4月22日消息 近日，中国科学院沈阳自动化研究所基于几何运动旋量重建出连续体机器人的空间三维形状，获得连续体机器人的曲率、挠率等信息。相关成果发表在IEEE Robotics and Automation Letters上。连续体机器人和软体机器人具有高灵巧性和顺应性的特点，在医疗领域展现出巨大的应用潜力，然而连续体机器人的形状反馈的缺失制约了其进一步应用。

机器人发展初期多是由连杆、电机和编码器等刚性元件构成，相关研究集中在结构设计、动学、动力学和控制上。近期，智能材料的不断突破为机器人的研究开辟了一条新的道路。不像钢铁等“没有灵魂”的材料，智能材料具有一定的“生命”，他们会对电、热、磁、光等外界信号的刺激作出响应，从而身体会变形，产生弯曲、伸长、扭转等运动。并且很多智能材料的电阻、电容、磁性和光导效应等在变形或者受到外力时会发生改变，具有天生的传感能力。将智能材料用于机器人中，可以使机器人本体具有一定的智能驱动和传感能力，在不需要控制信号的情况下，就可以自主地运动，使身体“活”起来，并且可以凭借传感“记录”自己身体的变形和受到的外界力等信息。

中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室微纳米自动化课题组在磁控连续体微型机器人方面取得的最新研究成果(A Flexible Magnetically Controlled Continuum Robot Steering in the Enlarged Effective Workspace with Constraints for Retrograde Intrarenal Surgery)，作为前封面文章(Front Cover)发表在Advanced Intelligent Systems上。微创手术是现代医学的标志，手术导管机器人可以帮助医生对病人狭小腔道内的组织结构进行精确微创干预治疗。然而，微型化、智能化是手术导管机器人的发展趋势及面临的挑战。传统手术软镜导管由于机械拉线驱动方式的限制，较难进一步缩小整体尺寸且保证其可控性，因而限制了机器人在人体内的应用范围。

工业机器人已被越来越多地替代人类重复性劳动，并取得了很好的效果。但随着机器人在各个领域的应用越来越广泛，在制造业和社会服务领域的部分应用场合，对机器人作业提出了更高的要求，传统的刚性机器人由于驱动装置(包括电机、减速器等)安装于机器人关节处，导致整体机构笨重，且连杆为刚性结构，对人类安全形成了潜在威胁，此外，机器人本体刚度大且难于实现柔顺控制，导致其不能很好地适应环境。具有本质柔性，结构轻量且灵活性高的柔性协作机器人可很好地弥补现有工业机器人的不足，拓展机器人的应用领域。现有的柔性机器人研究大多是采用流体、凝胶、形状记忆等材料，使机器人能够在气压、电流、磁场等外部输入的控制下实现大幅度的拉伸收缩，但是一方面由于机器人的柔顺性和高精度本身是一对矛盾体，大应变的同时必然会导致机器人的控制精度变差，另一方面，由于大的形变很难实现精确测量，因此现有的驱动材料尚无法做到像生物的肌肉组织一样既具有本质的柔性又能保证控制精度和承载能力，从而导致柔性协作机器人无法达到实用化的程度。

连续体机器人广泛应用于医疗方面，。临床需求与技术创新的关系决定了科研成果能否成功实现产业转化。医疗机器人产业发展最重要的源动力来自于产品能够真正解决临床实际问题，产学研医协同创新可以使临床需求与医疗机器人相关应用基础研究、产品化推进紧密结合，并且这种多方深度融合的模式将有利于产品标准和临床应用规范的制定，弥补科研成果产业转化和市场开发链条的短板，从而缩短创新医疗器械的临床磨合期，促进医疗机器人产业的创新发展速度。另一方面，把医疗机器人技术服务纳入医疗服务价格改革试点项目，探索新技术应用市场化价格形成机制，通过价格水平体现创新医疗服务价值和医疗技术服务价值，能够在提升医疗供给质量水平的同时有效促进新技术大规模应用于临床，由此促进自主创新产品的发展。

关键词： 智能材料 中国科学院 控制精度