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——俞江帆

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香港中文大學(xué)（深圳）俞江帆教授團(tuán)隊(duì)正通過(guò)賦予微型機(jī)器人以高度智能化，引領(lǐng)精準(zhǔn)醫(yī)療的革新。通過(guò)融入自適應(yīng)控制算法與人工智能方法，團(tuán)隊(duì)成功開(kāi)發(fā)了一種可應(yīng)用于人體內(nèi)的微型機(jī)器人群體系統(tǒng)，讓微型機(jī)器人醫(yī)生能夠在復(fù)雜的人體環(huán)境中協(xié)同工作，靈活移動(dòng)和重組，自主做出最佳決策，完成精準(zhǔn)微創(chuàng)手術(shù)，使得無(wú)創(chuàng)精準(zhǔn)診療成為可能，有望在未來(lái)幫助醫(yī)生更精準(zhǔn)、更有效地制定治療重大疾病的方案。

香港中文大學(xué)（深圳）俞江帆教授團(tuán)隊(duì)正推動(dòng)由智能驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)器人技術(shù)向精準(zhǔn)醫(yī)療應(yīng)用發(fā)展，現(xiàn)已在微型機(jī)器人領(lǐng)域的多場(chǎng)景應(yīng)用取得多項(xiàng)突破性成果，成功解決了一些關(guān)鍵技術(shù)的挑戰(zhàn)。

利用人工智能技術(shù)與智能方法，俞江帆教授團(tuán)隊(duì)的研究聚焦于如何讓微型機(jī)器人具備高度自主性和智能決策能力，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)規(guī)劃最佳的活體通路及智能驅(qū)動(dòng)的實(shí)時(shí)影像導(dǎo)航，完成精準(zhǔn)微創(chuàng)手術(shù)及智能診斷等任務(wù)，并將科研成果應(yīng)用于微型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)控制及診療效果驗(yàn)證中。團(tuán)隊(duì)致力于發(fā)展微型機(jī)器人的全路徑研究，即功能生物材料設(shè)計(jì)、優(yōu)化驅(qū)動(dòng)方法、自適應(yīng)智能控制策略、顛覆性新醫(yī)療平臺(tái)開(kāi)發(fā)等部分，為精準(zhǔn)醫(yī)療提供高效、智能、穩(wěn)定的技術(shù)支持。例如應(yīng)用在肺部疾病治療中的水凝膠新型機(jī)器人平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)藥物在支氣管末端的三維定位遞送；借助磁場(chǎng)控制集群運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)探索策略，可通過(guò)重構(gòu)血管造影為腦卒中治療提供新方案；具備多靶點(diǎn)治療功能的多層結(jié)構(gòu)磁控機(jī)器人，開(kāi)辟了多發(fā)性胃潰瘍微創(chuàng)治療的新路徑。

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動(dòng)態(tài)避障技術(shù)：賦能自主決策能力

要完成精準(zhǔn)、高效的微創(chuàng)醫(yī)療，微型機(jī)器人集群的自主避障能力至關(guān)重要。想象一群“使命必達(dá)”的微型機(jī)器人，在復(fù)雜的人體動(dòng)態(tài)環(huán)境中具備像蜂群一般的自動(dòng)躲避功能，在可見(jiàn)的未來(lái)為重大疾病的靶向治療和腦血管患者提供治療。

受雷達(dá)概念的啟發(fā)，俞江帆團(tuán)隊(duì)提出了基于分層雷達(dá)的動(dòng)態(tài)避障控制策略，能夠決策出微型機(jī)器人集群任一時(shí)刻的最優(yōu)運(yùn)動(dòng)方向，同步保障避障穩(wěn)定性與遞送高效性?；谶@一技術(shù)，集群能夠在多個(gè)動(dòng)態(tài)障礙物中無(wú)碰撞穿梭，以及在具有多種動(dòng)態(tài)障礙物的迷宮中自主避障，最終到達(dá)目標(biāo)位置。該成果發(fā)表于《IEEE Transactions on Robotics》2023年第4期。

