SMFR 的靶向药物输送、精确的局部磁热疗或肿瘤血管的选择性闭塞等。

文章来源：苏州大学

6.手术机器人平台企业昂泰微精获数亿元A轮融资由启明创投领投

近日，超显微、高精度手术机器人平台企业昂泰微精医疗科技（上海）有限公司（下称“昂泰微精”）宣布完成数亿元A轮融资。本轮融资由启明创投领投，比邻星创投、东久新宜资本、临港蓝湾基金、瑞华控股跟投，老股东泰福资本继续跟投。生命资本担任本轮融资的独家财务顾问。

本轮资金将主要用于公司产品研发、团队扩张及GMP厂房建设。这意味着昂泰微精将在持续推进通用型显微外科机器人、眼科手术机器人、经胃肠镜机器人产品核心技术的同时，探索更多可完成主从显微操作的手术机器人应用场景，进一步迭代其手术机器人产品管线，实现从单一技术应用向技术生态的发展。

昂泰微精的创业受日本著名神经外科医生的启发。在神经外科手术中，尤其在颅底这种神经血管交错复杂且空间狭窄处，由于生理颤抖及精细操作限度，人手很难实现精细化操作，因此也就使得许多涉及精密操作的手术无法完成，形成了所谓的手术禁区。意识到这一痛点后，昂泰微精聚集起日本的顶级光电团队，最终将超显微手术机器人技术落地。

昂泰微精开创性地提供了显微操作的解决方案，既能帮助医生克服手部颤抖带来的影响，又可以大幅降低医生的疲劳和学习曲线，从而提高手术的精度和质量。目前昂泰微精主要研发了三款手术机器人，分别是通用型显微外科机器人、眼科手术机器人、经胃肠镜机器人。其通用型显微机器人，可以覆盖包括耳鼻喉、神经外科、血管外科、整形外科在内的外科领域，辅助现有医疗机器人（如骨科机器人、腔镜机器人、血管介入机器人等）完成其无法完成的对精密度要求较高的术式。

目前，通用型显微外科机器人以及眼科手术机器人已开始准备相关型检文件，预计今年报型检。经胃肠镜机器人，将于明年报型检。

从微创显微技术切入，实现了诸多技术突破，昂泰微精成为了业界第一个实现全程无抖动操作、搭载全球最小2mm直径腕式夹钳的机器人公司。无抖动的驱动系统配合精细灵巧的夹钳，可以吻合0.3mm直径的毛细血管、淋巴管。这不仅成为拓展术式更大可能性的利器，同时也能帮助医生缩短学习曲线，多方位地解决临床痛点。

依托日本的精密加工技术，辅以中国强大的临床支持与反馈，昂泰微精有望成长为像达芬奇机器人一样的行业标杆。

文章来源：投资界