基于视觉引导的脑机接口微电极精准植入系统设计

作     者：刘阳阳 陈汉威 王宏彬 韩博 邓永胜 刘超 LIU Yang-yang;CHEN Han-wei;WANG Hong-bin;HAN Bo;DENG Yong-sheng;LIU Chao

作者机构：东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 海安上海交通大学智能装备研究院南通226600 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 

出 版 物：《科学技术与工程》 (Science Technology and Engineering)

年 卷 期：2025年第25卷第2期

页      面：667-673页

学科分类：1305[艺术学-设计学（可授艺术学、工学学位）] 13[艺术学] 081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：上海市自然科学基金(Z1ZR1430700) 国家重点研发计划(2020YFB1313500) 

主　　题：脑机接口 微电极 钻植机构 多轴联动 位姿识别 

摘      要：脑机接口是脑认知、脑医学、类脑研究等领域的重要研究手段之一,其微电极的精准植入是该领域研究的必要前提和重要保证。随着机器人技术、机器视觉及人工智能的快速发展,手术机器人渐渐在脑机接口植入手术中使用。面向微电极在SD大鼠(Sprague-Dawley)感知与运动皮层区域的精准植入需求,设计了一台以视觉引导为基础的脑机接口微电极精准植入系统。基于机器视觉的方法识别大鼠颅骨关键点,以此建立坐标系获取大鼠颅骨点云信息,实现靶点的高精度识别与定位,引导执行机构完成电极埋植操作。通过模型分析与动物实验,该植入系统能够准确识别实验对象手术靶点,引导执行机构快速钻透颅骨并准确稳定植入电极到目标区域,有效地提高了微电极植入的准确性。