MRI室内如何实现精准穿刺？Tekceleo超声波压电电机解密腹部介入机器人的“无磁驱动”方案

MRI 强磁场环境是精密驱动领域的重要技术挑战，腹部介入机器人需应对 1.5-3T 磁场干扰、扫描腔空间受限、肝脏随呼吸移动等问题，相关研发进展相对平缓。

台大团队发表于 IFAC PapersOnLine 的研究，提出了针对性解决方案 —— 以 Tekceleo 压电电机为非磁性核心，通过机构创新、仿生运动与异构驱动融合，打造适配闭孔 MRI 的腹部介入机器人，为极端条件下精密机器人研发提供新的技术参考。

约束即创新起点：拆解问题逐个突破

台大团队的核心思路是拆解多重技术约束：穿刺定位环节采用解耦 RCM 机构，固定穿刺点并拆分角度调整结构，适配 60-70cm 直径的 MRI 扫描腔；

穿刺进给环节借鉴尺蠖运动特性，以双气动夹持器 “交替迈步” 模式，让 5cm 行程气缸实现大深度穿刺，有效缓解空间限制问题，是机械设计中高效适配场景的典型案例。

核心驱动选型：非磁压电电机破解技术卡点

强磁场环境下，传统电磁电机存在使用局限且可能产生成像伪影，台大团队选用 Tekceleo WLG-30-R 电机，基于场景需求进行精准选型：全非磁设计可避免干扰，直接驱动方式有助于保障定位精度，紧凑尺寸与相应扭矩可适配 MRI 环境使用。实验室实测 0.095° 稳态误差，表明其能够满足临床精度相关要求，核心部件的合理选型为系统设计提供了关键支撑。

异构驱动融合：技术搭配实现系统平衡

机器人系统的稳定运行依赖各类技术的合理搭配，台大团队为不同功能模块匹配适配的驱动方案：压电电机保障角度调整精度与抗磁性，气动缸兼顾穿刺行程与出力需求，气动柔顺机构实现夹持稳定可靠。该组合让样机在实验室验证中表现出良好的实用性，可承受 5.5N 穿刺阻力，其精准选型思路对精密设备研发具有普适参考价值。

技术边界：场景拓展中的创新延伸

Tekceleo 压电电机的应用，展现了精密驱动技术的场景拓展潜力。从 MRI 影像室到 UCL 心脏介入机器人、Quetzal-1 立方星航天任务，这款非磁电机的应用场景持续丰富，印证了优质核心部件对跨领域技术创新的支撑作用。

台大团队的研究表明，工程研发中约束可成为创新的起点。直面实际技术问题，以拆解思路优化机构设计、精准选型核心部件、融合思维搭建系统架构，能够在极端条件下形成有效解决方案，而精密驱动领域的跨场景应用，也将在这种设计逻辑中持续推进。

版权说明

论文原文：Chen, H. Y., Chung, H. W., Wu, C. H., & Lee, Y. H. (2025). An MRI Compatible Robotics System for Abdominal Intervention. IFAC PapersOnLine, 59-18, 43-48.

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