摘要：从信噪比、电极参数选择等角度,研究拉普拉斯电极在脑电应用中的可行性,并且设计了一种用于视觉诱发电位检测的有源拉普拉斯电极。文中利用脉冲信号刺激试验动物视网膜,参考电极放置在一侧耳后乳突处,有源电极固定在枕骨粗隆处,可以检测到视觉电诱发电位,效果良好。

摘要：创伤性脊髓损伤(SCI)通常会导致大脑皮质发生继发性损害,造成神经元凋亡或萎缩。基于体素的形态学(VBM)技术凭借其无创性、精确性的优点,已在SCI患者大脑微观结构变化的研究中得到了广泛应用。本文主要从损伤后皮质萎缩情况及其与患者临床表现间相关性的横向研究结果,损伤早期进行性神经退变的时空模式及其对患者临床结果预测能力的纵向研究结果,损伤持续时间(亚急性、慢性等)、损伤严重程度(完全性、不完全性等)、临床康复情况(感觉运动功能、神经性疼痛等)等因素对研究结果的不同影响这3个方面对VBM在SCI中的研究进展进行综述,并指出未来研究应进一步提高VBM技术的可靠性,同时完善研究方案的设计,以促进VBM在脑功能探索和SCI康复治疗中的作用。

摘要：目的研究出独特的数字化骨科手术新方法 ,广泛应用于脊柱外科手术、骨关节创伤治疗、韧带重建修复、骨肿瘤切除重建、骨关节严重畸形矫正等骨科各分支领域,探讨数字化骨科手术的特点和临床效果,以期运用现代计算机辅助技术和图像分析处理技术提高骨科疾患诊治水平。方法按反求工程的基本原理,通过CT/MRI扫描获取患者骨骼的二维图像资料,采用计算机辅助三维重建技术建立骨关节解剖模型,将骨关节解剖模型输入计算机辅助设计(computer assisted design,CAD)软件进行精确分析,进一步采用先进制造技术——快速成型(rapid prototyping,RP)技术制作骨关节原型并进行实物原型分析,而后将骨关节解剖模型输入计算机进行外科手术过程的设计和预演,合适内固定材料的选择以及基于CAD-RP技术外科手术辅助模板、个性化植入物的制作等,最后精确实施骨科手术。结果采用该方法治疗123例骨科疾患,在以下临床数字骨科学领域获得成熟经验:(1)计算机辅助骨关节畸形精确数字化矫形;(2)计算机辅助设计个性化假体:如全膝、全髋、半骨盆等;(3)计算机辅助前、后交叉韧带重建;(4)计算机辅助特殊疑难假体置换:如发育不良性髋脱位假体置换及翻修手术、髋臼发育不良并骨性关节炎全髋置换手术等;(5)计算机辅助特殊疑难骨折、关节内骨折以及陈旧性骨折的复位固定等;(6)骨肿瘤个性化切除的设计、结构与功能重建;(7)脊柱侧弯的个性化矫形设计与精确实施;(8)脊柱后凸的个性化矫形设计与精确实施;(9)计算机辅助齿状突骨折复位固定;(10)计算机辅助寰枢椎后路内固定的手术设计和精确置钉技术;(11)计算机辅助颈椎椎弓根的形态分析、测量与精确置钉技术。结论借助现代计算机技术和先进制造技术,术者可以通过CAD、骨关节原型制作、计算机辅助手术设计和预演、个性化辅助手术模板及个性化骨缺损修复植入物制作等手段精确实施骨科手术,实现骨科手术的数字化、个性化和精确化,从而进一步提高手术安全性,改善临床效果。

摘要：本文设计了一种用于下肢功能障碍患者康复治疗的外骨骼机器人。根据外骨骼机器人的功能与工作原理,分析了其结构组成与设计过程中的关键问题。并从仿生学角度为外骨骼机器人配置自由度,设定关节活动范围及连杆尺寸,对机械结构进行了初步分析与优化设计。为进一步的研究、分析、设计工作打下了基础。

