一个在血管中游泳的机器人

一个在血管中游泳的机器人

一、在血管中游走的机器人(论文文献综述)

李俊明[1](2021)在《纳米网络中基于生物信息梯度的混合分子定向通信技术研究》文中认为分子通信(MC)是利用生化信号,在自然和人工合成的纳米网络之间实现信息交换的一种通信方式。其中,分子定向通信技术可以应用在生物医学中的目标物质检测、智能药物输送。现有文献中,普遍采用基于多引诱剂、多中继的方式实现定向通信控制算法,该方式具有靶向性强的优点,适合的场景多在小区域、纳米机短距离控制上,但是实现的复杂度较高,因此研究设计复杂度低的基于趋化效应的定向通信控制算法具有重要的意义。这些年,通过对趋磁细菌的研究,发现它的一些特性很适用在生物医学上的靶向治疗,研究基于趋磁效应的定向通信控制算法具有重要的意义,趋磁效应的使用场景主要集中在大区域、纳米机长距离控制上。基于上述场景,本文研究新的定向通信技术,解决现有算法的作用范围有限,设计复杂度高的问题。本文主要的研究内容与贡献如下:1.针对趋化效应研究中,现有的多中继算法实现复杂度高等问题,提出基于群聚感知的定向通信控制算法,一方面减少纳米机、中继实现的复杂度,并且与现有的多中继算法相比,具有高效、稳定、节约资源的优点。2.研究趋磁效应下的纳米机动力学问题,修正Langevin方程,在血管环境下,提出基于趋磁效应的定向通信控制算法,并进行性能分析。3.针对趋磁效应与趋化效应的优点,提出基于混合梯度的定向通信控制算法,该算法相比基于趋磁效应的定向通信控制算法,具有更高的纳米机到达率等性能指标。4.针对基于混合梯度的定向通信控制算法中,目标释放引诱剂影响范围有限的问题,提出了基于中继的混合梯度定向通信控制算法,该算法具有较快的收敛速度、较高的纳米机到达率等优点。根据上述的研究表明,本文提出的基于群聚感知的定向通信控制算法在小区域扩散环境中具有良好的性能;基于中继的混合梯度定向通信控制算法在长距离传输上具有快速、准确的特点,在实际的药物传输等场景中有实际的应用场景。

