北京第一！北科大，再创佳绩！

近日

由共青团中央、工业和信息化部

共同主办的全新重磅赛事

2023年全国大学生机器人科技创新交流营

暨机器人大赛

圆满‍落幕

我校参赛团队获得

特等奖1项

一等奖1项

三等奖1项

整体成绩位居北京高校第一！

共青团中央书记处常务书记、全国青联主席徐晓讲话，大赛评审委员会主任、中科院院士毛明做大赛评审工作报告。

全国大学生机器人科技创新交流营暨机器人大赛是共青团中央、工业和信息化部共同主办的一项具有导向性、示范性和群众性的全国竞赛活动，是共青团服务大学生科技创新的重要载体。本届大赛搭建工业机器人、个人及家用服务机器人、公共服务机器人、特种机器人、其他应用领域机器人等5大赛道，共吸引全国30个省、自治区、直辖市及新疆生产建设兵团431所高校的1017件作品参赛，激发大学生学习机器人知识、交流机器人技术、传播机器人文化、投身机器人行业、攻关机器人关键核心技术的积极性、主动性、创造性，推动机器人领域教育、科技、人才融合发展。

学校高度重视竞赛育人工作

近年来，由团委牵头，联合教务处

研究生院、创新创业学院、校友会办公室

科学技术研究院、科技成果转化研究院

北京科大国家大学科技园

北京科大方兴科技孵化器

国际学生中心及各培养单位

依托“挑战杯”全国大学生

课外学术科技作品竞赛

“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛

中国国际大学生创新大赛

做到“三赛合一” 大力整合竞赛育人资源

打造“五创协同”竞赛育人工作体系

培育优秀项目和人才

被教育部网站报道

在“三赛合一”的基础上

辐射各项科创竞赛

本次机器人大赛成绩北京高校第一！

华为开发者大赛

获得中国赛区学生赛道唯一金奖！

向着四赛、五赛“合一”的方向不断发展

高度整合资源，助力培养一流科创人才！

大赛一体化 ，厚植科创土壤

学校将三大赛

在校级层面整合为“摇篮杯”竞赛

2023年4月结束的学校第24届比赛中

共738个项目、4002人次报名参赛！

举办竞赛公开课14讲

6962人次参加培训

首次举办冠军争夺赛

共评出冠亚季军各1个

特等奖40个、一等奖39个

二等奖53个、三等奖74个

材料科学与工程学院

捧得最高集体荣誉“摇篮杯”！

土木与资源工程学院、机械工程学院

计算机与通信工程学院捧得“优胜杯”！

大赛一体化 ， 助力科教融合

2023年5月，团委与40多个实验室共建

“第二课堂教育实践基地”

不断为三大赛提供优质项目

科教融合，联合培养高素质科创人才！

北京科技大学2023年

“科技园杯”创业实践挑战赛

由校团委、北京科大科技园有限公司

北京科大方兴科技孵化器

创新创业中心、教务处、研究生院

科技成果转化研究院、校友会办公室

共同主办

为中国国际大学生创新大赛

实创项目参赛团队

搭建展示和融资的平台

鼓励学生真创实干

北京科大科技园有限公司

北京科大方兴科技孵化器

为参赛选手提供10万元奖金！

大赛一体化 ， 链接社会资源

组织122个项目、1043人次学生

参加中国国际创新大赛产业命题赛道

链接包含华为等53个企业

获得市赛一等奖5项

二等奖11项、三等奖7项

获得国赛铜奖2项

组织35个项目、296人次学生参加

“挑战杯”揭榜挂帅专项赛

链接包含宝钢等10余个企业

获得市赛擂主1项

特等奖7项、一等奖9项

二等奖9项、三等奖11项

获得国赛特等奖2项、一等奖1项

二等奖2项、三等奖3项

学校结合“摇篮杯”竞赛

积极与华为公司搭建竞赛育人平台

共同开展了“摇篮杯”华为产业命题竞赛

同时推荐项目参加华为举办的各项竞赛

鼓励学生学以致用、服务产业需求

在2023华为开发者大赛全球总决赛中

由我校自动化学院郭腾宇牵头

刘子卓、陈丹丹、袁浩洲

万家祺等研究生共同完成

李擎、崔家瑞、杨旭、高晶晶

作为校内指导教师的作品

“基于华为云IoT的铝电解能耗监测管理系统”

经过初筛、北京赛区决赛、北部区域赛

一路冲进全球总决赛

获得中国赛区学生赛道唯一的金奖！

大赛一体化， 培养科创人才

本次机器人大赛中获奖的项目中

胶囊机器人和骨科手术机器人

均长期参加“摇篮杯”

