本成果在技术上构建了“医生在环”的融合系统，可发挥医生的经验和监督特性，基于增强导纳的省力操控，同时结合输入力交互与虚拟约束，实现基于阻抗模型的高精度稳定柔顺控制，提高交互过程的稳定性，在以人机协同开颅，人机协同整形场景下设计人机协同开颅手术机器人与人机协同整形机器人，研究成果具有广阔的应用前景。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 对比当前的立体定位手术机器人，人机协同手术机器人具有更直观的操作方式、操作过程中更加安全并且可以实现的功能更多。学术界广泛认为人机协同手术机器人将是未来机器人的一个主流方向。另外，人机协同手术机器人更容易被医生、患者接受，推广难度更低。本成果在技术上构建了“医生在环”的融合系统，可发挥医生的经验和监督特性，基于增强导纳的省力操控，同时结合输入力交互与虚拟约束，实现基于阻抗模型的高精度稳定柔顺控制，提高交互过程的稳定性，在以人机协同开颅，人机协同整形场景下设计人机协同开颅手术机器人与人机协同整形机器人，研究成果具有广阔的应用前景。

工业机器人是一套自主研制的机器人设备，具有两个四个自由度的关节臂，采用视觉的方式跟踪流水线上目标物，利用四指夹具通过驱动机械臂准确的抓取目标物，将流水线上的产品进行装箱的操作。目前福建已经有一家公司已经采用了本套设备进行产品加工。操作流程主要包括备料、取料、放料、取件、放件。使用工业机器人可以降低废品率和产品成本，提高了机床的利用率，降低了工人误操作带来的残次零件风险等，其带来的一系列效益也十分明显。

目前，中国医疗器械的发展速度令世界都为之侧目。中国最新研发的医疗器械产品也走在了国际医疗器械行业的尖端。2010年中国医疗器械总产值已达1000亿元，在世界医疗器械市场上的份额占到5%。我们的手术机器人有三个部分组成：①手术医师的操作主控台。②机械臂、摄像臂和手术器械组成的移动平台。③三维成像视频摄影平台。实施手术时外科医生不与患者直接接触，通过三维视觉系统和动作标定系统操作控制，机械手臂的前端安装各种特殊的手术器械模拟外科医生的技术动作。

2015年，天津大学与山东威高医疗装备股份有限公司合作，威高支付专利使用费1000万元，提供研发费用3000万元，与天津大学共同推进微创手术机器人的技术成果成熟化，进一步推进机器人系统的检测、临床、认证以及相关标准的制定工作，并最终实现产业化。

研发了面向狭窄腔道的多臂连续型微创手术机器人系统，具有小型化、易操作、形状可控、创伤小、多功能集成等优点。

1. 痛点问题 传统人工骨科手术有以下问题：手术时间长、手术精度差、病人损伤大等缺点，而现有国内骨科手术机器人，缺乏核心技术，产品成本高，手术时间更长于传统人工手术，病人术中辐射剂量大，无法满足日益增长的骨科手术需求。 2. 解决方案 1）采用多种手术术式： 节约手术时间，提高手术精度； 降低病人术中辐射剂量； 解决了现有骨科手术机器人必须依赖术中CT设备的问题，拓展了骨科手术机器人市场； 2）基于图像识别的导航与跟踪算法： 替代普通骨科手术机器人高成本核心元器件，降低成本； 减少病人术中损伤； 降低维护和跟台服务人员成本； 3）基于云服务的软件架构： 支持远程医疗，降低病人使用机器人产品费用； 降低产品开发、维护成本。 合作需求 1）第一阶段融资1000万元：用于截止到2022年11月，公司组建、产品化及取得临床试验批件； 2）第二阶段融资5000万元：用于截止到2024年3月，团队扩张，取得医疗器械产品注册证，以及其他产品品类的研发与补充； 3）医疗器械注册领域CRO/CMO公司支持； 4）研发场地200平米； 5）可见光相机、机械臂合作伙伴。

