為將傳感及機(jī)器人驅(qū)動(dòng)技術(shù)推向新的高度及應(yīng)用領(lǐng)域，城大的合作研究團(tuán)隊(duì)致力開發(fā)下一代三維（3D）傳感系統(tǒng)及四維（4D）機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器，以應(yīng)用于數(shù)字醫(yī)療、醫(yī)療機(jī)器人及擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)。

中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所與城大成立的機(jī)器人學(xué)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室主任兼生物醫(yī)學(xué)工程講座教授李文榮教授，主要的研究領(lǐng)域包括微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）及各種微、納、生物傳感和機(jī)器人技術(shù)。MEMS是一種用于制造結(jié)合機(jī)械和電氣元件的微小集成器件的工藝技術(shù)。這些裝置或系統(tǒng)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(jìn)行感應(yīng)、控制和驅(qū)動(dòng)，并在宏觀尺度上產(chǎn)生影響。通過采用集成電路技術(shù)，批量制造MEMS器件能顯著降低每個(gè)器件的生產(chǎn)成本。

制造用于醫(yī)療健康領(lǐng)域的傳感器

目前MEMS廣泛應(yīng)用于噴墨打印機(jī)噴頭、汽車安全氣囊加速度計(jì)、投影顯示芯片、光開關(guān)和血壓傳感器等領(lǐng)域。李教授表示：“微納米和生物傳感器對(duì)于數(shù)字化和遠(yuǎn)程醫(yī)療非常重要，醫(yī)生們可以使用各種不同的生理傳感器來更好地監(jiān)測(cè)患者，而所有這些傳感器的制造都基于MEMS技術(shù)。”

李教授的研究團(tuán)隊(duì)利用這一廣泛應(yīng)用的技術(shù)制造了多種用于醫(yī)療保健應(yīng)用的傳感器。目前，他們正在開展的其中一項(xiàng)研究就是通過使用柔性智能皮膚傳感器來破譯患者的動(dòng)脈脈搏與腎臟疾病進(jìn)展之間的關(guān)系。此外，該研究團(tuán)隊(duì)還利用MEMS制造了分離和識(shí)別癌細(xì)胞和干細(xì)胞的微流控芯片，為疾病的早期診斷和生物醫(yī)學(xué)科學(xué)研究做出了貢獻(xiàn)。

李教授團(tuán)隊(duì)目前的研究重點(diǎn)之一是利用最新的3D增材納米打印技術(shù)開發(fā)下一代3D傳感和4D機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。李教授解釋：“3D增材納米打印技術(shù)可以將復(fù)雜的幾何特征、結(jié)構(gòu)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(gè)或多個(gè)材料組成的新型微/納傳感器和驅(qū)動(dòng)器。

利用多材料3D納米打印技術(shù) 

利用設(shè)于城大的機(jī)器人學(xué)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的先進(jìn)3D納米打印系統(tǒng)，可以打印多層納米材料結(jié)構(gòu)和3D電路。李教授和他的研究團(tuán)隊(duì)正利用該系統(tǒng)開發(fā)柔性皮膚傳感器，集成到用于老年人的輔助機(jī)器人中以及用于加強(qiáng)香港的擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)教育的觸覺傳感器中。

通過對(duì)打印平臺(tái)進(jìn)行改造，團(tuán)隊(duì)將先進(jìn)的傳感和導(dǎo)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(jī)械結(jié)構(gòu)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(shù)，可以直接使用各種不同剛度的軟材料部件制作機(jī)器人的功能體, 從而避免了復(fù)雜的成型技術(shù)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(jī)器人4D執(zhí)行器。這些執(zhí)行器具有刺激響應(yīng)性、自變形性并嵌入了可編程架構(gòu)。該團(tuán)隊(duì)將演示多種先進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置的制造，包括用于類生命機(jī)器人的細(xì)胞電刺激陣列、基于類生命細(xì)胞的執(zhí)行器，以及用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的具有熒光特性的4D微型機(jī)器人。

“作為一名技術(shù)專家，我的研究目標(biāo)非常明確： 開發(fā)技術(shù)來促進(jìn)人類福祉，例如延長人類壽命，讓日常生活變得更有樂趣，并發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象。”李教授說。

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