《深圳先进院在穿戴式手术机器人信息融合领域取得新进展》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2018-04-11
  • 中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所微创中心穿戴式手术机器人项目组在信息融合领域取得新进展,相关成果 Towards Characterization and Adaptive Compensation of Backlash in a Novel Robotic Catheter System for Cardiovascular Interventions 近日 被国际生物医学电路与系统领域旗舰刊物 IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems 接收( DOI : 10.1109/TIE.2017.2764870 )。论文的共同第一作者是深圳先进院博士生 Olatunji Omisore 和研究助理韩世鹏,通信作者是王磊研究员。

      微创介入手术机器人的精确感知与精准操控有重要的临床意义,是亟待解决的应用基础科学问题。一旦取得突破,将与介入影像学、新型术中成像、虚拟现实导航等方面的最新科研进展相结合,显著提升机器人介入手术的综合治疗水平。与机器人技术的发展相对应,可穿戴技术也在迅猛发展之中。可穿戴技术结合人体生理学与人体工效学原理,综合运用 MEMS 传感器与执行器、低功耗人体传感器网络和医学智能信息获取与交互手段,在小型化、穿戴化发展的同时,提高了设备 / 器械的感知和操控精确度,从而使得通过穿戴式设计来提升微创手术机器人的精确定位能力的想法具有可行性和实际意义。 项目组经过充分的理论研究,提出了一种介入手术机器人反冲补偿的新机制,并对关键控制变量进行了特性化,系统在血管仿体上完成了实验评估,取得了良好的实测效果。

      该项研究得到了国家自然科学基金 - 深圳机器人联合基金 重点支持 “ 穿戴式精确定位介入手术机器人的力觉感知与导丝操控机理( U1713219 )” 、国家科技部 863 计划“脑血管实时介入移动式手术机器人( 2015AA043203 )”及中国科学院重点部署等项目和课题的资助,表明深圳先进院在穿戴式人体传感器网络领域科研工作的不断深入和科学目标的进一步拓展 。

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    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2018-08-31
    • 中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所微创中心围绕腔道手术机器人运动感知与控制的研究取得新进展,相关论文Deeply-Learnt Damped Least-Squares (DL-DLS) Method for Inverse Kinematics of Snake-Like Robots在Neural Networks期刊(IF=7.197,在132个计算机科学-人工智能领域的SCI期刊中IF排名第七)在线发表。该论文提出了一种基于深度神经网络求解蛇形机器人逆运动学问题的算法,对于高冗余度关节型手术机器人的运动感知和控制具有重要意义。深圳先进院博士生Olatunji Mumini Omisore与研究助理韩世鹏为论文共同第一作者,通讯作者为王磊研究员。   经血管、消化道等腔道进行手术及放射治疗是医疗机器人领域的研发热点,课题组成员提出了一种基于深度神经网络的阻尼最小二乘法算法,用于求解蛇形机器人的逆运动学。为实现对蛇形机器人末端执行器的精确控制,研究人员采用阻尼最小二乘法计算机器人雅克比矩阵模型中关节矢量变化的误差,并通过迭代获得机器人目标位置所适合的关节矢量。为避免奇异点,研究人员构建了深度神经网络模型并用于预测蛇形机器人工作空间中任意目标点所需的最优阻尼系数。仿真和实验均表明,本方法可高效实现对腔道手术机器人运动的准确感知和快速控制。   该研究得到了国家自然科学基金-深圳机器人联合基金重点支持“穿戴式精确定位介入手术机器人的力觉感知与导丝操控机理(U1713219)”、CAS-TWAS奖学金、深圳市医疗电子平台提升和小孔雀等项目的资助。
  • 《深圳先进院在电介质储能材料领域获得新进展》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2019-01-23
    • 中国科学院深圳先进技术研究院先进材料科学与工程研究所(筹)在电介质储能材料领域获得新进展。该研究通过对填料粒子的设计,将具有高介电常数的钛酸钡粒子与具有高击穿强度、高热导率的氮化硼纳米片进行结合,形成特殊结构的复合粒子, 与聚合物复合后可显著提高复合材料的击穿强度和介电储能性能。相关论文以 Significantly Enhanced Electrostatic Energy Storage Performance of Flexible Polymer Composites by Introducing Highly Insulating-Ferroelectric Microhybrids as Fillers (高绝缘 - 铁电复合微粒显著提高柔性聚合物复合材料的静电储能性能)为题发表在权威刊物 Advanced Energy Materials (《先进能源材料》, 2018, 1803204 , IF=21.875 )。罗遂斌高级工程师为第一作者,于淑会研究员和孙蓉研究员为通讯作者。   电介质储能技术具有异常快的能量转换速率,同时具有工作时间长以及环境友好等特点,目前已经在现代电子电力工业如可穿戴电子、混合动力汽车、武器系统等领域得到广泛应用。随着电子器件向小型化和高性能化方向的发展,迫切需要具有高储能密度的电介质材料。   为此,研究团队 将氮化硼纳米片( BNNS )与钛酸钡( BT )纳米颗粒的分散液进行混合和抽滤后,在较高温度下处理,一定程度上熔融的 BNNS 将 BT 颗粒紧密包覆,形成复合颗粒 BT@BN 。结合氮化硼的高绝缘性和钛酸钡的高介电常数,降低 PVDF 复合材料的空间电荷密度和电流密度,增强钛酸钡的极化,获得击穿强度( PVDF 基体的 1.76 倍)和电位移( 580 kV/mm 时电位移为 9.3 μC/cm 2 )的显著提高,得到高储能密度( 17.6 J/cm 3 , PVDF 基体的 2.8 倍)电介质储能材料。   该研究工作 得到了国家自然科学基金 、科技部、广东省产学研、先进院相关人才计划等项目资助。