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面向人体狭窄空间的刚柔耦合手术机器人及其关键技术
本成果通过研究系列新型刚柔耦合手术机器人，辅助医生实现良好的人机交互及可视化灵巧操作，提高手术的安全性，应用于咽喉、胃部、脊柱、肺部等人体狭窄空间。研究的手术机器人及其相关技术可推广到其他人体自然腔道中环境下机器人辅助医生灵巧操作的微创手术。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、技术分析
微创外科手术具有创口小、出血少、疼痛轻和术后恢复快等优势，目前正在由单孔和多孔手术向经自然腔道的内镜手术方向发展。在人体自然腔道的复杂狭窄空间下，机械臂和人体组织之间极易发生碰撞，导致机器人损坏或患者受到二次伤害。该成果通过研究系列新型刚柔耦合手术机器人，辅助医生实现良好的人机交互及可视化灵巧操作，提高手术的安全性，应用于咽喉、胃部、脊柱、肺部等人体狭窄空间。研究的手术机器人及其相关技术可推广到其他人体自然腔道中环境下机器人辅助医生灵巧操作的微创手术。与现有技术相比，该成果能够大幅提高手术操作的灵活性与安全性，拓展了现有手术机器人的应用范围，目前国际上尚未开发出成熟的产品，因此该成果具有广泛的市场应用前景。本成果在前期开发了手术机器人样机，并开展了尸体实验研究，取得了良好效果。
北京理工大学
2022-08-17
维肝——全球领先的肝癌前期疾病诊断和手术规划领航者
医生重建肝脏三维结构时间：1-2小时 ，效率低 无法自动计算肝体积和自动分段 无法满足临床需求。
一、项目进展
创意计划阶段
二、负责人及成员
姓名
学院/所学专业
入学/毕业时间
刘凯
计算机与电子信息学院/电子信息
2020.9/2024.6
胡思蓉
国际学院/金融数学
2019.9/2023.6
黄康平
计算机与电子信息学院/电子信息
2021.9/2025.6
三、指导教师
姓名
学院/所学专业
职务/职称
研究方向
张学军
计算机与电子信息学院
教授
图像识别
四、项目简介
医生重建肝脏三维结构时间：1-2小时 ，效率低 无法自动计算肝体积和自动分段 无法满足临床需求。团队提出了肝脏诊断医疗辅助云平台新方案。我们有四大核心技术，第一是首创TPS与FFT结合进行肝脏硬度检测，肝脏采用cine-tagging网格标签，空域与频域相结合；第二是基于医学图像的多模态、多特征量的肝脏疾病检测方案，多模态、多特征量融合，有效提高检测准确率，肿瘤检测识别率行业领先高达97% ；第三是FPGA+边缘计算赋能CT数据腹部器官三维重建，建模时间从1-2小时降为1-2分钟；第四是首创 边缘差分检测算法，解决了纤维化肝脏难以快速精确建模的世界难题，建模精度世界领先。目前有发明专利 9项，国际发明专利1项，软著12项。我们与美国南加大、日本岐阜大学、德国布莱梅大学肝脏诊断领域国际知名专家就肝脏纤维化建模、CT数据肝脏器官分割等课题展开合作研究。2021年CSIG图像图形中国行 团队成员刘凯、曹欣燃与指导老师张学军教授同中国科学院蒋田仔、电子科技大学教授陈华富、吉林大学教授王世刚、南开大学教授程明明就“精准目标分割与识别”主题进行交流讨论。美国南加州大学凯克医学院腹部影像科放射学主任Vinay Duddalwar对本项目进行肯定和推荐。我们的肝脏纹理分析方法被RSNA北美放射学会评为“最佳肝硬化成像工具”。我们与6家国内外顶尖医疗院校进行产学研合作研究。
广西大学
2022-08-11
定制个体化人工全髋关节置换手术髋臼制备模板系统
本发明提供了一种定制个体化人工全髋关节置换手术髋臼制备模板系统，包括髋臼定位导向板、深度控制钻头和有色深度指示棒，髋臼定位导向板包括：卵圆窝定位板，根据卵圆窝解剖形状贴附于卵圆窝上；臼底定位板，设置在卵圆窝定位板的外缘上，根据髋臼解剖形状贴附于髋臼软骨面上；深度导向筒，设置在臼底定位板上，对深度控制钻头进行导向及深度限制；深度控制钻头通过深度导向筒在髋臼上钻孔，深度控制钻头的体部设置有突出钻头的限深环，深度导向筒将限深环限制在深度导向筒的端部。有色深度指示棒长度和钻孔深度相同，插入孔内提示深度和方向的作用。本发明模板系统可获得理想髋臼假体安放位置，从而对髋臼假体进行精确安放，进而改善手术效果。
青岛大学
2021-04-13
一种用于网络虚拟手术的网络数据传输方法及系统
本发明公开了一种用于网络虚拟手术的网络数据传输方法及系统，包括：获得网络虚拟手术的工作在线特征，将工作在线特征输入至预训练后的反向传播神经网络获得四个监测输出特征；根据四个监测输出特征计算获得数据压缩率、预测补偿窗口大小、冗余重传次数以及本地插值平滑因子；按照数据压缩率对网络虚拟手术的工作数据压缩后执行数据传输；在网络虚拟手术的数据传输过程中，基于预测补偿窗口大小的卡尔曼预测器补偿延迟，根据冗余重传次数触发冗余重传对抗丢包，将本地插值平滑因子代入插值滤波器平滑网络抖动；将反向传播神经网络与虚拟手术力反馈系统相结合，实现了对网络化虚拟手术中延迟、抖动和丢包问题的自适应调节。
