手术机器人中心
外科技术的进步对重大急性疾病的诊疗产生了重大影响。早期诊断、提高治疗干预的效率和实施，加上外科技术的进步和功能强化变得越来越重要。在过去的30年里，外科手术机器人技术已经从一个高度专业化的研究领域发展成为一个不断扩大的国际创新和发展领域，并引领着精准医学的发展。获得越来越小的和远程解剖结构、原位和在体细胞和分子信息的表征以及以更高的精度进行靶向治疗是未来手术机器人的主要驱动力。手术机器人中心的目标是围绕新兴的第五代手术机器人，利用分子、器官和系统级别的信息推动精准手术进步，解决微小病变早发现与精准干预需求之间的脱节问题。
研究领域
腔内介入连续机器人（如纤微机器人）
多孔、单孔和经孔机器人手术
用于显微手术、靶向治疗和药物递送的微纳机器人
用于手术和干预的磁共振兼容机器人
用于手术的仿生和软体机器人
人体工程学和智能化手术器械
康复与辅助机器人中心
随着人口老龄化和老龄人口高龄化的逐步加深，与年龄密切相关的脑卒中、帕金森、老年痴呆等疾病的发病人群数字持续增加，因此使用康复和辅助机器人来应对目标认知功能和身体机能的衰退和障碍有着重大需求。康复机器人指在临床和居家环境中用于认知康复或者物理治疗的机器人系统，辅助机器人主要用于增强身体机能和社交互动的机器人。康复机器人在管理运动损伤、术后恢复和慢性感觉运动缺陷等方面发挥着重要作用。康复与辅助机器人亦会提升患者身体的独立性和自信心、以及社会的包容性，因此开发新技术的潜力是无限的。
研究领域
可穿戴与软体外骨骼机器人
人机交互
上肢/下肢康复机器人
用于康复的社会机器人
智能假肢和植入物
医院/家庭患者转移和辅助机器人
医院自动化与高通量机器人中心
使用机器人提高日常病人护理任务的执行效率（如管理药房、医院后勤、日常用品供应、仓储、清洁和消毒），减少对工作人员的体力需求，保障高通量实验室或及时检验，以及维持更高效的操作流程，正成为现代医院的重要需求。在新冠肺炎大流行期间，机器人被部署用于更广泛的任务，以帮助减少接触病毒，确保患者和医务工作者的环境安全。这类机器人用于临床护理、公共安全、实验室和供应链自动化、院外护理、生活质量、以及工作和教育的连续性。中心的主要研究工作包括用于医院自动化的服务机器人，用于高通量筛选和体外诊断的新型机器人平台，以及用于单细胞转录组学、蛋白质组学和代谢组学的机器人平台，支持未来医院建设和个性化医疗发展。
研究领域
用于医院后勤、消毒、制药和实验室自动化的现场机器人
用于患者运输与智能ICU的智能舱
用于高通量蛋白质组学、代谢组学和单细胞组学的机器人技术
用于高通量筛选和体外诊断的机器人技术
远距临场机器人
用于管理传染病的机器人技术
微纳系统中心
微纳机器人技术涉及到微纳尺度的机器人设计和制造（例如从分子机器到微米游体），以及对微纳尺度对象的操控和微纳精度的制造。随着近年来临床上对改善监测和早期诊断的重视，越来越多的手术将以更适合微创手术的较小病变为目标。细胞治疗和单细胞组学的发展，也要求借助于材料学、微纳制造和微纳加工的技术进步，开发用于手术和靶向治疗的微型化机器人、以及集成感知和成像功能的执行器。中心涵盖与微纳机器人的传感、动力、通信、导航、操控、运载和在体计算相关的基础科学研究。中心关注的研究问题包括：生物可降解和非细胞毒性微型机器人的开发，能够自我定向靶向的自主装置的开发，基于导管（如纤维机器人）的微型机器人在目标附近的输送，活体微纳器件群的跟踪和控制，以及寻求与临床相关的治疗方法。
研究领域
多材料微纳制造（如双光子聚合和飞秒激光）
用于生物分子、细胞操纵与表征的纳米镊子
微纳尺度自组装与群体机器人
器官芯片的微纳工程
仿生与生物混合微纳机器人
基于微纳机器人的靶向药物递送与新型治疗诊断学
感知与认知中心
赋予机器人人类智力是机器人研究的终极目标之一。然而，机器人和人工智能的认知和复制能力往往被低估。感知和认知是遥操作和自主机器人关键的组成部分，能够实现基于注意力的控制、反应行为、态势感知和无缝人机交互。通过利用计算和实验神经科学的最新进展，中心专注于对大脑功能的基本原理及其在人-机共生系统中的实际应用。中心研究包括通过对操作人员特定运动和感知认知行为的现场学习，实现机器人知识获取的感知对接研究；通过扩展个人的先天能力和恢复因神经退行性疾病和认知障碍等疾病而丧失的功能来增强知觉或认知能力；人机交互的意图、情感、行为识别和用户建模；以及开发用于管理儿童心理健康和老年人护理的社会机器人。
研究领域
神经机器人与神经植入物
脑机接口与神经调节
神经回路与分子机制
脑启发式计算、建模、学习和感觉运动系统
机器人控制的感知对接
用于心理健康与老年护理的社交机器人
智能复合材料中心
