1肌电传感器项目设计需求介绍.docVIP

1.肌电传感器项目设计需求介绍 基于生理信号（脑电、肌电）、惯性系统等多源信息融合的人机交互应用与研究，越来越成为康复、助残等服务型机器人领域的研究趋势与热点问题。但是其中的关键性技术，如肌电信号传感器，严重制约着康复机器人的普及应用，因此提出对肌电信号传感器设计的需求。 2.功能性电刺激系统项目 功能性电刺激（functional electrical stimulation，FES）作为一种神经接口技术，因其操作简单、对患者损伤小，而成为目前康复领域的一个研究热点。可通过预先设定的程序来刺激一组或多组肌肉，诱发肌肉运动或模拟正常的自主运动，以达到改善或恢复被刺激肌肉或肌群功能的目的。而目前的大多数FES康复系统尚存在智能化低，便携性差等缺点，无法达到精准有效康复效果。因此，提出了功能性电刺激系统的设计需求。 3.腔镜手术机器人的精准控制方法研究 危害人类健康的疾病多发生在人体腔道内，临床中医生通常借助于内窥镜，在可视条件下完成抓取、切割、缝合等手术操作，达到疾病治疗的目的。由于这些临床操作的对象是人体组织，具有高风险性，因此对于操作精度要求很高。本项目将在研究组腔镜手术机器人的系统平台上，研究主从式手术机器人的精准控制方法，具体包括：研究主端人机交互设备与从端腔镜手术机器人工作空间及自由度的映射方法，实现主从端异构条件下的操作指令传递；研究缝合、打结等手术任务的空间轨迹描述方法，实现对手术操作的分解与表达；研究腔镜手术机器人的精准实时控制方法，保证手术机器人定位准确且具有高的时效性。通过本项目的研究，能够让项目承担人熟悉和掌握腔镜手术机器人控制的整体框架，并在此基础上能够针对特定的手术任务深入分析和研究精准控制的实现方法。 4.移动机器人智能控制系统设计 路径规划研究是机器人研究领域中的一个重要分支，也是机器人导航中最重要的任务之一。针对二维环境下的机器人的轨迹规划问题，项目拟提出一种基于动态运动基元（DMPs）的路径规划方法，并利用该方法对机械臂的末端轨迹进行控制。其主要思想是利用一个指定的、稳定行为的动态系统与加入的其它项来使得其能够跟踪一些感兴趣的轨迹。具体的研究思路如下：首先通过示教的方法，提供机械臂的想要的运动轨迹，并将其作为DMPs算法的学习样本。在此基础上，通过参数优化方法，训练获得DMPs算法的模型参数，从而实现路径跟踪。 本项目拟采用带有操作空间控制器（OSC）的三连杆臂模型作为实验验证平台。在Python中，利用DMPs算法实现机械臂末端书写数字或字母的仿真，从而验证其可行性。 5.六自由度机械臂轨迹规划方法研究 随着社会科技水平的发展，机器人应用水平几乎成为了衡量一个国家自动化水平的重要标志，而机械臂是机器人系统的典型代表。因此，对于机械臂的研究，变得尤为重要。针对六自由度机械臂的无障碍的运动轨迹的规划，提出了与机器人运动相关的正运动学和逆运动学的方法。采用已知的实物机械臂的初始位姿和相应的关节角及相关参数，遵循D-H法建立六自由度机械臂关节的坐标系，建立D-H模型。建立适于该机械臂的运动学方程，通过实例仿真点到点的运动轨迹,任意选取机械臂最终运行的关节角，运用Matlab软件中的Robotics工具箱仿真方法验证正运动学和逆运动学方式得到的结果是否一致。通过理论推导得到的结果通过仿真验证，再通过Matlab软件中的Robotics工具箱仿真得到相应关节角时的机械臂的模型及相关的参数、矩阵和关节在三维空间，以及三个平面内的工作空间，最终得出机械臂在初始点与终点之间的末端执行器的运动轨迹，完成该论文。 6.皮肤的太赫兹成像探测技术研究 近年来，由于电磁辐射增多等因素导致了癌症发病率逐年攀升，其中皮肤癌等恶性肿瘤疾病对社会的危害尤为严重。在当前的医疗条件下，皮肤癌的检测主要依赖医生经验和切片观察，无法提早诊断癌变信息，导致了过高的死亡率，因此对皮肤癌的早期诊断是学术界的迫切需求。 太赫兹成像技术是信息科学领域的前沿热点。太赫兹波处于水、DNA、氨基酸等物质的特征吸收谱内，可以更为准确的获得这些重要生物物质的含量变化，可望实现对癌变组织的提早诊断。利用太赫兹波对皮肤进行成像探测研究,将有可能为皮肤类疾病的诊治提供革命性的手段。 本项目我们拟从皮肤样品入手，从非侵入式检测的需求出发，通过采用基于电子学的成像及光谱探测方法，分析皮肤组织结构及病变组织的特征尺度、物质特性对太赫兹波的反馈响应规律，开发皮肤的太赫兹二维高分辨成像及皮下探测技术，为未来可能的医疗应用扫清障碍、提供新的技术手段。 7.77GHz微带天线阵列综合与旁瓣抑制算法研究 单片微波集成电路技术的发展，为传感器射频前端的自主研发设计提供了途径和方法。77GHz频段是毫米波雷达主要的工作频段，也是民用小型化雷达发展方向。天线设计需要考虑增益、波束