南京工业大学
2021-01-12
基于MEMS传感器和VLC定位融合的双粒子滤波导航装置和方法
本发明公开了一种基于MEMS传感器和VLC定位融合的双粒子滤波导航装置和方法，包括MEMS传感器、INS模块、PDR定位模块、VLC定位模块、测姿粒子滤波器和定位粒子滤波器；本发明在测姿滤波器的设计中，三维姿态误差和三轴陀螺仪漂移作为6维的状态向量。基于惯导机械编排的误差方程作为其系统方程，用于更新粒子状态。观测方程包括加速度计观测量更新和磁力计观测量更新，用于计算粒子权重。测姿滤波器输出VLC接收器的姿态给VLC定位模块以校正姿态的影响。在定位滤波器的设计中，二维平面的位置信息作为系统状态向量，基于行人航位推算的误差方程作为系统方程，而VLC的定位结果则作为定位滤波器的观测方程。
东南大学
2021-04-11
基于MEMS传感器和VLC定位融合的单粒子滤波导航装置和方法
本发明公开了一种基于MEMS传感器和VLC定位融合的单粒子滤波导航装置和方法，包括MEMS传感器、INS模块、VLC定位模块、PDR定位模块和测姿定位单粒子滤波器模块；本发明中基于INS惯导机械编排的误差方程作为融合滤波器的系统方程，用于对粒子群的粒子进行更新。观测方程包括VLC定位信息更新、PDR定位信息更新和磁力计观测量更新，用于计算各个粒子的权重。输出姿态信息给VLC定位模块和PDR定位模块。本发明首次在VLC定位领域使用融合测姿准确估计VLC接收器的姿态信息，解决VLC定位容易受接收器姿态影响以及在光信号被遮挡情况下定位不连续的问题，并消除姿态对VLC定位的影响。
东南大学
2021-04-11
移动机器人的多脉冲神经网络控制器导航控制方法
本发明公布了一种移动机器人的多脉冲神经网络控制器导航控制方法，属于移动机器人目标点趋近自主导航控制器所属领域，用于移动机器人的导航控制。其技术方案是：本发明包括目标点趋近控制器、沿墙行走控制器、避障行为控制器，控制器中采用了脉冲神经网络，在神经网络中同时融入时空信息。本方法在不同条件下设定各控制器权值，并根据不同控制器的权值顺序作为控制器激活与否的判别顺序，通过控制器激活及转换条件的使用,实现各控制器之间的相互转换。本发明通过神经网络的在线训练，实现机器人的在线自主学习，与先前的基于模块化的控制器相比，控制策略简便易行，通过各控制器之间的转换，更加有效、高精度地控制移动机器人实现目标点趋近导航控制任务。
河北师范大学
2021-04-27
在复杂环境下空中无人机和地面无人车自主导航系统
成果简介项目负责人在美国多年工作期间主持和参加了路面无人车的导航系统设计，（美国国防部陆军研究实验室的项目编号： DAAD 19-01-2-0012）， 负责开发了采用激光测距器的反映式导航系统， 无人车可以实时地应对环境中的变化， 修正预先规划的轨迹。 该成果在美国国防部项目进度汇报中获得了很高的评价， 相关的研究成果发表在国际顶级的机器人期刊上。 另外还开发了模拟人脑处理信息的四层模型， 并将之运用于图像识别， 开发了通用的识别系统。 解决目前大多识别器只对独立训练的目标有识别力的
安徽工业大学
2021-04-14
一种席夫碱类多功能荧光探针及其制备方法和应用
本发明公开了一种席夫碱类多功能荧光探针及其制备方法和应用，其结构式如下：所述荧光探针在体积比为50:1～60:1的二甲基亚砜?水溶剂体系中，利用荧光光谱去分别检测识别Fe3+与Hg2+，其优点是：对Fe3+和Hg2+的识别都有良好的选择性，抗干扰能力强，具有较好的传感性质，检测限低，检测灵敏度高；该探针分子在溶液中具有较强的荧光，加入Fe3+之后，溶液颜色由黄色变成无色；加入Hg2+后，溶液颜色由黄色变成淡黄色；同时加入Fe3+和Hg2+后，溶液颜色由黄色变为浅黄色；可达到裸眼识别的效果；所述荧光探针可以很好的应用于环境污染或生物体内铁离子及汞离子的检测。
东南大学
2021-04-11
一种荧光分子探针及其在硫化氢检测中的应用
本发明公开了一种荧光分子探针及其在硫化氢检测中的应用，该荧光分子探针的结构为R1-N3，其中，R1为具有聚集诱导发光性能的基团。原理为该含叠氮官能团的分子由于叠氮的猝灭作用在溶液中或者聚集态均不发光，而利用硫化氢对叠氮官能团的还原后生成的含氨基的分子则呈现AIE的特性，从而实现聚集态下对硫化氢浓度的检测。原理为由于聚集态下残留的叠氮基团会导致整个聚集体的荧光猝灭，所以探针分子的发光只能在叠氮基团大部分被还原后才能被“打开”，从而实现了通过调控探针分子的浓度得以调控检测限和有效检测范围。
浙江大学
2021-04-11