先進傳感和機器人驅動技術

為將傳感及機器人驅動技術推向新的高度及應用領域，城大的合作研究團隊致力開發下一代三維（3D）傳感系統及四維（4D）機器人驅動器，以應用於數字醫療、醫療機器人及擴展現實。

中國科學院沈陽自動化研究所與城大成立的機器人學聯合實驗室主任兼生物醫學工程講座教授李文榮教授，主要的研究領域包括微機電系統（MEMS）及各種微、納、生物傳感和機器人技術。MEMS是一種用於制造結合機械和電氣元件的微小集成器件的工藝技術。這些裝置或系統的尺寸橫跨幾微米到毫米，可以在微尺度上以高靈敏度和極高的精確度進行感應、控制和驅動，並在宏觀尺度上產生影響。通過采用集成電路技術，批量制造MEMS器件能顯著降低每個器件的生產成本。

制造用於醫療健康領域的傳感器

目前MEMS廣泛應用於噴墨打印機噴頭、汽車安全氣囊加速度計、投影顯示芯片、光開關和血壓傳感器等領域。李教授表示：“微納米和生物傳感器對於數字化和遠程醫療非常重要，醫生們可以使用各種不同的生理傳感器來更好地監測患者，而所有這些傳感器的制造都基於MEMS技術。”

李教授的研究團隊利用這一廣泛應用的技術制造了多種用於醫療保健應用的傳感器。目前，他們正在開展的其中一項研究就是通過使用柔性智能皮膚傳感器來破譯患者的動脈脈搏與腎髒疾病進展之間的關系。此外，該研究團隊還利用MEMS制造了分離和識別癌細胞和干細胞的微流控芯片，為疾病的早期診斷和生物醫學科學研究做出了貢獻。

李教授團隊目前的研究重點之一是利用最新的3D增材納米打印技術開發下一代3D傳感和4D機器人驅動系統。李教授解釋：“3D增材納米打印技術可以將復雜的幾何特征、結構緊湊的電子電路和眾多新型功能材料集成柔性或剛性聚合物中，以制作出多重尺度下的由單個或多個材料組成的新型微/納傳感器和驅動器。

利用多材料3D納米打印技術 

利用設於城大的機器人學聯合實驗室內的先進3D納米打印系統，可以打印多層納米材料結構和3D電路。李教授和他的研究團隊正利用該系統開發柔性皮膚傳感器，集成到用於老年人的輔助機器人中以及用於加強香港的擴展現實教育的觸覺傳感器中。

通過對打印平台進行改造，團隊將先進的傳感和導電納米材料，如氧化石墨烯、碳納米管和其他納米材料嵌入到3D制造的機械結構中，這有望以更低的成本大幅加快傳感器件原型制作。

 

此外，研究人員利用多材料3D納米打印技術，可以直接使用各種不同剛度的軟材料部件制作機器人的功能體, 從而避免了復雜的成型技術和組裝過程。通過在3D打印中引入新的定制材料和功能類別，可以制造出新型的機器人4D執行器。這些執行器具有刺激響應性、自變形性並嵌入了可編程架構。該團隊將演示多種先進驅動裝置的制造，包括用於類生命機器人的細胞電刺激陣列、基於類生命細胞的執行器，以及用於生物醫學應用的具有熒光特性的4D微型機器人。

“作為一名技術專家，我的研究目標非常明確： 開發技術來促進人類福祉，例如延長人類壽命，讓日常生活變得更有樂趣，並發現新現像。”李教授說。

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