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微纳机器人中心研发具有医疗应用潜力的微型多足软体机器人 获IROS 2024最佳会议学生论文奖
AIRS微纳机器人中心主任俞江帆教授团队的研究论文荣获IEEE/RSJ IROS 2024最佳会议学生论文奖。
AIRS微纳机器人中心主任俞江帆教授团队的研究论文荣获IEEE/RSJ IROS 2024最佳会议学生论文奖。该奖项旨在表彰主要由学生撰写并展示的优秀论文,评选标准包括研究贡献的质量、论文的写作水平以及口头报告的表现。这也是中国内地的研究单位在过去十三年中首次获得该殊荣。
论文第一作者为香港中文大学(深圳)博士生王一斌,共同作者为博士生方凯文、本科生熊宜亭。
IEEE/RSJ IROS(国际智能机器人与系统会议)作为全球规模最大、影响力最深远的机器人会议之一,自1988年创办以来,每年定期举办,已成为机器人研究领域探索智能机器人与智能机器技术前沿的国际平台。本年度IROS大会在阿联酋首都阿布扎比举行,吸引来自全球61个国家和地区的3645篇论文投稿。
获奖论文介绍了一种用于在崎岖狭窄环境中运动的微型多足软体机器人。该机器人设计灵感源自千足虫,采用了多足结构和柔性躯干的仿生设计,旨在实现复杂崎岖环境中的高效运动。该机器人足端由磁性软材料构成,使其具备磁响应性能,而躯干部分则由弹性体材料制成,采用Z形结构,使机器人在面对崎岖环境时具备更好的结构柔顺性和适应性。该机器人足端阵列在旋转磁场的驱动下能够产生行波,从而实现高效驱动。结合数值模拟和实验结果,论文探究了磁性足端阵列在旋转磁场下产生行波的机制,并进一步探究了该机器人的运动机制。研究表明,在旋转磁场的作用下,机器人足端和躯干部分协同变形,足端行波推进机器人并产生位移。
论文进一步验证了该机器人在崎岖环境中的适应性。通过对比Z形躯干与长方形躯干的机器人通过U形通道的表现,证明了Z形躯干设计大幅提升了机器人结构柔顺性,使其能够适应弯曲的环境并顺利通过弯道。此外,在更复杂的场景中,该机器人的运动能力也得到了进一步验证。通过调节旋转磁场方向,该机器人能够顺利通过崎岖狭窄的通道。这一结果展示出该机器人在弯曲通道中优异的适应性,验证了其在崎岖狭窄环境中的高效运动能力。
该机器人未来可适用于人体内部复杂腔道内的医疗应用。其多足设计减少了生理环境中粘液层对机器人运动的阻碍,而柔性躯干通过自适应形变,能够适应崎岖的腔道轮廓并保持稳定运动。这些特性使机器人能够在胃肠道等自然腔道中自由移动。该机器人具备更低的侵入性和更大的机动范围,未来有望应用于药物递送、生物采样等生物医学应用。
作者简介
本文通讯作者为AIRS微纳机器人中心主任、香港中文大学(深圳)助理教授俞江帆。
俞江帆教授是香港中文大学(深圳)理工学院助理教授、校长青年学者、深圳市人工智能与机器人研究院微纳机器人中心主任。他是国家高层次青年人才,主持国家重点研发计划青年项目,以及国自然、广东省、深圳市的多项人才及科研项目。他担任中国微纳技术学会微纳米机器人分会、微纳执行器分会理事、IEEE高级会员。他的研究主要集中在微纳米机器人和医疗机器人领域,至今发表了60余篇顶级期刊及会议文章、2本专著、1本编著及多个书目章节,发表文章包括Science Advances、Nature Communications、IJRR、T-Ro、Advanced Materials等。他获得了多个有影响力的奖项,包括IEEE RAS Early Academic Career Award、国际基础科学大会前沿科学奖、IEEE 3M-NANO Rising Star Award、吴文俊人工智能科技奖自然科学奖二等奖、百度全球华人AI青年学者、T-Mech最佳论文奖入围等。他担任多个国际期刊及会议的编委,以及包括Science Robotics、Science Advances、 TRO、TMECH在内的多个顶级期刊和会议的审稿人。
本文第一作者为香港中文大学(深圳)博士生王一斌
王一斌,本科毕业于哈尔滨工业大学(威海),硕士毕业于卡内基梅隆大学,目前在香港中文大学(深圳)俞江帆教授团队攻读博士学位。主要研究方向为小尺度磁性软体机器人的结构设计、工作机理、驱动模式以及基于磁性软体机器人的生物医疗应用。以第一作者、共同一作身份已在Nature Communications、Advanced Materials、 Advanced Science等国际顶级期刊上发表工作。