具有自主運動能力的微納米機器人在靶向遞藥領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，吸引了研究人員對其運動特性進行研究。然而，如何實現(xiàn)微納米機器人的自主避障及精準(zhǔn)遞藥是面臨的挑戰(zhàn)。研究微納米機器人對環(huán)境的實時檢測及路徑規(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)院沈陽自動化研究所科研團隊研制了生物混合硅藻微納米機器人，采用深度學(xué)習(xí)技術(shù)對硅藻微納米機器人、障礙物和目標(biāo)進行檢測，實現(xiàn)了實時路徑規(guī)劃、磁場驅(qū)動、路徑跟蹤及靶向遞送。
 

硅藻微米機器人的制備
 

　　所提出的自動控制方法中，通過深度學(xué)習(xí)來檢測微米機器人、障礙物和目標(biāo)，通過磁驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動微納米機器人運動，采用自適應(yīng)模糊PID方法來跟蹤機器人的軌跡，并規(guī)劃出距離短且平滑的運動路徑。通過實時環(huán)境檢測及路徑規(guī)劃，實現(xiàn)硅藻微納米機器人的自動避障及運動控制。
 

　　在細(xì)胞場景實驗中，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)胞開展了實驗。實驗結(jié)果表明硅藻機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。
 

硅藻機器人在不同場景中自主避障，靶向運動到目標(biāo)位置
 

　　該研究以Deep learning-based automatic control of magnetic diatom biohybrid microrobots for targeted delivery為題發(fā)表于國際機器人領(lǐng)域期刊IEEE Transactions on Robotics。沈陽自動化所博士生李夢月為第一作者，焦念東研究員、劉連慶研究員為通訊作者。
 

　　科研團隊長期聚焦于微納米機器人及其在生物醫(yī)療領(lǐng)域的相關(guān)研究，積極推動微納米機器人和生物醫(yī)療技術(shù)的融合。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃、中國科學(xué)院穩(wěn)定支持青年團隊計劃等項目的資助。(機器人學(xué)研究室)