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中心简介


undefined医疗健康机器人作为机器人领域中最具潜力的产业分支,已成为国际机器人科学研究和商业应用的热点。目前,国际医疗机器人产业规模已超过200亿美元,且以超过20%的速度不断增长。美国、欧盟和日本均已开展任务细致、投资庞大的医疗机器人发展计划。北京市作为我国最早开展医疗健康机器人研究、应用和产品化的地区,具有丰富的医疗健康机器人产业开发经验和优势资源。

北京市是我国最早开展医疗机器人研究、应用和产品化的地区,具有丰富的医疗机器人产业开发经验和优势资源。智能机器人协同创新中心以北京为核心、辐射京津冀,以康复机器人、手术机器人和特种机器人为研发重点领域,解决发展智能机器人产业的关键技术、实际应用、政策环境和产业布局等问题,集中推进一批具有示范引领作用的项目。智能机器人协同创新中心采用扎实基础、集中重点、优势突破的方式,尽快实现协同创新,形成示范应用。


科研团队
姓名学历/职称专业
王启宁理学博士,北京大学工学院特聘研究员担任北京市智能康复工程技术研究中心主任、医疗健康机器人北京市国际科技合作基地主任、北京大学机器人研究中心常务副主任。
蔡振荣博士香港应科院光电子技术制造技术核心研发能力技术组研发总监

郭传瑸

博士/教授/博导,主任医师,北大口腔医学院院长任中华口腔医学会口腔颌面外科专委会副主任委员,中华口腔医学会口腔颌面外科专委会口腔颌面头颈肿瘤学组组长,中国抗癌协会头颈外科专业委员会常委,教育部高等学校口腔医学专业教学指导委员会副主任委员,中华口腔医学会口腔医学教育专业委员会副主任委员,北京市口腔医学会副会长,国际口腔癌协会委员,是《中华耳鼻咽喉头颈外科杂志》等八本学术杂志编委。

杨广中

博士,英国皇家工程院院士任中国科学院深圳先进技术研究院医工所首席科学家,兼医疗机器人与微创手术器械研究中心名誉中心主任,2010年入选英国皇家工程院院士,并入选中国“千人计划”特聘专家。曾任英国帝国理工电子计算系医学成像部主任、生物工程所成像及机器人部主任、 普适传感中心主任、Royal Society/Wolfson基金医学图象计算实验室主任。帝国理工学院皇家协会/沃夫逊医学图像计算实验室主任兼创始人,沃夫逊外科技术实验室创始人之一,帝国理工学院图像科学中心主席。帝国理工学院哈姆林研究中心(Hamlyn Centre)的联合创始人和主任。同时是《科学》子刊《科学·机器人学》(Science Robotics)的两位主编之一(另一位主编为美国国家科学院院长Marcia McNutt女士)。同时是IEEE医学图像学报副编辑,Artech House生物信息学和生物医学图像丛书编辑以及很多国际医学图像期刊的评审。


主要项目及成果

       1、智能动力下肢假肢

       国内外现有下肢假肢,根据踝关节角度是否可调可以分为两大类:静踝假肢和动踝假肢。静踝假肢,踝关节角度固定不变,无法有效地模仿正常关节的运动学特性,仅能起到支撑作用。动踝假肢,踝关节可以在一定角度范围内运动,可以在一定程度上模仿正常关节的运动学特性,但是其关节的运动阻抗通常由机械结构或者材料材质决定,无法根据不同的行走速度和地形调整。因此,残疾人穿戴这两类假肢行走时,截肢侧与健康侧的步态会有较大的不对称性;而且当残疾人在斜坡和台阶上行走时,其运动的稳定性也会大大降低。此外,从能量角度讲,这两类假肢都是被动假肢,踝关节无法做正功来提供人行走时所需要的能量,因此残疾人穿戴这种假肢行走,相同速度下残疾人要比正常人多消耗20%—30%的能量。