周静[2](2020)在《面向多目标离散优化的群智能算法研究及在云计算调度优化中的应用》文中提出随着云计算的发展及普及,提升整体的资源管理及运营效率、优化投资已成为关键。在云计算应用环境中,资源和任务调度需要考虑多种异构资源以及复杂多变的应用需求,同时兼顾各种性能需求,包括数据中心的整体能耗、资源利用率、经济效益、用户服务质量等等。这些问题通常相互关联,相互促进或抑制,不能使用简单的权重赋值的方式来解决。因此云计算调度问题具有离散优化和多目标优化的共同特征,很适合采用优化算法来求解。但云计算环境中资源的异构性、应用的多样性和动态性,以及多重约束及多重优化目标要求,对优化算法提出了更高的要求,并需要确保优化算法的高可靠性、稳定性和可扩展性。本文重点对新型群智能算法进行研究,并应用于解决云计算环境中的多目标离散优化问题。本文的主要研究工作包括:1)研究新型入侵肿瘤生长优化算法ITGO(Invasive Tumor Growth Optimization),对基础的ITGO算法进行优化设计,并扩展到离散化空间,使之可用于求解离散问题。ITGO算法是本实验室提出一种基于肿瘤细胞生长机制的新型群智能算法,通过生长细胞、入侵细胞、休眠细胞、死亡细胞等四类细胞在营养环境中的相互转换及迁移来求解优化问题。针对ITGO算法存在的搜索效率问题,本文对细胞转化策略、细胞生长策略和步长策略的进行优化设计,使ITGO算法具有更高的搜索效率,与粒子群算法PSO、遗传算法GA、差分进化算法DE等经典优化算法相比,改进后的算法ITGO+具有更好的收敛度。在此基础上,本文提出了离散化D-ITGO算法,通过设计细胞个体的映射方案,用于离散解空间的搜索过程,将算法映射到离散化解空间。与ITGO算法相比,D-ITGO算法不但拥有更高的搜索效率和搜索性能,而且可应用在求解云计算任务调度问题上,与其他任务调度算法相比,D-ITGO算法也具有较优的时间优势。2)设计实现了面向多目标优化的有血管入侵肿瘤生长优化算法VITGO(Vascular Invasive Tumor Growth Optimization)。针对通用多目标优化的特点,本文在ITGO算法的基础上,重构了整个肿瘤细胞种群的生长模型,借鉴肿瘤细胞的有血管生长机制,使用血管引导肿瘤细胞生长,并根据一般性的多目标优化问题的特点,定义血管的类型以及生长模式,同时重新设计了各类细胞的搜索方式、转化模式、初始化策略,以配合血管单元的生长,使之可用于求解一系列的多目标优化问题。为了提升算法效率,本文提出了更有效的边界判定与检测、帕累托前沿端点的检测与利用、去除高度相似的帕累托解等方案,有效提升了算法的搜索效率,避免冗余计算。在大多数基准测试函数上,VITGO在帕累托前沿的求解上均优于目前经典和最新的多目标优化算法。3)设计并实现了一种基于混合优化的萤火虫群算法HGSO(Hybrid Glowworm Swarm Optimization),求解云计算任务调度问题。针对原有萤火虫群算法GSO收敛速度慢、易陷入局部最优解的缺陷,本文提出混合优化HGSO算法,结合群智能算法搜索速度快、范围广的优点和进化算法优胜劣汰/收敛速度快的优点,并设计了三个针对性的改进策略,包括基于精英个体衍生的优胜劣汰策略、基于萤火虫群近邻模型的量子跃迁策略、以及全随机游走策略,使算法具有更高的收敛速度,并能及时跳出局部最优解。在应用于云计算任务调度问题中,HGSO算法具有较快的收敛特性,且找到的云计算任务调度策略(最优解),相比其他算法,在优化目标即最大任务完成时间Makespan上具有12%-35%不等的性能优势。4)设计实现了面向虚拟机调度优化的多目标入侵肿瘤生长优化算法VMITGO(Virtual machine consolidation oriented Multi-objective Invasive Tumor Growth Optimization)。本文借鉴肿瘤细胞的无血管生长模型,设计了不同种类细胞之间的转化、各向生长的搜索模式,构建了一个求解多目标优化问题的基础计算框架MITGO,并应用于求解虚拟机整合问题。根据虚拟机整合问题的多目标优化需求,本文设计了兼顾能耗、虚拟机迁移、负载均衡等多个目标的优化函数,并提出了半初始化方案及两种虚拟机替代方案,减少虚拟机迁移数目和迁移时长,降低数据中心的能耗、实现负载均衡。在Google Trace Data数据集上的实验结果表明,基于多目标优化算法本身的各向搜索及个体跟随生成方案,具有较好的搜索效率;VMITGO算法在能耗、虚拟机迁移数目、负载均衡三个指标上表现良好,综合表现优于对比算法。本文的主要工作是研究新型的群智能优化算法,并应用于解决云计算应用场景中的优化问题。在未来的工作中,将会对入侵肿瘤生长优化算法ITGO算法等群智能算法进行深化研究,以适应未来的更为复杂应用场景中的云计算环境下的应用问题,以及其他应用场景下更多的现实应用问题。