学生跟随本科生导师及指导教师

长期开展科研工作

参加本次机器人科技创新交流营

暨机器人大赛

进一步促进了各个机器人领域间的交流

激发了攻关机器人关键核心技术的

积极性、主动性、创造性！

让我们一睹获奖团队风采

特

等

奖

纤巧畅行-国际首创基于超磁致伸缩驱动的

自适应移动控制小肠检测胶囊机器人

项目负责人

李智

负责人学院

机械工程学院

团队成员

张彤、王泽旭、冀湘霖、徐振恺 

刘宏琪、阿依布拉提、赵峰汇

指导老师

廖茂林

项目缘起

当前社会消化道疾病高发，到达一定年龄的人群定期对胃肠系统进行检查显得尤为重要，但也存在痛点问题：

1.现有的软管式内窥镜无法深入到小肠，使得消化道检查存在小肠盲区；

2.新兴的胶囊内窥镜依靠小肠自身蠕动推进，容易造成检测时间长甚至胶囊滞留体内的风险；

3.通过添加外部磁场驱动胶囊内窥镜时，由于小肠蜿蜒盘旋的结构和狭小变化的内径，使得外部磁场牵引力无法始终作用在胶囊前进方向上，因而也不能很好地完成小肠检测任务。针对上述问题，本团队研发了一款基于超磁致伸缩效应驱动和无线自适应移动控制的小肠检测胶囊机器人。

研发历程

团队首先以超磁致伸缩材料为核心制作了微型激振器，赋予了胶囊自主运动的能力，彻底摆脱了外部大型设备的约束；随后以胶囊的运动速度稳定、单位能耗最低和对胶囊的冲击最小为优化目标，通过搭建由Six-Sigma、NSGA-II和Monte-Carlo构成的组合优化算法，得到了胶囊实现前进、悬停和后退等多种运动的最优结构参数区间和最佳激振参数区间；通过在区间内改变幅值、频率和占空比等激振参数，可以有效控制胶囊机器人的运动速度和方向，实现快速前进、慢速前进、停止、慢速后退和快速后退共五种不同的运动模式，实现了胶囊不同肠道环境下的高效运动以及对特殊部位的反复查看。

项目创新点

项目首创性地运用超磁致伸缩材料研制的厘米级的微型激振器置于胶囊内部，并以不同的频率和振幅冲击胶囊壳体，以此赋予胶囊机器人可调控的自推进能力。除此之外，项目还提出了一种在高不确定性的小肠环境下基于多目标优化和振动信号分析的胶囊自适应移动控制方法，为控制激振胶囊按检测需要的方向和速度进行高效移动提供了新思路和新方法。

一

等

奖

面向神经电刺激的智能多臂

脊髓电极植入机器人系统

项目负责人

曹永亮

负责人学院

机械工程学院

团队成员

任宝珍、彭冉、赵辰曦、刘彬彬 

许瑞鑫、刘长山、程方博

指导老师

赵岩、张建华

项目缘起

脊柱损害是“百病之源”，目前，意识障碍、慢性疼痛及运动损伤等疾病康复均需对脊髓进行刺激。

传统脊髓电极植入术存在害（吃线危害）、危（高危险）、盲（盲操作）、难（高难度）四大痛点，亟需变革型的解决途径。然而，面临迫切的医患刚需，在脊髓电极植入机器人方面，国际范围内的研究仍属空白。

针对以上研究现状和临床痛点，为切实解决医患刚需，增进人民福祉，在老师指导下，团队成员从文献调研出发，经过多次迭代，最终创造性研制国际首创脊髓电极植入机器人系统。

研发历程

项目研发过程中，团队成员夜以继日，不断攻克技术难点。脊髓电极植入手术复杂度极高，由于脊柱紧紧贴合脊髓中的神经中枢，在脊椎的腔体硬膜之间加入电极极为危险，稍有不慎可能会造成二次伤害，因此，如何提高手术安全性和精准性成为团队成员首要面临的问题。团队参考国内外CorPath GRX、ETcath等手术机器人典型产品，创新设计机器人的仿人多臂架构，实现超长径比脊髓电极导管/导丝精准递送和高精度检测。

研发过程中，自主设计的无源机械臂刚度低，难以满足手术中的高精度要求，团队成员反复推敲，优化设计，最终迭代三代得以解决，实现五自由度无源机械臂一键控制，调节位姿。

实验室测试时，主从操作缺乏高精度的力反馈，团队成员多次修改，不断测试，主端控制器最终实现了完全模仿医生推捻手法、精细操作和高临场感的力反馈。

知难而上，迎难而进，在老师指导下，团队成员齐心协力，最终研制国际首款脊髓电极植入机器人系统。

在未来，团队成员将持续响应国家推进健康中国建设的战略部署，秉承“源于医生、优于医生”的核心设计理念，由易带难、横向拓展，致力打造全科型介入机器人平台，引领神经电刺激医学发展！

项目创新点

针对目前的研究现状和临床痛点，团队成员创造性研制了一款面向神经电刺激的脊髓电极植入机器人系统，可实现医生在线遥操作，旨在提高介入机器人易用性、安全性及智能自主，具备以下核心优势：