微型機(jī)器人集群動(dòng)態(tài)避障算法與實(shí)驗(yàn)結(jié)果

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水凝膠微型機(jī)器人集群：助力肺氣管靶向遞送

想象一群可以在患者的支氣管內(nèi)如變形金剛一樣可以隨時(shí)解體并自由組合的“快遞員”，既能為醫(yī)生提供醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)和三維定位及導(dǎo)航，還能快速精準(zhǔn)地將藥物輸送到指定病灶，讓呼吸道疾病治療實(shí)現(xiàn)“指哪打哪”的精準(zhǔn)打擊，這就是俞江帆團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的水凝膠微型機(jī)器人集群。

呼吸系統(tǒng)疾病的精準(zhǔn)治療依賴(lài)于高效的靶向遞送技術(shù)，而傳統(tǒng)遞送方式因精準(zhǔn)度不足和支氣管鏡操作的局限性，導(dǎo)致治療效果受限。為突破這一瓶頸，俞江帆團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的水凝膠微型機(jī)器人集群能夠在充滿(mǎn)空氣的復(fù)雜支氣管環(huán)境中高效運(yùn)動(dòng)與自適應(yīng)重構(gòu)，并結(jié)合醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)引導(dǎo)的路徑規(guī)劃方法，實(shí)現(xiàn)活體中的三維精準(zhǔn)定位與導(dǎo)航，實(shí)現(xiàn)藥物的精準(zhǔn)遞送與釋放。通過(guò)結(jié)合AI算法，機(jī)器人集群在復(fù)雜生理環(huán)境下的自主決策能力將進(jìn)一步提升，從而加速肺部智能化精準(zhǔn)治療的臨床轉(zhuǎn)化。該成果發(fā)表于《Science Advances》2025年第11期。

活體豬支氣管內(nèi)的集群遞送

基于CT成像的肺部深處集群遞送

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主動(dòng)探索策略：助力疾病關(guān)鍵區(qū)域血管造影

當(dāng)血管發(fā)生“交通擁堵”時(shí)，一群微型機(jī)器人將奉命化身為“前方記者”及“交通疏導(dǎo)員”，為醫(yī)生提供實(shí)時(shí)的血管三維地圖，突破傳統(tǒng)血管造影技術(shù)的局限，這就是利用磁場(chǎng)控制集群運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)探索策略在微創(chuàng)醫(yī)療的其中一種應(yīng)用方式。

血管造影是介入治療中的關(guān)鍵技術(shù)，但傳統(tǒng)造影方式依賴(lài)造影劑被動(dòng)擴(kuò)散，在血流緩慢或逆流受限的血管區(qū)域，成像質(zhì)量常受?chē)?yán)重影響。針對(duì)這一挑戰(zhàn)，俞江帆團(tuán)隊(duì)提出了一種基于微型機(jī)器人集群的主動(dòng)探索與腔道結(jié)構(gòu)重建策略，利用磁場(chǎng)控制集群運(yùn)動(dòng)，定義全局探索優(yōu)先策略，并確立局部探索方向判定的多維邏輯，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜三維血管網(wǎng)絡(luò)的精準(zhǔn)造影與結(jié)構(gòu)重建。該策略可輔助醫(yī)生精準(zhǔn)定位血栓、狹窄部位及滲漏點(diǎn)，在缺血性腦卒中、門(mén)靜脈栓塞、淋巴管瘺等疾病中將發(fā)揮巨大作用。該成果發(fā)表于2025年《Nature Machine Intelligence》。

淋巴管網(wǎng)絡(luò)模型內(nèi)的集群主動(dòng)探索驗(yàn)證

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磁控軟體機(jī)器人智能化設(shè)計(jì)：推動(dòng)胃部多靶點(diǎn)貼附

想象一下胃部也有了想貼哪里就貼哪里的“創(chuàng)可貼”，醫(yī)生的手術(shù)時(shí)間將大大縮短。通過(guò)體外磁場(chǎng)遙控，既能牢牢吸附在潰瘍表面，又能逐層多點(diǎn)貼敷的醫(yī)療“創(chuàng)可貼”，便是俞江帆團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的磁控軟體機(jī)器人。