陈卓雅[3](2020)在《纳米物联网中的机会路由机制研究》文中认为近年来,纳米通信和纳米网络的不断发展为物联网在纳米领域提供了技术支持,许多纳米节点组合起来监控复杂的环境并将信息传至因特网网关构成了纳米物联网的通信范式,特别是在人体心血管检测系统中,这种通信范式占据重要优势。然而这种人体内的健康检测存在重要挑战:首先,在复杂的移动环境中,纳米节点的运动增加了网络通信的不稳定性,降低了数据包的链路质量;其次,由于纳米节点的尺寸特点,不具有诸如GPS等位置感知设备,无法定位网关节点,确定数据包的转发方向;最后,人体介质导致高通信能耗,在没有外界充电的情况下纳米网络生命周期短。因此,本文针对人体心血管系统的应用场景,提出了基于相对位置感知的机会路由协议(Relative Position Awareness Based Opportunistic Routing Protocol,RPAOR)和基于移动感知的机会路由协议(Mobile Awareness Based Opportunistic Routing Protocol,MAOR),网关节点的探测包借助人体血流引导标识相对位置信息,充分利用无线广播的优势,采用机会路由机制,数据包的传输路径由链路质量决定,实现移动纳米网络中信息的可靠传输。本文主要从机会路由候选节点集的选择机制(Candidate Relay Selection,CRS)和优化两个方面,结合纳米节点和人体心血管应用场景的特点对纳米物联网中的机会路由机制进行研究,主要的研究内容包括:1.在候选节点集的选择方面,利用网关节点周期性发送的探测包,结合人体血管应用场景的移动特点,提出了RPAOR协议,量化节点的相对位置信息,利用该信息选择候选节点集。候选节点集中的节点根据自身不同参数(能量捕获率、剩余能量、相对位置信息)按优先级进行排序,成功接收到数据包的候选节点按优先级顺序广播确认包,接收到确认包且在候选节点集合中的节点停止退避等待确认包的发送。通过仿真实验与Flooding、Random协议从包传输成功率、吞吐量、传输时延、传输能耗四个方面进行比较,实验证明了RPAOR协议在包传输成功率、传输能耗、吞吐量方面的优越性,在时延方面与Random协议相比有较大优越性,而相较于Flooding协议,由于候选节点集的退避转发机制造成了数据包的传输时延,RPAOR协议的优势不明显。2.为了提高转发节点的数据包传输效率,减少节点移动性对RPAOR协议传输效率的影响,对CRS进行了优化,提出了MAOR协议。在人体血管中由于血液的引导,纳米节点整体呈现一定方向性移动,但人体的运动性、细胞的撞击和阻挡使得纳米节点的运动并非保持平稳均匀,为了获得纳米节点的运动状态,我们在量化节点相对位置信息的基础上建立移动梯度模型,选择移动性更优的节点作为候选节点集,同时将中继节点周围节点的相对位置信息列入候选节点集优先级排序标准使得候选节点集中最接近网关节点的候选中继节点首先进行数据包的转发,MAOR协议在符合移动性要求的前提下兼顾距离因素进行数据包转发,通过仿真实验与RPAOR、Random、Flooding协议从包传输成功率、吞吐量、传输时延、传输能耗四个方面进行比较,在时延、包传输成功率、吞吐量均占优势,但MAOR协议的能耗由于移动梯度模型的建立有所增加,并且随着节点密度的增加增长速度较快。

