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資訊頻道具有自主運(yùn)動(dòng)能力的微納米機(jī)器人在靶向遞藥領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，吸引了研究人員對(duì)其運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行研究。然而，如何實(shí)現(xiàn)微納米機(jī)器人的自主避障及精準(zhǔn)遞藥是面臨的挑戰(zhàn)。研究微納米機(jī)器人對(duì)環(huán)境的實(shí)時(shí)檢測及路徑規(guī)劃，形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制具有重要意義。
近日，中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所科研團(tuán)隊(duì)研制了生物混合硅藻微納米機(jī)器人，采用深度學(xué)習(xí)技術(shù)對(duì)硅藻微納米機(jī)器人、障礙物和目標(biāo)進(jìn)行檢測，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)路徑規(guī)劃、磁場驅(qū)動(dòng)、路徑跟蹤及靶向遞送。
所提出的自動(dòng)控制方法中，通過深度學(xué)習(xí)來檢測微米機(jī)器人、障礙物和目標(biāo)，通過磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)微納米機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，采用自適應(yīng)模糊PID方法來跟蹤機(jī)器人的軌跡，并規(guī)劃出距離短且平滑的運(yùn)動(dòng)路徑。通過實(shí)時(shí)環(huán)境檢測及路徑規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)硅藻微納米機(jī)器人的自動(dòng)避障及運(yùn)動(dòng)控制。
在細(xì)胞場景實(shí)驗(yàn)中，科研人員選擇了小鼠膠質(zhì)瘤細(xì)胞作為目標(biāo)細(xì)胞，小鼠單核巨噬細(xì)胞作為障礙物細(xì)胞開展了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明硅藻機(jī)器人能有效避開障礙物細(xì)胞并被遞送至目標(biāo)細(xì)胞。所提出的方法具有一定通用性，在靶向遞送中具有廣闊應(yīng)用前景。
該研究以Deep learning-based automatic control of magnetic diatom biohybrid microrobots for targeted delivery為題發(fā)表于國際機(jī)器人領(lǐng)域期刊IEEE Transactions on Robotics。沈陽自動(dòng)化所博士生李夢(mèng)月為第一作者，焦念東研究員、劉連慶研究員為通訊作者。
科研團(tuán)隊(duì)長期聚焦于微納米機(jī)器人及其在生物醫(yī)療領(lǐng)域的相關(guān)研究，積極推動(dòng)微納米機(jī)器人和生物醫(yī)療技術(shù)的融合。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國科學(xué)院穩(wěn)定支持青年團(tuán)隊(duì)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。（機(jī)器人學(xué)研究室）
DOI：10.1109/TRO.2025.3562452
論文地址：https://ieeexplore.ieee.org/document/10969611
來源：中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)