科研项目回顾｜面向人体狭窄腔道的微创手术机器人研究

随着精准医疗与微创诊疗理念的不断发展，微创手术机器人正逐步成为复杂手术场景中的关键辅助工具，特别是在人体狭窄腔道如消化道、泌尿道、血管和呼吸道等区域的应用前景尤为广阔。

相较于传统手术方式，微创机器人能够在极小空间内实现高灵活性、高精度的操作，有效降低术中损伤、缩短术后恢复时间，同时为医生提供更稳定的操作平台和更清晰的术野视图。

未来，面向狭窄腔道的手术机器人有望广泛应用于神经外科、心血管介入、经自然腔道内镜手术（NOTES）等高难度操作场景，成为实现“无创或准无创”治疗目标的重要技术支撑，代表着外科手术从“手工操作”走向“智能辅助”的重要变革方向。

寒假期间，机构的学员们通过系统的理论学习与实验操作，深入了解手术机器人。

这次科研之旅不仅让学员们掌握了手术机器人的核心实验技能，也让他们切身体会到科学研究的严谨性与创新性。让我们一起回顾这段探索“面向人体狭窄腔道的微创手术机器人研究”的充实科研之旅吧！

01、学习前沿理论知识

在理论学习阶段，学员们围绕“仿生连续体机器人”这一前沿主题，系统学习了从运动学原理到控制实现的多个关键知识模块，初步建立了对连续体机器人结构设计与运动控制的整体理解。

课程首先介绍了仿生章鱼触手复杂运动的生物学启发，讲解了连续体机器人在医疗、检测等复杂环境中的应用背景与系统控制需求，帮助学员认识该方向的研究意义与技术挑战。

在制造技术方面，课程深入讲解了3D打印技术在连续体机器人制作中的应用，包括结构建模、材料选择、打印工艺与操作安全等内容，使学员了解从数字模型到物理原型的转化过程。

在硬件控制基础上，学员还学习了数字电路与模拟电路的基本原理，并通过实验操作掌握了常见电路元件的使用方法，为后续驱动系统的实现打下基础。

运动控制与仿生算法部分，系统讲解了连续体机器人的正/逆运动学建模方法，结合典型仿生结构进行分析，帮助学员理解其柔性驱动与多自由度控制的核心思路。

在软件编程方面，学员逐步掌握了程序调试（Debug）与基本语句应用，了解了微控制器中控制指令的运行逻辑，提升了动手实现能力。

最后，通过对电机驱动原理及参数调节方法的学习，学员了解了如何基于控制代码，实现连续体机器人的不同运动模式操控，为后续实践操作与系统整合做好准备。

开展实践操作02

在本次项目实践中，学员们在经验丰富的导师指导下，深入实验教学平台，围绕“连续体机器人”这一多学科交叉课题，开展了系统的工程设计与智能控制实验训练，全面提升了从建模设计到硬件操控的综合实践能力。

项目伊始，导师组织学员进行实验室安全培训与设备规范操作讲解，涵盖电气安全、电子工具使用、3D打印操作等关键内容，为后续实验开展筑牢安全基础。

在建模与制造模块，学员们首先学习并安装SolidWorks或Creo等工程建模软件，熟悉其基本工具与界面布局，掌握了二维草图绘制、三维结构搭建及装配建模流程。随后，学员围绕连续体机器人的仿生结构需求，独立完成零部件建模与整机装配，并通过动画演示展现其运动结构与逻辑，初步建立了从工程设计图纸到数字模型的转化能力。

在电子编程与硬件控制环节，结合连续体机器人装配任务，学员们完成了各部件组装调试，并进行系统集成，测试机器人在空载状态下的基础动作响应与运动轨迹。

进入整机控制实验后，学员通过代码烧录操作，实现了骨科机器人在多种运动模式下的动态控制与测试，初步掌握了复杂柔性结构的精细控制方法。

这一系列跨学科、工程化的实验训练，不仅帮助学员掌握了从机械建模、程序控制到系统调试的核心技术流程，更重要的是，在反复测试与调优过程中，学员逐步建立起工程问题意识与系统集成思维，切实提升了解决复杂工程问题的科研能力与团队协作能力。

03全面提升科研技能

在项目总结与答辩阶段，学员们围绕各自在项目中的探索与收获，进行了系统回顾与展示。

内容涵盖研究问题聚焦、实验设计思路、关键数据解读及结果分析，同时结合课程所学对方法局限与潜在改进方向进行了深入思考。通

过小组答辩的形式，学员们锻炼了科学报告与学术表达能力，在与导师及同伴的互动交流中，进一步理清了跨学科技术在生命健康领域的应用逻辑与未来挑战。

总结与答辩不仅是对项目阶段性成果的凝练呈现，更成为学员建立科研视角、培养批判性思维与创新意识的重要契机。

04学员反馈

邓同学

我对生物方向感兴趣，前几个月在学校学习的生物工程的内容引起了我在现实中探索的好奇心。我希望通过此次实习，能将书本上的理论知识实际化；通过亲身实践体验以后可能的科研生活。

我们这个项目整体的氛围是井然有序的、亲切和谐的。我们静下心来专注于眼前的实验，实验室里只有机器运作的声音和些许讨论声，显得十分和谐宁静。操作程序上也十分讲究流程、原理和细节。总之比较符合我个人对于工作环境的向往。