葛鑫[4](2020)在《分子通信中的定向通信机制研究》文中研究表明分子通信(Molecular Communication,MC),是一种利用生物或化学信号在微观通信实体之间进行信息交换的技术。分子通信的信号载体通常是纳米尺度下的生物、化学分子或是人造纳米机器,多个微观通信实体之间使用上述信号载体的通信方式可以实现纳米网络。纳米网络有巨大的潜在应用价值,生物医学领域中的一些应用,例如药物定向投递,就可以通过纳米网络来实现,这对纳米网络中的纳米机器提出了能够定向通信的要求。由于分子通信系统中的信道常常是扩散和漂移信道,并且信息载体通常具有随机移动的特性,这一要求往往难以满足。定向通信机制是诸多生物医学领域应用的关键技术之一,本文针对分子通信中的不同的定向通信机制进行了研究,取得了一定的研究成果,同时也针对宏观尺度下的物理仿真平台进行了完善。本文的主要研究内容和贡献如下:1.在前人工作基础上研究了基于趋化效应的多跳中继策略,分析此策略的优点和不足之处。此策略使用中继节点扩大目标的影响范围,在更短的时间内使更多的纳米机能够检测到目标,解决了目标检测应用中检测速度慢、检测率低的问题。通过仿真实验,验证了它的有效性并分析了它的不足之处。2.提出了基于纳米机通信的协同算法。该算法通过纳米机自身携带引诱物质,在检测到目标释放的引诱物质时能够释放自身携带的引诱物质,使周围纳米机能够更快检测到目标,同时避免了中继节点的定位部署等问题。通过仿真实验验证了此协同算法的有效性,取得了比多跳中继策略更好的效果。3.提出了基于辅助定位节点加速算法。此加速算法在假设能够点对点通信的情况下,通过辅助定位节点的位置信息来加速纳米机的目标检测过程。通过仿真实验验证了此算法的有效性,以及系统中相关参数对系统性能的影响。4.本文建立了基于趋磁效应的分子定向通信模型,通过对模型的数学推导,计算了接收机处观察到磁性纳米粒子数量随时间变化的概率表达式及对应误码率,并仿真验证了基于驱磁效应的分子定向通信机制的有效性。建立了基于趋光效应的分子定向通信模型,讨论了入射光强度、光线波长对通信性能的影响,仿真验证了基于趋光效应的分子定向通信模型的有效性。5.在前人工作基础上,完善分子通信宏观尺度物理仿真平台。在此平台上接入了新传感器,开发了新的软件工具,使得在此物理仿真平台上能够对多跳中继策略和基于趋光效应的分子定向通信进行宏观尺度下的物理仿真实验。在宏观尺度下能够通过此物理仿真平台快速地验证分子通信理论。仿真结果表明本文中的多跳中继策略、纳米机通信的协同算法、基于辅助定位节点的加速算法、基于驱磁效应和趋光效应的分子定向通信都能够不同程度地提高系统的可靠性和效率。同时完善了宏观尺度下的物理仿真平台,能够对其中一些研究在宏观尺度下进行物理仿真实验验证。

母小冬[5](2020)在《基于扩散的分子通信信道模型的通用建模方法和信号检测方法的研究》文中研究指明分子通信是构建纳米机器网络(纳米网络)最可行的通信方案之一。基于分子通信构建纳米网络将拓展纳米机器群体的能力,给生物、医疗、国防和工业等诸多领域带来创新性的进步。其中,基于扩散的分子通信,由于能耗低、简单易实现等优点,是最受关注的分子通信方案。目前,分子通信的研究主要集中在理论研究方面,其中信道模型是分子通信理论研究的基础。尽管领域内现已提出多种基于扩散的分子通信信道模型的建模方法,但是经大量文献调研发现,基于扩散的分子通信仍然缺少通用的信道建模方法。此外,在一些充满前景且重要分子通信应用,如精准药物输送,需要纳米机器在移动中进行通信。由于纳米机器运动具有随机性,使得移动分子通信中接收信号更加复杂和难以确定,这为信号检测带来许多难题。加上纳米机器尺寸有限,其计算能力也是非常有限,所以移动分子通信亟需一种性能良好、计算复杂度低的信号检测方法。本文针对以上两个问题开展研究,本文主要的创新性工作包括两个:(1)提出基于扩散的分子通信信道模型的两个通用建模方法。本文从牛顿第二力学定律出发,对信息分子进行受力分析,得到受力方程-广义Langevin方程。并通过证明布朗运动和白噪声的关系,严谨推导受力方程的数学理论工具-Ito?随机微分方程,即第一个通用建模方法,用数学理论表达不同情况作用下复杂扩散过程的物理规律。本文还从概率论和马尔可夫过程出发,推导出信息分子位置概率密度函数的微分方程Fokker-Planck方程,即第二个通用建模方法,用微分方程描述各种形式下信息分子扩散过程的物理现象。此外,本文也证明Ito?随机微分方程和Fokker-Planck方程的等价性。在上述理论工作的基础上,本文提出三个实例,对每一个实例使用所提出的两个方程,通过两种方法求解的正确性验证所提两个方程的有效性和先进性。本文还通过大量蒙特卡洛仿真实验,对三个实例分别进行基于Ito?随机微分方程的信息分子随机运动仿真实验和基于Fokker-Planck方程的理论曲线模拟仿真实验,通过两种仿真实验所得曲线一致性来验证所提两个方程的有效性。(2)提出低复杂度自适应的信号检测方法。根据接收信号的凸度特征,本文提出一个数学公式理论分析和量化接收信号的局部最大凸度指标。该指标在接收信号受到码间串扰和噪声影响下,可以自适应距离的变化,能正确对接收信号进行判别。大量蒙特卡洛仿真实验验证所提方法是有效的。同时所提方法计算复杂度为O(n),所提出的方法具有计算复杂度低、检测性能良好的优点。本文工作通过严谨的理论推导和数值仿真实验,详细地阐述和证明Ito?随机微分方程和Fokker-Planck方程是两种等价的通用信道建模方法。该工作对分子通信领域的意义类似于麦克斯韦方程组为电磁波通信提供理论框架和通用建模方法一样,将提高分子通信理论研究的系统性,简化分子通信理论研究的复杂性。此外,在信号检测方面,所提出的方法避免码间串扰抑制和动态距离估算的复杂算法设计,对计算能力低的移动分子通信系统是有效的。