摘要：目的针对现有上肢康复训练系统提供视觉和触觉反馈无法关联的问题,本文以自主研发的末端牵引式上肢康复机器人为基础,研究基于力跟踪的视觉与触觉反馈融合技术及其对于上肢训练的效果。方法在虚拟环境中构建力学模型的基础上,本文设计两种与视觉反馈融合的触觉反馈,分别为两物体间靠近时的排斥力以及物体在介质平面移动时的摩擦力,进而采用基于力跟踪的机器人控制算法将虚拟环境中构建的力反馈通过操纵杆传递给用户。招募8例健康受试者,分别在有无反馈融合模式下进行对照训练。在训练过程中采集受试者与系统的实际和期望力反馈,以及三角肌前束、三角肌后束、肱二头肌和肱三头肌的表面肌电信号。计算有反馈融合模式下期望与实际力反馈之间的均方根误差,用于表征基于力跟踪的多感觉反馈融合效果。计算两种模式下的肌电积分值(i EMG)和单位时间内肌电幅值(EMG/T)以探究融合反馈技术对上肢运动训练的影响。结果在有反馈融合模式下,实际与期望交互力反馈的均方根误差为(0.757±0.171) N;肱二头肌、肱三头肌、三角肌前束和后束的i EMG均显著大于无反馈融合模式下(|t|> 7.965, P 6.363, P <0.001)。结论设计的上肢康复机器人训练系统可以精确地将虚拟环境中构建的力反馈传递给用户,通过视觉与触觉融合增加机器人系统对于训练者外周神经功能的刺激,促使训练者付出更多的努力。基于力跟踪的视觉与触觉反馈融合技术的优势在于可以在虚拟环境中自由构建力学模型,力反馈模式不受空间位置的限制,且可以在同一位置叠加两种以上的力学模型,从而使力反馈效果与虚拟环境中的视觉反馈更加匹配,激发训练者的运动康复兴趣,增强人机交互体验感。

摘要：由活性生物体和软材料骨架构成的生物混合机器人能够响应外部激励并且智能地应对复杂环境,受到越来越多的关注,已成为机器人领域的研究热点和学术前沿.本文构建了一种骨骼肌驱动的类弹簧生物混合游泳机器人,它在电刺激作用下可以实现单向游动.该生物混合游泳机器人由类弹簧软骨架、环状骨骼肌生物软体驱动器和薄膜鳍结构组成.系统的实验研究表明,所培养的环状骨骼肌生物软体驱动器在电刺激下可产生较大的收缩变形和主动收缩力,所组装制备的类弹簧生物混合游泳机器人在电刺激下可在液体环境中实现单向游动前进.这些结果将为设计复杂的生物混合机器人提供科学依据,未来在药物输送、原位活检等医疗健康领域具有重要应用前景.

摘要：针对无人机电力巡检场景下,线路故障检测的识别速度和识别精度低的问题,提出了一种改进YOLOv5的电力故障检测方法。结合YOLOv5算法基础,在颈部网络中采用轻量化模块,优化了网络结构,减少了网络参数和模型计算的复杂度;替换原模型中的损失函数,进一步提高模型的检测准确性。通过在骨干网络中加入CA注意力机制,使得模型能更准确地识别目标。结果表明,优化后的算法在故障检测数据集上的平均精度均值达到74.8%,相较于YOLOv5模型的平均精度均值提高了4.6%,模型参数量降低了4.2%,检测速度提高了5.3 FPS,总体效果有了明显提升。

摘要：关节驱动器是外骨骼机器人的核心组成部分,目前传统的刚性驱动器的缺点是:体积大、能耗多以及无法避免外界冲击。为此该文提出一种全新的柔性变刚度驱动器,其基于弹簧的刚度控制,并对此柔性机构进行了理论验证,结果表明全新的柔性变刚度驱动器很好地解决了传统刚性驱动器的主要缺点。

摘要：针对滚动轴承故障信号降噪的问题,提出了一种基于优化麻雀搜索算法和变分模态分解的降噪方法。该方法利用优化麻雀搜索算法在既定范围内对变分模态分解的相关参数进行寻优,得到输入信号的最佳分解结果,根据时域相关系数选择有效的分量重构输入信号,从而实现对输入信号的降噪,通过滚动轴承的仿真故障信号和实际故障信号两方面分别验证该方法的有效性。结果表明,该方法相较于传统的变分模态分解方法拥有更好的降噪效果。

摘要：近年来,高集成、多功能、微型化的电子皮肤器件备受研究者的关注。其中,可穿戴设备具有轻便、柔性、检测人体及环境信息等优势,是柔性电子领域极具发展潜力的器件。为了制备高性能的可穿戴器件,与其相关的材料制备、器件设计、多功能集成等方面得到研究。石墨烯作为一种优异的导电材料,广泛应用于柔性电子领域。特别地,激光诱导石墨烯的发现为可穿戴设备的设计和制备提供了一个单步加工的策略。本文主要从激光诱导石墨烯的制备工艺、应用于可穿戴设备的单模态传感器件、多功能器件三个方面对最新研究进行综述,最后进行总结和展望。