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专辑导读
医疗机器人是医学与工程思维的交叉、融合与渗透，是前沿多学科基础研究、人才培养与机器人产业的重要方向。保障人民生命健康是满足人民美好生活需要的根本，医疗机器人已成为实现“面向人民生命健康”科技创新的重要途径。
近年来，机器人与人工智能等技术迅猛发展，以手术、康复为代表的医疗机器人，其包含诊、治与康复等全流程医疗环节，已成为智能机器人领域的热点方向为了探讨和分享这一领域的学术前沿和已有成果,《机械工程学报》编辑部特邀南开大学韩建达教授、中科院自动化所侯增广研究员、北京科技大学张建华教授担任客座编辑，共同策划出版“面向人民生命健康的机器人技术”专栏，广邀本领域专家学者结合自身科研实践，介绍最新研究进展、总结学科发展脉络及面临的挑战，在广泛开展学术交流，促进科研成果传播的同时，吸引更多的青年科学工作者参与，不断推动机器人领域发展。专栏共收录论文13篇，本期推送前7篇。专辑已于《机械工程学报》2024年17期正式出版。
客座专家团队
韩建达，长期从事机器人学与机器人系统方面研究工作，主持十多项国家重大、重点科研项目，在地面移动、飞行、医疗康复机器人等方向开展了有特色的研究工作。曾领导创建机器人学国家重点实验室并任常务副主任（2007-2017），2007年率队在南极成功开展冰雪面移动机器人实地试验，这是我国机器人首次登陆南极，开创了机器人用于南极科考的新领域。目前主要研究方向包括两方面:
侯增广，中国科学院自动化研究所研究员，复杂系统管理与控制国家重点实验室副主任，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心“核心骨干”，中国科学院人工智能创新研究院“2035创新团队”医疗机器人集群负责人，IEEE Fellow。分别和瑞士苏黎世联邦理工(ETH)、新西兰奥克兰理工大学(AUT)、英国伯恩茅斯大学(Bournemouth University)、香港中文大学等联合承担了国家基金委、科技部、欧盟国际合作项目。和中国康复研究中心、国家康复辅具研究中心、北京协和医院、天坛医院、宣武医院、上海华东医院、华山医院等开展了医工交叉领域的合作研究。已发表学术论文100余篇、获得授权发明专利30余项，获国家自然科学二等奖、北京市自然科学一等奖、杨家墀科技奖、人工智能学会吴文俊自然科学一等奖、CAA技术发明一等奖、中国科学院优秀导师奖、朱李月华优秀教师奖、IEEE神经网络汇刊最佳论文奖(IEEE Trans on Neural Networks Outstanding Paper Award)、亚太神经网络学会(APNNS)杰出贡献奖(Outstanding Achievement Award)等。
张建华，北京科技大学机械工程学院机械电子工程系主任，教授，博士生导师。长期从事医疗康复及特种机器人研究，任“十四五”国家重点研发计划“智能机器人”专项专家委员会委员、科技部重点领域“智能机器人工程服役关键技术”创新团队负责人、国家重点研发计划项目首席科学家，北京科技大学“智能机器人”创新研究院院长、国家工程技术研究中心“先进装备”核心成员。
01
磁控式小型化医疗机器人研究综述与展望
引用格式: 秦岩丁, 蔡卓丛, 申亚京, 韩建达. 磁控式小型化医疗机器人研究综述与展望[J]. 机械工程学报, 2024, 60(17): 1-21.
论文亮点：
外部磁场控制：磁控式小型化医疗机器人能够在外部磁场的作用下隔空控制，具备在人体狭窄腔道内主动运动的能力，能够高效进行深层病变区域的检查和治疗；
不同尺度的机器人分类：根据尺度的不同，磁控式医疗机器人可分为胶囊机器人（厘米毫米尺度）、连续体机器人（毫米微米尺度）和微型机器人（微米纳米尺度），这为不同的医疗需求提供了多样化的技术选择；
未来研究方向：展望未来，磁控式小型化医疗机器人将面临诸多挑战，如提高生物相容性、集成多种医疗功能、提升运动控制的稳定性和鲁棒性，并探索更高效的视觉反馈机制，以提高临床应用的广泛性和精准性。
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阅读全文：http://www.cjmenet.com.cn/CN/10.3901/JME.2024.17.001
02
人工智能在机器人辅助手术中的应用
引用格式: 马伟佳, 朱小龙, 刘青瑶, 段星光, 李长胜. 人工智能在机器人辅助手术中的应用[J]. 机械工程学报, 2024, 60(17): 22-39.
论文亮点：
医学图像处理的应用：人工智能在医学图像处理中的应用，帮助医生获取更高清晰度和直观的影像数据，实现病灶和组织的准确分割与对齐，同时自动识别和分析图像中的病变或异常区域，提高诊断的准确性。；
手术规划与导航精度提升：人工智能在手术规划与导航中的应用，结合患者个性化数据和医生经验，帮助外科医生更准确地制定手术方案，并提供精确的导航引导，支持实时预测手术风险和优化手术操作；
智能运动控制与决策：人工智能在手术机器人运动控制与决策方面的应用，通过实时分析手术场景的复杂信息，辅助机器人进行精细的运动控制并做出智能化决策，提高手术执行效率和精度。
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03
面向NOTES手术的软镜操作机器人技术进展
引用格式: 王翔宇, 任帆, 刘冲, 许思昂, 王龙昕, 方勇纯, 于宁波, 韩建达. 面向NOTES手术的软镜操作机器人技术进展[J]. 机械工程学报, 2024, 60(17): 40-62.
