機械學院專欄《科苑·星壇》第七期準時啟航！本期將為大家介紹張天雪老師。張老師在通用型FBG形狀感知方案，耳道連續體機器人感知方案、形狀感知、力感知等方面取得了多項成果。本期將為本科生提供“基于FBG的腔道感知技術研究”小微項目。期待同學們的加入，深入探究科技與生命融合的高新科技，體驗醫工交叉的學科魅力！
01個人簡介
張天雪，女，1992年3月23日生，香港中文大學博士，上海交通大學博士后。現任北京航空航天大學機械工程與自動化學院助理教授，博導，北京市青托人才。長期從事醫工交叉學科醫療機器人科研工作。主持國家自然科學基金-青年基金1項，參與面上基金1項。子課題負責人國家重點研發計劃-智能機器人重點專項2項，參加農業科技重大項目1項。參與香港研究資助局多項研究計劃，參與上海科委等項目。相關標志成果在IEEE Sensors Journal、IEEE TMRB等高水平期刊上發表SCI論文15余篇，累積引用100余次，申請專利15項。獲上海交通大學“晨星博士后激勵計劃”、香港中文大學優秀教學助理獎、機器人學術年會優秀海報獎、獲高校機器人教學創新大賽一等獎指導教師，參編出版《機器人控制技術基礎》教材。受邀在國內外學術會議報告多次。入選中國儀器儀表學會-國際科技組織儲備人才，中國機械工程學會-醫工裝備分會委員。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學術成果
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掃描和動態FBG導管插入的綜合實驗系統。基于螺旋擴展法（HEM），開發了一種優化的基于FBG傳感的空間曲線重建算法——改進的螺旋擴展法（Improved HEM）。根據曲率為復雜的空間曲線設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)耳道連續體機器人感知方案
連續體機器人通過內耳圓窗進行淋巴液注射采樣是一種治療耳聾的新興術式。這一術式要求連續體避開鼓膜、聽骨等重要結構，是一項高精度操作，人工操作難以完成。連續體在中耳段的路徑是一段有扭轉的曲線，而且這段路徑空間狹窄，操作危險性高，需要感知連續體機器人的形狀和受力，以避免損傷耳內組織而致聾。因此提出了基于FBG的耳道連續體機器人感知方案。
3)耳道連續體形狀感知——中耳路徑
通過跟蹤FBG尖端位置估計模板曲線形狀，提出了一種針對離散關節連續體機器人形狀重建的誤差補償策略。基于在模板上的動態實驗與誤差補償策略，通過跟蹤FBG尖端位置估計連續體形狀，模擬FBG傳感器在耳道內跟隨連續體機器人的運動軌跡，形狀重建平均誤差為1.2163 mm。
4)耳道連續體力感知——中耳&穿刺
打印的透明樹脂耳道體模，模擬連續體機器人在中耳內與骨質結構發生碰撞的場景。在一個的方形框架內側粘貼PDMS軟膜，模擬內耳圓窗龕膜穿刺場景。
03項目介紹
1)項目簡介
基于FBG的腔道感知技術研究
通過學習FBG使用方法及基本原理，探索FBG在自然腔道感知技術。包括光纖加工集成工藝、感知算法研發等。
2)所需能力
實驗操作能力
數據處理能力
結果分析能力
團隊協作能力
3)相關事項
項目周期：2~6個月
所需人數：1~3名本科生
4)聯系方式
電子郵箱：tianxuezhang@buaa.edu.cn
04 老師寄語
愿同學們：
敬畏生命，熱愛科研
用自己多彩的青春
譜寫出奉獻的壯麗詩篇
