機(jī)械學(xué)院專欄《科苑·星壇》第七期準(zhǔn)時(shí)啟航！本期將為大家介紹張?zhí)煅├蠋?。張老師在通用型FBG形狀感知方案，耳道連續(xù)體機(jī)器人感知方案、形狀感知、力感知等方面取得了多項(xiàng)成果。本期將為本科生提供“基于FBG的腔道感知技術(shù)研究”小微項(xiàng)目。期待同學(xué)們的加入，深入探究科技與生命融合的高新科技，體驗(yàn)醫(yī)工交叉的學(xué)科魅力！
01個(gè)人簡介
張?zhí)煅?992年3月23日生，香港中文大學(xué)博士，上海交通大學(xué)博士后。現(xiàn)任北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院助理教授，博導(dǎo)，北京市青托人才。長期從事醫(yī)工交叉學(xué)科醫(yī)療機(jī)器人科研工作。主持國家自然科學(xué)基金-青年基金1項(xiàng)，參與面上基金1項(xiàng)。子課題負(fù)責(zé)人國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃-智能機(jī)器人重點(diǎn)專項(xiàng)2項(xiàng)，參加農(nóng)業(yè)科技重大項(xiàng)目1項(xiàng)。參與香港研究資助局多項(xiàng)研究計(jì)劃，參與上?？莆软?xiàng)目。相關(guān)標(biāo)志成果在IEEE Sensors Journal、IEEE TMRB等高水平期刊上發(fā)表SCI論文15余篇，累積引用100余次，申請專利15項(xiàng)。獲上海交通大學(xué)“晨星博士后激勵(lì)計(jì)劃”、香港中文大學(xué)優(yōu)秀教學(xué)助理獎(jiǎng)、機(jī)器人學(xué)術(shù)年會優(yōu)秀海報(bào)獎(jiǎng)、獲高校機(jī)器人教學(xué)創(chuàng)新大賽一等獎(jiǎng)指導(dǎo)教師，參編出版《機(jī)器人控制技術(shù)基礎(chǔ)》教材。受邀在國內(nèi)外學(xué)術(shù)會議報(bào)告多次。入選中國儀器儀表學(xué)會-國際科技組織儲備人才，中國機(jī)械工程學(xué)會-醫(yī)工裝備分會委員。BIRob和Robot Learning青年編委，IEEE Sensors Journal等期刊，IROS、ICRA等國際會議審稿人、session chair。
02學(xué)術(shù)成果
1)通用型FBG形狀感知方案
使用多芯FBG光纖重建人體血管形狀，建立了4芯光纖5-FBG傳感陣列、人體血管模型、CT掃描和動(dòng)態(tài)FBG導(dǎo)管插入的綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)?；诼菪龜U(kuò)展法（HEM），開發(fā)了一種優(yōu)化的基于FBG傳感的空間曲線重建算法——改進(jìn)的螺旋擴(kuò)展法（Improved HEM）。根據(jù)曲率為復(fù)雜的空間曲線設(shè)置了不同的采樣間隔。與原始HEM相比，該方法將最大重建誤差降低了15.611%，重建誤差1.3087 mm。
2)耳道連續(xù)體機(jī)器人感知方案
連續(xù)體機(jī)器人通過內(nèi)耳圓窗進(jìn)行淋巴液注射采樣是一種治療耳聾的新興術(shù)式。這一術(shù)式要求連續(xù)體避開鼓膜、聽骨等重要結(jié)構(gòu)，是一項(xiàng)高精度操作，人工操作難以完成。連續(xù)體在中耳段的路徑是一段有扭轉(zhuǎn)的曲線，而且這段路徑空間狹窄，操作危險(xiǎn)性高，需要感知連續(xù)體機(jī)器人的形狀和受力，以避免損傷耳內(nèi)組織而致聾。因此提出了基于FBG的耳道連續(xù)體機(jī)器人感知方案。
3)耳道連續(xù)體形狀感知——中耳路徑
通過跟蹤FBG尖端位置估計(jì)模板曲線形狀，提出了一種針對離散關(guān)節(jié)連續(xù)體機(jī)器人形狀重建的誤差補(bǔ)償策略。基于在模板上的動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)與誤差補(bǔ)償策略，通過跟蹤FBG尖端位置估計(jì)連續(xù)體形狀，模擬FBG傳感器在耳道內(nèi)跟隨連續(xù)體機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡，形狀重建平均誤差為1.2163 mm。
4)耳道連續(xù)體力感知——中耳&穿刺
打印的透明樹脂耳道體模，模擬連續(xù)體機(jī)器人在中耳內(nèi)與骨質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞的場景。在一個(gè)的方形框架內(nèi)側(cè)粘貼PDMS軟膜，模擬內(nèi)耳圓窗龕膜穿刺場景。
03項(xiàng)目介紹
1)項(xiàng)目簡介
基于FBG的腔道感知技術(shù)研究
通過學(xué)習(xí)FBG使用方法及基本原理，探索FBG在自然腔道感知技術(shù)。包括光纖加工集成工藝、感知算法研發(fā)等。
2)所需能力
實(shí)驗(yàn)操作能力
數(shù)據(jù)處理能力
結(jié)果分析能力
團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力
3)相關(guān)事項(xiàng)
項(xiàng)目周期：2~6個(gè)月
所需人數(shù)：1~3名本科生
4)聯(lián)系方式
電子郵箱：tianxuezhang@buaa.edu.cn
04 老師寄語
愿同學(xué)們：
敬畏生命，熱愛科研
用自己多彩的青春
譜寫出奉獻(xiàn)的壯麗詩篇