论文亮点：
软镜操作机器人的优势：软镜操作机器人可以替代人工操作，解决传统人工操作中存在的难度大、学习周期长、成本高等问题，从而实现更加安全、精准和智能的经自然腔道内镜手术（NOTES）；
现有技术研究现状：综述了软镜操作机器人在建模、控制与规划方面的研究现状，重点介绍了国内外代表性软镜操作机器人系统，并总结了它们的运动特点，深入分析了当前技术的发展进展；
面临的挑战与未来方向：总结了当前研究中存在的不足，探讨了自主化软镜操作技术面临的挑战，并展望了软镜操作机器人未来的发展方向，包括技术的进一步优化和自主化水平的提升。
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阅读全文：http://www.cjmenet.com.cn/CN/10.3901/JME.2024.17.040
04
面向眼内手术的主操作器设计与零力控制方法研究
引用格式: 宗俊杰, 杨洋, 王朝董, 郑昱, 林闯, 杨斯钦, 广晨汉. 面向眼内手术的主操作器设计与零力控制方法研究[J]. 机械工程学报, 2024, 60(17): 63-71.
论文亮点：
眼内手术的挑战与需求：视网膜血管注药等眼内手术要求医生在狭小空间中进行长时间、微米级精准操作，但受到手部颤抖和力感知能力的限制，难以实现临床应用；
主从式手术机器人的解决方案：通过主从式手术机器人，医生可以通过主操作器控制机器人完成手术，有效规避了手部颤抖等问题，从而提升手术的精准性和稳定性；
专用主操作器的设计与优化：针对眼内手术的特殊需求，设计了一种专用的主操作器，并完成了构型、结构设计、动力学参数辨识及转矩控制的零力控制算法的设计与验证，大大降低了医生的学习成本。
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05
适应性气管支架植入机器人系统设计与验证
引用格式: 李英田, 童鑫, 陈星宇, 莫菲, 孙众卿, 高兴, 王磊, 周小虎. 适应性气管支架植入机器人系统设计与验证[J]. 机械工程学报, 2024, 60(17): 72-79.
论文亮点：
适应性气管支架设计与制备：提出了一种气管支架的设计方法，能够适应气管自体差异和病变引起的结构变化，并通过软-硬可变特性满足支架植入前后的刚度需求；
支架递送与植入系统设计：设计了支架递入装置和光纤递送通道，通过球囊膨胀改变支架形态，保障支架在气管中的适应性变形，同时开发了移动平台和五轴机械臂，提供大范围空间运动和精细递送操作能力;
理论验证与实验验证：提出了支架设计与受压变形分析理论，并通过压力测试平台验证了支架的抗压性能，最终在人体气管仿体中完成了气管支架植入术的实验验证，证明了支架的适应性和系统的有效性。
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阅读全文：http://www.cjmenet.com.cn/CN/10.3901/JME.2024.17.072
06
基于回转夹持递送的导管摩擦驱动研究
引用格式: 任宝珍, 赵岩, 张建华, 张建军. 基于回转夹持递送的导管摩擦驱动研究[J]. 机械工程学报, 2024, 60(17): 80-90.
论文亮点：
回转夹持连续递送驱动模块设计：提出了一种结合卡爪结构和滚轮摩擦结构的回转夹持连续递送导管驱动模块，解决了血管介入机器人中超长径比柔性导管的大行程高效递送问题；
摩擦机制分析与理论模型：从微观角度分析了回转夹持结构与导管之间的摩擦机制，推导了接触面积、法向载荷、摩擦力的计算公式，并建立了导管径向夹紧变形与法向载荷、摩擦力之间的理论关系，为递送力提供了理论支持；
仿真与实验验证：通过ABAQUS仿真分析和体外实验验证，比较了三种夹持结构的性能，结果表明回转夹持连续递送模块夹持可靠，推送力和精度满足手术需求，递送效率优于往复拖拽结构，且显著提升了任务完成效率，最大化了轴向推送力和旋转精度。
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阅读全文：http://www.cjmenet.com.cn/CN/10.3901/JME.2024.17.080
07
基于GSO-RF意图识别算法的全身助力外骨骼控制方法研究
引用格式: 袁小庆, 吴涛, 原勋, 王文东. 基于GSO-RF意图识别算法的全身助力外骨骼控制方法研究[J]. 机械工程学报, 2024, 60(17): 91-101.
论文亮点：
上下肢一体化的全身助力外骨骼设计：针对现有助力外骨骼结构复杂、功能单一的问题，基于人体工学设计了一种上下肢一体化的全身助力外骨骼，旨在提升助力效果，实现更好的运动辅助；
运动意图识别方法与优化：提出了一种基于位姿信号和肌电信号的运动意图识别方法，结合有限状态机（FSM）和随机森林（RF）算法进行分类，并引入人工萤火虫优化算法（GSO）提高分类准确率，显著提升了运动意图识别的准确度和实时性；
基于导纳自适应模糊反演算法的控制策略：为提高外骨骼的轨迹跟踪精确性和运动柔顺性，提出了一种基于导纳自适应模糊反演算法的控制策略，通过实验验证了该策略的有效性，轨迹跟踪效果良好，助力性能也得到了验证。
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阅读全文：http://www.cjmenet.com.cn/CN/10.3901/JME.2024.17.091
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