針對(duì)多發(fā)性胃潰瘍的治療，俞江帆團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種有磁性相互作用力弱耦合的多層結(jié)構(gòu)軟體機(jī)器人。結(jié)合材料界面設(shè)計(jì)、層間磁相互作用調(diào)控與智能磁力調(diào)控策略，可實(shí)現(xiàn)組織按需粘附及逐層剝離，最終對(duì)胃部多個(gè)病灶的按需粘附，該機(jī)器人的功能已在活體豬實(shí)驗(yàn)中成功驗(yàn)證，為多發(fā)性胃潰瘍的微創(chuàng)精準(zhǔn)治療提供了全新方案。該成果發(fā)表于《Nature Communications》2024年第1期。

多靶點(diǎn)貼附策略的體外驗(yàn)證

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俞江帆教授科研團(tuán)隊(duì)的核心力量來(lái)自于港中大（深圳）培養(yǎng)的博士生們，他們的成長(zhǎng)也見(jiàn)證了大學(xué)在人才培養(yǎng)上的成功探索。博士生陳輝、王一斌、劉岳臻、方凱文是其中的典型代表，在微納機(jī)器人集群自動(dòng)控制、功能化微機(jī)器人集群靶向遞送、驅(qū)控影像一體化裝置設(shè)計(jì)等領(lǐng)域不斷開(kāi)拓創(chuàng)新，潛心鉆研。

在人工智能加速創(chuàng)新的背景下，港中大（深圳）正憑借其科研團(tuán)隊(duì)的研究成果和優(yōu)質(zhì)的師資力量，繼續(xù)在人工智能領(lǐng)域深耕細(xì)作，也為科學(xué)研究、教育模式變革以及技術(shù)產(chǎn)業(yè)化貢獻(xiàn)更多智慧。

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青年教授簡(jiǎn)介

俞江帆

校長(zhǎng)青年學(xué)者

香港中文大學(xué)（深圳）理工學(xué)院助理教授

教育背景：

學(xué)士：哈爾濱工業(yè)大學(xué)

博士：香港中文大學(xué)

研究領(lǐng)域：

微型機(jī)器人、新一代醫(yī)療機(jī)器人

俞江帆是香港中文大學(xué)（深圳）理工學(xué)院助理教授、校長(zhǎng)青年學(xué)者、深圳市人工智能與機(jī)器人研究院（AIRS）微型機(jī)器人中心主任。他是國(guó)家高層次青年人才，主持國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年科學(xué)家、國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省面上、深圳市重點(diǎn)等項(xiàng)目。他是AIRS-招商局醫(yī)療機(jī)器人未來(lái)產(chǎn)業(yè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)帶頭人，擔(dān)任CCF智能機(jī)器人專(zhuān)委會(huì)執(zhí)行委員、IEEE高級(jí)會(huì)員。他的研究主要集中在醫(yī)用微型機(jī)器人領(lǐng)域，至今發(fā)表了70余篇頂級(jí)期刊及會(huì)議文章、2本專(zhuān)著，發(fā)表文章包括Nature Machine Intelligence、Science Advances、Nature Communications、IJRR、TRO、Advanced Materials等。他獲得了多個(gè)有影響力的獎(jiǎng)項(xiàng)，包括IEEE RAS Early Academic Career Award、IROS 最佳學(xué)生會(huì)議論文獎(jiǎng)，國(guó)際基礎(chǔ)科學(xué)大會(huì)前沿科學(xué)獎(jiǎng)、吳文俊人工智能科技獎(jiǎng)自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、中國(guó)電子學(xué)會(huì)自然科學(xué)二等獎(jiǎng)、百度全球華人AI青年學(xué)者、IEEE 3M-NANO Rising Star Award。他擔(dān)任Science Robotics, Science Advances, Nature Communications, PNAS等多個(gè)頂級(jí)期刊和會(huì)議的審稿人。?