       本项目成果处于国际先进地位,所研制的智能动力假肢要具有以下四个主要功能:1)假肢的质量和体积与正常肢体类似;2)关节角度和关节阻抗可以像正常肢体一样自由调整;3)能够适应不同的行走速度,能够适应日常生活中的常见地形(平地、上下楼梯和上下斜坡);4)假肢能够做正功为行走提供能量。目前已完成残疾人实验和日常穿戴验证,产业化成果已逐步投放市场。

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      2、 膝关节屈曲畸形康复机器人系统研制

       膝关节屈曲畸形是膝部畸形中最常见的形式,常由腘绳肌紧张、股四头肌肌力减弱等多种因素引起,发病机制复杂,治疗方案选择困难,另外,颅脑击碎损伤、肿瘤、血管病等疾病所引起的膝关节屈曲痉挛也比较常见。本课题拟研制具有自主知识产权的膝关节屈曲畸形康复机器人系统,针对膝关节屈曲畸形开展康复研究。课题由北京大学牵头,融合国内优势力量,保证了研究的先进性和可行性。北京工道风行智能技术有限公司作为北京市科委股权投资企业具有机器人和康复装备的高端生产和加工能力,负责本课题样机试制和优化。课题团队已在脑卒中康复机器人、脑瘫异常步态矫正等方面获得成功,完成了大样本(一般为100例以上)临床试验,为本课题机器人系统设计及膝关节屈曲痉挛康复研究奠定基础。课题团队近三年来在相关领域出版论著8本、发表SCI论文30余篇,累计影响因子超过80。此外,课题临床用户单位包括国内领先的儿童医院和康复科室,为临床应用示范提供了强有力的支持。项目首次提出将基于本体感觉的神经肌肉康复技术应用于膝关节屈曲痉挛康复机器人系统,达到国际领先水平。

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       3、颅底及面侧深区穿刺手术辅助机器人系统

      颅颌面外科手术因涉及颅脑、重要血管神经等“ 致命”解剖结构,因而存在较大难度及风险。其具 体表现为:颅颌面深区解剖结构复杂,视野狭窄, 手术实施困难,常规术式为了保证视野,容易造成 大切口和重创伤;对于解剖结构复杂和血管神经集 中的区域,易损伤重要的颅内血管神经,手术风险 高,术后并发症较多。 随着现代外科技术的发展,微创治疗逐步在颅 颌面外应用,颅底及面侧深区穿刺类手术是其中的 典型代表。临床研究表明,穿刺手术避免了传统的 切开手术,减轻了患者痛苦,降低了手术风险,扩 大了适应症,受到广大医生和患者的欢迎,具有很 好的临床应用前景。但由于该解剖部位隐蔽深在, 重要结构多,穿刺类手术仍存在较高风险。

       以计算机图形、图像技术、先进制造技术、智能 控制及操作为核心技术的手术辅助机器人系统为这 一难题提供了解决方案。机器人辅助手术技术体系 能够应用在以下四个方面:术前基于患者CT数据进 行三维虚拟手术方案规划;术中通过导航系统实现 实际患者与虚拟患者的实时匹配,引导手术操作; 由机械臂完成关键操作步骤,协助医生顺利完成手 术;通过遥操作技术实现异地手术操作等。

       4、智能工业机器人感知-3D视觉与识别

       如何高效率地运用时间,资金和原材料一直是 制造业的一大课题。人类适合负责复杂多变的任务, 但却容易对重覆性高的工作产生厌恶感,从而降低 生产力。又或不能应付精度要求高的工作。同时现 在大部分的机器人系统虽不能应付复杂的任务,却 能长期进行高精度和高重覆性的简单工作,而不降 低其成品质素和生产力。所以,根据以上观察,机 器人和人类共同协作,共同生产将会是未来智能工厂的一种新的工作模式。这种混合的工作模式结合 了两者的强项,因此能以较低的成本来获得更大的 产能和更好的产品质素。而机器人感知将是实现这 种工作模式的一大关键。 本项目专注于开发机器人感知技术,机器人眼和 脑。眼即自适应3D视觉系统,自学习物体识别算法。 机器人感知技术将智能引入到工业机器人中,使工 业机器人具有类人的智慧,能够投入到未来的柔性 生产中。