1.痛点问题 传统的介入手术需要在持续的X射线造影下进行，医生需要穿着重达30kg的铅衣在强烈的X射线下数小时、精准地操作导丝完成手术，对医生的身体损伤极大；而人工手术也存在着不够快速、效率较低的问题，接受手术的患者同样需要长时间暴露在射线环境下。基于此，本项目团队基于机器人技术和医疗方面的项目经验，设计完成了一款可以方便医生、方便患者、提高介入手术效率和安全性的介入手术机器人。 2.解决方案 本项成果设计了一套完全符合医生传统介入手术操作方式的、软硬件兼备的介入手术机器人。针对医生长时间穿沉重铅衣的痛点问题，介入手术机器人采用了远程无延时遥控的方式，医生可以在安全位置进行手术操作。针对介入手术机器人的可靠性问题，开发了基于电机控制的力反馈系统和图像导引系统，可以给医生真实的手术反馈体验，减少失误率。针对介入手术长时间暴露在射线环境下的问题，开发了基于深度学习和图像识别的导丝导引模块，可以帮助医生更快速地完成手术，提高医疗效率。 本项成果的预期产品和服务包括：介入手术机器人设备（包括软硬件）以及每次手术需要更换的耗材部分。 合作需求 开展型式检验和临床试验所需的资金支持以及人力和团队支持。

项目背景及意义 国内外反恐排爆形式日趋严峻，一系列的恶性暴恐事件，对社会和国家造成重大损失。因此，研发专用于爆炸环境的应急处置特种机器人，代替人进入有爆炸可疑物的危险场所中，通过场外人员的遥操作实时控制，完成对现场的搜索、探测和对可疑物的处理，减少排爆人员的伤亡。研究基于遥操作技术的排爆机器人操作方法，提高机器人的操作性能，增加排爆的成功率。同时，机器人的研制将带动相关行业领域自主创新和技术进步，提升我国排爆机器人装备在国际市场的核心竞争力，推动经济转型升级。 项目展示及介绍 本单位开发的遥操作排爆机器人由两部分组成：实物样机和控制系统，样机由机械臂、运动平台、控制箱组成；控制系统由操作人员的控制端和车载机械臂的执行端组成。样机机械臂由4+1个自由度组成，用于完成可疑爆炸物的抓取；履带型移动平台保证排爆机器人可以安全可靠到达操作环境，控制箱是控制排爆机器人各关节的“手柄”，通过控制面板上的旋钮、按键等控件完成排爆任务。排爆机器人样机是躯干、控制系统是大脑、控制方式是思维策略、通讯方式是神经，其中控制系统是本设备的研究重点。 本套设备选用国产控制器作为控制端和车载端的控制核心；选用无线通讯设备保证机器人可以在距操作者八百米仍可以正常工作；选用推杆和旋钮保证操作简便，控制可靠。使用上位机软件进行程序编写，通讯和控制方式主要是串口和CAN。 项目特点： 遥操作控制 排爆机器人采用的遥控操作方式，由操作人员在远端控制台控制机器人执行相关排爆操作，然后控制信号经远距离无线通讯系统传递给机器人机载接收机，进入控制器，控制机器人本体的机构运动，通信内容包括数据、视频、音频信息。 遥操作技术将排爆人员从危险的环境中解放出来，对于保护排爆人员人身安全具有重要意义。遥操作技术克服了传统线缆操作的局限性，可以保证一定的数据穿透能力。 多传感器信息融合 排爆机器人的工作环境较为恶劣现场非传统结构化已知空间，在机身及机械臂上安装了较多的传感器，用于检测机体及外部环境信息。融合多传感器采集到的信息，无损、安全传送给远端操作人员，为操作人员提供准确可靠的现场信息。提高排爆的成功概率。 排爆机械臂运动控制研究 此部分研究主要包括排爆机械臂运动学及动力学特性分析、排爆机械臂运动控制算法研究等。此部分的研究难点在于机械臂逆运动学的实时分析和多自由度机械臂末端运动的精确控制。 主要技术指标：

针对血管介入手术操作复杂、可控性差、辐射时间长等难点，将机器人技术和血管介入手术有机结合，北京航空航天大学ITR研究中心和海军总医院神经外科共同研制出我国首台血管介入手术机器人系统，系统在机构设计、医学图像处理、手术规划、视觉注册、微小力觉感知等方面具有自主知识产权。如设计完成基于摩擦滚动原理的推进机构，可以快速、准确的将手术导管推进到指定位置，精度达到0.8毫米；首次将智能材料制成的微小力传感器安装在导管末端，使医生操作机器人手术过程中有了触觉，确保了手术安全，打破了国外同类技术垄断，填补了国内空白。经过研究人员的三年努力，已经顺利完成关键技术攻关、系统集成、临床动物实验，正在开展临床实验。 系统处于系统试验和运行阶段。开发出血管介入手术机器人系统样机，开展了动物临床试验，制订了临床手术操作流程。