先进传感和机器人驱动技术

为将传感及机器人驱动技术推向新的高度及应用领域，城大的合作研究团队致力开发下一代三维（3D）传感系统及四维（4D）机器人驱动器，以应用于数字医疗、医疗机器人及扩展现实。

中国科学院沈阳自动化研究所与城大成立的机器人学联合实验室主任兼生物医学工程讲座教授李文荣教授，主要的研究领域包括微机电系统（MEMS）及各种微、纳、生物传感和机器人技术。MEMS是一种用于制造结合机械和电气元件的微小集成器件的工艺技术。这些装置或系统的尺寸横跨几微米到毫米，可以在微尺度上以高灵敏度和极高的精确度进行感应、控制和驱动，并在宏观尺度上产生影响。通过采用集成电路技术，批量制造MEMS器件能显著降低每个器件的生产成本。

制造用于医疗健康领域的传感器

目前MEMS广泛应用于喷墨打印机喷头、汽车安全气囊加速度计、投影显示芯片、光开关和血压传感器等领域。李教授表示：“微纳米和生物传感器对于数字化和远程医疗非常重要，医生们可以使用各种不同的生理传感器来更好地监测患者，而所有这些传感器的制造都基于MEMS技术。”

李教授的研究团队利用这一广泛应用的技术制造了多种用于医疗保健应用的传感器。目前，他们正在开展的其中一项研究就是通过使用柔性智能皮肤传感器来破译患者的动脉脉搏与肾脏疾病进展之间的关系。此外，该研究团队还利用MEMS制造了分离和识别癌细胞和干细胞的微流控芯片，为疾病的早期诊断和生物医学科学研究做出了贡献。

李教授团队目前的研究重点之一是利用最新的3D增材纳米打印技术开发下一代3D传感和4D机器人驱动系统。李教授解释：“3D增材纳米打印技术可以将复杂的几何特征、结构紧凑的电子电路和众多新型功能材料集成柔性或刚性聚合物中，以制作出多重尺度下的由单个或多个材料组成的新型微/纳传感器和驱动器。

利用多材料3D纳米打印技术 

利用设于城大的机器人学联合实验室内的先进3D纳米打印系统，可以打印多层纳米材料结构和3D电路。李教授和他的研究团队正利用该系统开发柔性皮肤传感器，集成到用于老年人的辅助机器人中以及用于加强香港的扩展现实教育的触觉传感器中。

通过对打印平台进行改造，团队将先进的传感和导电纳米材料，如氧化石墨烯、碳纳米管和其他纳米材料嵌入到3D制造的机械结构中，这有望以更低的成本大幅加快传感器件原型制作。

 

此外，研究人员利用多材料3D纳米打印技术，可以直接使用各种不同刚度的软材料部件制作机器人的功能体, 从而避免了复杂的成型技术和组装过程。通过在3D打印中引入新的定制材料和功能类别，可以制造出新型的机器人4D执行器。这些执行器具有刺激响应性、自变形性并嵌入了可编程架构。该团队将演示多种先进驱动装置的制造，包括用于类生命机器人的细胞电刺激阵列、基于类生命细胞的执行器，以及用于生物医学应用的具有荧光特性的4D微型机器人。

“作为一名技术专家，我的研究目标非常明确： 开发技术来促进人类福祉，例如延长人类寿命，让日常生活变得更有乐趣，并发现新现象。”李教授说。

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