華中科技大學集成電路學院臧劍鋒教授、唐瀚川副教授團隊聯合香港中文大學張立教授團隊取得重要突破。團隊研究提出一種微機器人
傳感器“Robotic Sensor”,解決在小尺度下無線驅動器和無線傳感器不兼容的難題,有望為微機器人的生物醫學應用提供新的解決方案。論文題為“用于無線機器人傳感與操作的微型磁聲驅動機器人(Miniature magneto?ultrasonic machines for wireless robotic sensing and manipulation)”,發表于《科學·機器人學(Science Robotics)》期刊。
具備無線傳感與操控能力的智能微型系統,被認為是推動生物醫學應用的重要方向。但在毫米乃至更小尺度上,傳感與驅動往往互相“打架”,使系統難以同時做到小型化、穩定和高性能。研究團隊提出一種“機器人傳感器”,將嵌入式超聲軟傳感器(EUSS)與磁性執行器深度集成,突破小尺度傳感——驅動不兼容瓶頸,構建無線傳感與操控一體化的微型機器。EUSS與軟/硬部件均兼容;依托機載換能器與無源超聲通信,配合外部磁場,可對力、振動、黏度、溫度等環境參量進行無線檢測與調控,且不同物理場間干擾最低。在兔與豬模型中,系統完成基于頻譜反饋的閉環操控,展示了精準劑量釋放/給藥與在位生理監測等關鍵能力。該研究為智能微型系統提供新的平臺與工程路線,有望加速其在微創治療與臨床監測中的落地應用。
圖為機器人傳感器的設計與工作機理。
研究獲得國家自然科學基金、中國科協青年人才托舉工程、華中科技大學交叉研究支持計劃、華中科技大學太湖未來技術創新基金、香港研究資助局及裘槎基金會的資助。
論文第一作者為學院碩士畢業生劉旭睿(現香港中文大學博士生)和唐瀚川,通訊作者為臧劍鋒、唐瀚川及香港中文大學張立教授。
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