清华钱班学生项目荣获第十一届首都“挑战杯”大赛特等奖
近日，第十一届“挑战杯”首都大学生课外学术科技作品竞赛获奖名单公布，清华大学钱学森力学班学生团队的参赛作品《基于视觉伺服和混合控制的自主插管机器人系统》荣获特等奖，项目团队成员分别是来自力8班的程奥华、丘铱可，力9班的徐奕舟、郝瀚、聂宇轩，以及力0班的蒋玉骅，指导老师为清华大学航天航空学院的郑钢铁教授、清华大学附属北京清华长庚医院重症医学专家、主任医师许媛教授。
获奖证书
新冠疫情爆发以来，气管插管成为代替呼吸道重症病人自主呼吸的重要手段。在插管过程中，病毒会随患者口腔和气管喷涌而出，给医生带来极大的感染风险。为解决疫情期间凸显的“防护-插管矛盾”，本课题聚焦于设计医疗机器人，以实现插管全环节自动化，避免医务人员感染和病房污染。
机器人假人试验
项目小组日常活动
该作品创新性地设计了双臂协同的自主插管机器人系统，实现全流程无人参与的插管操作。机器人基于人工智能和 SFS（Shape From Shading，三维形状重构） 的视觉伺服技术，实现对医疗器械、患者位置、口腔环境和主要生理结构的识别定位，为自主插管提供实时信息保障。机器人系统综合对导管力学的变形建模、机械臂安全路径规划与结合视觉、力和位移信息的混合控制算法，使机械臂能够在复杂的口腔环境中，顺利地插入喉镜与导管。此外，机器人整体车身模拟了医生的操作方式，自主设计的多功能喉镜装置高度集成了插管中的各项技术操作，可投入到感染新冠病毒的病人插管和日常插管手术中。
据悉，本届大赛以“青春向党，科技报国”为主题，牢牢把握建党100周年的重大历史契机，紧密结合首都特点和发展需要，打造了“一杯三赛”的新赛制，包括一个“挑战杯”主赛事和“红色实践”“揭榜挂帅”“科技冬奥”三个专项赛事。全市共有70所高校的1万多个学生科创团队参赛。
