微信机器人助力香港城市大学研发毫米级软连续体机器人实现精细操作新纪元

在微创手术领域，香港城市大学的研究团队成功开发了一款毫米级软连续体机器人，这项技术具有巨大的应用潜力。该机器人能够实现高精度操作，并且可以适应狭窄的环境条件，如心血管和支气管的手术等场景（图1a）。然而，传统的制造方法限制了这类机器人的驱动方式综合性能的改善。

为了克服这一挑战，研究团队利用摩方精密（BMF）超高精度光固化3D打印机nanoArch P140，将超薄镂空型骨架打印成30mm长、外径为3.0mm、壁厚仅300μm的小型结构，并在其上形成150μm深的贯穿孔用于腱索布置。此外，他们在骨架表面涂覆铁磁弹性体薄层，以获得磁响应性能。这种混合驱动模式使得软连续体机器人能够实现大转角导向以及高精度操作能力，其静定位置误差低至2μm，动态跟踪误差低至10μm。

该设备不仅展示了在狭长受限环境中的导向能力（如图1b左上角），而且还证明了线控和磁驱性能。在微尺度3D打印技术的帮助下，该设备拥有较大的中空腔体，可以携带多种微创手术器械。

此外，该混合驱动机器人的大转角导向及高精度操作验证如图2所示，其中包括通过线驱模式在具有多个三维分叉的狭长管道内行进，以及使用外加磁场进行动态跟踪效果测试。

由于其独特设计，该软连续体机器人能够在狭窄血管模型中寻找病理区域并递送工具进行微操作。此外，它还展现了鼻咽采样的功能，为新冠疫情下的采样检测提供了解决方案。

总结来说，此项工作提出了一个结合微尺寸3D打印技术的小型化软连续体机器人，其同时具备小尺寸、柔顺驱动、大转角、高精度等特点，在生物医学工程领域将有更多新的应用前景。