核心技术突破 - 武汉理工大学李天梁教授团队联合多所高校开发出栅区变径FBG多维力感知技术 实现力-温本征解耦与动态容错 力温耦合误差降低50% [3] - 采用激光微焊接封装技术替代传统胶粘工艺 使传感器耐受180℃干热灭菌及长期水环境浸泡 成本降低80%以上 [4] - 基于孪生波长冗余数据构建故障在线识别与动态容错解耦框架 在单支FBG损坏时将测量误差控制在4.42%以内 三维力与六维力容错恢复率分别提升至40.23%和25.7% [6] 性能验证与实验数据 - 传感器尺寸最小达4mm 经11次180℃高温灭菌循环后测量误差仍低于5% [6] - 在腹腔镜模拟手术中 启用力反馈功能后操作力稳定控制在3N以内（标准差0.33N） 相比无力反馈组的5.6N峰值力降低47% [20] - 活体动物实验中最大操作力始终控制在2N以下 系统能捕捉到18.6N的异常力波动 [22] - 尸体实验中成功检测骨钻孔突破时刻 实现钻头自主退回控制 [24] 产品化应用 - 研制出三维力感知执行器（量程10N）和六维力/力矩传感器（力量程50N 力矩量程1200N·mm） [3] - 技术已集成至经皮脊柱内镜机器人和骨科辅助手术机器人平台 在猪脊柱模型及人体尸体颅骨完成性能测试 [6][17] - 开发具有三维力感知功能的智能手术夹钳、剥离子及六维力感知骨科手术钻等工具 [17] 行业技术标杆 - 直觉外科达芬奇第5代腔镜手术机器人集成力反馈系统后 将术区交互力峰值降低43% 2024年实现商业化装机360台 占据美国腔镜手术机器人市场50%份额 [1] - 研究成果发表于《IEEE Transactions on Automation Science and Engineering》和《The International Journal of Robotics Research》期刊 [7]