齿轮、马达和电子机械驱动器在现代机器人系统中无处不在。然而，结合传感、驱动和计算的新材料正在挑战传统机电系统的物理局限。尤其是当这些新材料同受大自然启发的仿生设计原则相结合时，会为新型机器人的设计提供众多机遇。多材料3D打印的发展进一步促进了智能复合材料结构的制造，该类材料可以以预定程序演化，或对外部刺激做出反应。利用上述结构的非线性本质，可实现传统方法难以实现的复杂运动，适用于那些需要小型活性元件、生物相容性以及在某些情况下具备自愈能力的系统。中心的主要研究目标是探索机器人的新材料和制造方案，解决能量获取、传感、结构设计、装配和系统集成问题。中心致力于开发具备多功能、节能、兼容和生物集成等特点的设计方法和新型材料，适用于手术、康复、药物递送和植入物。
研究领域
机器人多相复合材料与超材料
集成传感功能的自供电材料
活性与形状记忆材料
智能、自愈和学习材料
仿生智能纤维与纤微机器人
具有嵌入式驱动、传感、通信和计算功能的复合材料
生物光子学中心
精准外科手术对原位、活体组织特性表征的需求亟需生物光学技术与机器人技术的紧密结合，越来越多的光学技术可用于宏观和微观尺度上原位分析组织的特征，其中包括光谱/高光谱反射成像、偏振分辨检测、布里渊散射和拉曼散射、谐波振荡及光声成像等。中心开展医疗机器人生物光学的前瞻性基础研究和技术创新，具体研究包括，利用微型纤维内窥镜实现光谱检测（如内窥拉曼光谱）及成像（如内窥太赫兹成像技术），利用组织的荧光、吸收及散射特性等实现无需标记的检测，以及提供组织代谢状态相关的局部环境信息、识别癌变组织并清晰分辨肿瘤轮廓。我们的研究还致力于多模态、多尺度成像以及与机器人辅助操作的集成，将结构与功能相结合，用于显微外科手术中实时的原位及活体测量、靶向细胞治疗、组织纳米结构植入和广泛的精准治疗诊断。
研究领域
微纳生物医学光电器件
太赫兹成像与传感
光声内窥成像
表面增强拉曼光谱
磁共振兼容生物光学探针
光学活检
纤维内窥镜
生物电子与脑机接口中心
智能植入物和植入式机器人的出现要求开发新型超低功耗微电子设备，结合生物混合和仿生的概念，将基本的生物学原理转化为工程设计的规则，或将活体整合到合成结构中，创造出性能类似于自然系统的机器人。中心的愿景是利用具备非生物或生物接口的新材料和传感技术，结合生物混合和仿生设计，开发长期或瞬态植入物和可穿戴机器人，实现连续原位及在体组织活性监测、治疗结果的定量评估、闭环控制、驱动和功能刺激。中心的主要研究课题包括，开发具备资源高效节点处理的主动传感模块，综合了自校准、闭环补偿、片上多传感器集成技术；有效电力传输、无线数据路径、面向安全临床部署的服务质量和设备安全性；超低功耗ASIC和集成超薄区域高效SoC的微电子技术；电力的输送或采集和仿生设计QoS;异质、各向异性、层次化、多功能材料；具备嵌入执行器的增量制造;可靠的组织接口与取样技术；稳定、无试剂的操作和读数；传感器和探针封装；以及资源约束下的光学或设备微型化和实时信号或光谱分析。
研究领域
超低功耗ASIC与神经形态计算
具有非生物或生物接口的软微电子技术
生物打印与软微影技术
生物仿生驱动器
生物微电子机械系统与智能植入物
片上人体器官
机器人视觉与影像引导中心
路径规划、避障、定位以及环境映射分析是机器人导航和探索至关重要的需求。对于微观介入和靶向治疗来说，主要问题来源于有限的微观视野造成的定向障碍，以及目标定位与重定位等方面。在传感、机器视觉和嵌入式计算方面的研究进步与进展支撑了外科机器人在复杂而精细的解剖结构中实现靶向治疗。中心着重于在外科手术、康复和医院自动化中的机器人视觉和图像引导的基础理论和实际应用的研究。研究领域包括，实时SLAM和动态视野扩展、3D变形恢复、基于概率模型的软组织跟踪、用于腔内导航的流形嵌入，以及动态主动约束问题和增强现实可视化。研究目标是通过成像与传感融合，提供基于环境感知的引导、人机协同控制以及原位组织的学习和适应，从而最大限度地丰富诊疗信息。
研究领域
多源无监督领域自适应
具有主动视觉和局部整体映射的机器人视觉
深度学习分析与语义或图像关联
多尺度视觉伺服控制与重定向
手术GPS与增强显示
基于可解释深度学习的机器人导航
精密机电与制造中心
新材料和新型制造技术有望为新一代机器人带来节能、多功能、兼容和自主性的特点，精密制造和机电一体化的实施方案对于将这些特点集成于临床机器人至关重要。中心是转化医学（上海）国家重大科技基础设施的一部分，为医疗机器人研究院和转化医学研究院提供全面的精密制造和快速合规的检测服务。它提供的服务诸如跨尺度机器人技术中涉及精密部件的多轴数控加工、精密平面和曲面零件的微尺度激光切割和焊接，以及金属和各种非金属材料的3D打印。除了精密机电一体化和精密加工研究外，中心还提供精密加工和制造过程检测服务，中心可对电气安装，高频，电磁适应性和内窥镜图像测试进行验证；对国家标准和行业标准包括GB 9706.1、GB 9706.4、GB14710、YY 0505、YY 0068.1以及医疗机器人设备常用组件的快速验证。
研究领域
多材料增材制造
微观、中观、宏观制造体系结构
微观、宏观制造体系
用于机器人的MEMS/MOEMS和微流控技术
用于外科手术机器人的精密机电一体化
手术机器人的精密机电一体化技术
