向波

随着云计算、大数据、智能感知、微纳制造、生物材料、智能交通等高新技术的深入发展，智能机器即智能机器人作为世界经济与产业增长方式转变过程中的关键因素，正在进入新的发展阶段。前不久，哈尔滨工业大学李隆球教授与加州大学圣地亚哥分校约瑟夫王教授合作研究就发明了一种能够在复杂环境中精准导航的智能微纳机器人。

据了解，人工微纳机器人具有体积小、质量轻、推重比大等特点，能精确携带药物或靶向因子作用在患病细胞位置，从而实现对患病细胞的精准治疗。正因如此，该智能微纳机器人一经问世，就在医学领域引起了极大关注。未来，这种智能微纳机器人或将在辨识人体癌细胞、追踪癌细胞等方面，发挥出巨大作用。

可追踪癌细胞的智能微纳机器

近年来，许多研究证实人工微纳机器人在药物传送、生物传感、环境修复、活性材料组装、纳米印刷成像等方面具有广阔的应用前景。不过，由于闭环控制系统的限制，目前微纳机器人只能在二维或者三维空间内沿着预定的路径朝特定的目标点运动，有制精度低、响应速度慢和智能化程度低等缺点，其在复杂多变的环境中运动仍是巨大挑战。而李隆球教授与约瑟夫王教授合作研究发明的是一种能够在复杂环境中精准导航的智能微纳机器人。

众所周知，癌细胞早期一般藏身隐秘，药物治疗往往难以直达病灶。这款微纳机器人具有自主导航系统，在运动过程中能根据反馈的运动轨迹和复杂环境，经过路径规划与运算后，实时调整运动路径，实现自动躲避障碍。该微型智能机器人还可以对目标对象及时识别，比如识别癌细胞、正常红细胞和混合细胞的图像，并自主选择最佳路径追踪癌细胞。

正是由于这款神奇的智能微纳机器人能在复杂的环境中精准导航，所以很多业界人士认为，未来其可望在药物传送、生物传感、细胞修复中发挥重要作用，帮助医学专家实现精准医疗。

当微纳机器人遇上人工智能

事实上，虽然近年来诸多研究者们在纳米机器人的运动控制方面付出了许多努力，进行了无数次的尝试，但极少关注于实现纳米机器人在复杂环境和不可预测场景中的全自动运动。因此，探索微纳机器人的智能控制系统并实现机器人在复杂环境中无碰撞运动十分重要。

那么，这款能在复杂环境中实现精准导航的智能微纳机器人是如何做到全自动导航的呢？

此智能微型机器人的全自动导航系统是由图像检测与识别单元、人工智能控制器、磁场调控执行器组成。图像检测与识别单元为化学驱动的Janus微球机器人提供实时定位，同时通过检测周围环境为其规划理想无碰撞的行驶路径。该研究发现自主导航系统能够引导微纳机器人在错综繁杂环境中运动和躲避动态障碍物，还能应用于复杂生物体系中的诊断治疗。

“智能微纳机器人通过实时检测运动位置及环境位置，通过人工智能运算，及时调整与控制执行系统自主实现对机器人运动轨迹的精准控制。”李隆球团队介绍，此款微纳机器人的“智能”除了体现在自动识别目标及精准医疗上，还体现在以下几点。

自动躲避固定障碍

微纳机器人在运动过程中能根据反馈的运动轨迹和复杂环境，经过路径规划与运算后，实时调整运动路径，实现自动躲避障碍。

复杂环境中自主导航

该微型智能机器人可以在迷宫等复杂环境中，实时规划路径，类似GPS导航系统，针对多重路径可以自主决策、选择最优路径尽快到达终点。

自动躲避移动障碍

除了可以躲避固定障碍外，该微型智能机器人可以在实际规划的运动路径中及时调整运动路径和方向，躲避移动障碍。从已有的实验结果来看，机器人可以对不同运动状态（方向）、不同形状障碍物进行及时、有效躲避。

潜在应用广泛有望实现全新“医疗梦”

随着纳米技术、微机电系统、智能硬件等研究的深入，微型的纳米机器人将会成为未来发展的方向之一。其不仅可以大大降低机器人成本，而且可实现现代制造宏观到微观的转变，特别是应用于医疗、健康等领域，为人类的健康和生命保驾护航。

而问世的智能微纳机器人，通过视觉识别能够识别生物体系中不同的生物目标并朝向指定目标运动。这类新型自主导航系统将会极大促进智能微纳机器人在多种生物体系和纳米操作工程中的应用发展。所以，业内专家普遍认为，这类新型自主导航系统将会极大地促进智能微納机器人在复杂生物体系中的诊断治疗。在多种现实场景中，此智能微纳机器人具有非常广泛的潜在应用，有望实现全新的“医疗梦”。endprint