1.针对狭窄且深长的脊柱腔隙内，同时操作超长径比的电极导管和导丝的操作难题，团队成员通过医生手术操作机制探究与仿生，提出了一种基于多臂手柔性协同的高灵活电极植入机器人架构；

2.针对主从操作下手术力感知与反馈问题，团队成员建立了基于光纤光栅的柔性电极交互力传感方法，研制了仿医生推捻手感的力反馈主手，实现了柔性微小手术力高灵敏监测与高临场感再现；

3.针对脊髓电极植入手术的效果和安全性问题，团队成员建立了基于医生手法学习的手术路径智能规划算法、推捻耦合的柔性管丝精准安全驱动策略，实现医生“手、触、眼、脑”功能拓展增强。

项目成果

2022年6月25日，团队自主研发的介入式脑机接口在北京宣武医院完成首次动物实验，此次实验的成功标志着我国在脑机接口、介入机器人研究领域达到国际水平，相关成功刊登人民日报。

2023年7月23日，团队第二次动物实验（国内首例机器人辅助脊髓电极植入动物实验）在北京天坛医院取得成功。此次实验中，团队所研制的首款仿人双臂介入机器人术式完成度达到了90%，手术效果良好，医生未受X射线辐射，无不良事件，真正做到了“医生能用、医生愿意用、期盼临床使用！”

2023年12月19日，团队成员获得2023年全国大学生机器人科技创新交流营暨就机器人大赛全国一等奖，项目痛难点和核心技术优势得到了评审专家的高度认可。

三

等

奖

“光影智造”——基于双目视觉和深度学习

的全流程骨科手术机器人

项目负责人

朱嘉华

负责人学院

数理学院

项目相关学院

计算机与通信工程学院

团队成员

杨启睿、刘晶晶

指导老师

肖若秀、宋爽、陈诚

项目缘起

“光影智造”——基于双目视觉和深度学习的全流程骨科手术机器人，源于对医疗技术革新的深度洞察。在骨科手术中，精度与安全性至关重要。然而，传统手术方法受限于医生的手眼协调与经验，手术效果难以保证。鉴于此，“光影智造”团队立志改变这一现状。团队运用双目视觉与深度学习技术，结合传感器协同、微型机械臂设计、虚实结合高维显示等创新手段，旨在实现全流程数字手术辅助与交互。这不仅将提高手术的精准度，更将增强手术过程中的安全保障。

研发历程

在研发“光影智造手术机器人”的过程中，团队面临了诸多挑战。首先，如何在复杂的手术环境中实现精准的传感器协同，以确保手术的精确性和安全性，是项目的一大难点。其次，微型机械臂的设计也是一大痛点，如何使其在精细的骨骼手术中既稳定又准确，是团队重点攻克的问题。除此之外，为了实现术中安全保障、多源信息感知与影像融合、视觉增强引导与人机协同安全控制等关键技术，团队深入挖掘了双目视觉和深度学习的潜力，成功将二者结合，为手术机器人系统带来了革命性的突破。在专业老师的指导下，团队成员们不仅在技术研发上做出了重大贡献，在项目管理和团队协作中也展现了出色的能力。正是他们的努力和创意，使得这一项目得以成功实现，为骨科手术的数字化和智能化进程开启了全新篇章。

项目创新点

项目以独特的双目视觉和深度学习技术为核心，创新性地解决了骨科手术中的一系列难题。团队从传感器协同、微型机械臂设计、虚实结合高维显示、术前术中操作关联引导四方面进行了技术突破，确保了手术的安全性和精度。特别是术中安全保障、多源信息感知与影像融合、视觉增强引导人机协同安全控制等关键技术的突破，使手术机器人系统达到了前所未有的高度。在此过程中，团队成员们充分发挥了他们的创新思维和专业技能，不仅推动了技术的发展，也使得这一技术在未来的临床应用中具有巨大的潜力。

项目成果

项目在骨科手术机器人领域取得了显著成果。在传感器协同方面，团队成功开发出高精度、低延迟的传感器系统，实现了对手术过程的实时监控和反馈。在微型机械臂设计上，团队突破了传统机械臂的限制，设计出微型、灵活的机械臂，为手术操作提供了更大的灵活性和准确性。在虚实结合高维显示方面，团队研发了一种能够将真实手术场景与虚拟影像无缝融合的高维显示技术，为医生提供了更全面的手术视野。在术前术中操作关联引导方面，团队实现了手术计划与实际手术操作的精准关联，有效提高了手术的精准度和安全性。这些成果为项目的进一步发展奠定了坚实基础。

未来

学校将不断加强竞赛育人工作

推进创新创业大赛一体化发展

持续培育高水平科创人才

钢筋铁骨，敢闯会创！

USTB | 北京科技大学

出品：新媒体中心

来源：校团委

编辑：牛海博、韩琰森

校审：薛浪

责编：杨美偲

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