杨鲤婷[6](2019)在《纳米网络中基于趋化效应的分子定向通信控制技术研究》文中进行了进一步梳理分子通信(Molecular Communication,MC)是利用生物化学信号在系统之间实现信息交换的通信技术,涉及通信理论、生物技术和化学的交叉学科领域。与传统的电磁波通信相比,以分子等粒子作为信息载体的分子通信是实现纳米网络的有效技术途径。在许多领域如健康监测、精准靶向药物递送等方面有极大的潜在应用价值。基于扩散的信道模型是分子通信最典型的信道模型之一。在扩散信道中,分子遵循随机布朗运动规则,因此会带来分子运动无目的性、传输时延长、可靠性低等问题,其通信速率远远低于电磁波通信。分子定向通信控制技术被认为是提高分子通信效率和实现精准靶向药物递送的关键技术,近几年成为新的研究方向。但分子无方向的自由扩散特性使得控制分子定向移动十分困难。在这样的背景下,本文主要研究了在药物递送和目标检测的应用场景中,实现分子定向通信控制的技术方案:即利用分子可以响应化学刺激的趋化效应来实现分子定向通信控制。本文的主要研究内容和贡献如下:1.研究了引诱剂浓度梯度场与纳米机定向移动之间的关系,介绍了基于趋化效应的分子定向通信控制模型并分析了模型性能。2.针对目标检测的场景,首次提出了基于中继节点的分子定向控制模型:针对基于趋化效应的定向控制模型中存在长距离的扩散导致引诱剂作用失效的问题,提出了基于中继的纳米网络模型,使用多种引诱剂扩大趋化效应作用范围,分析了该模型的可行性和对分子定向通信和移动效率的影响。3.针对基于多跳中继的纳米网络模型,本文提出了动态中继策略,只使用一种引诱剂来协助纳米机定向移动到目标,降低了系统实现复杂度,简化了纳米机功能。仿真结果表明本文提出的基于中继节点的纳米网络模型比普通的基于趋化效应的定向通信控制模型更有效,多跳中继策略能够明显地提升定向移动的效率,加快纳米机整体向目标定向移动。动态中继策略可以优于两跳中继策略的性能。

曹燕飞[7](2019)在《变刚度微创介入手术连续体机器人研究》文中进行了进一步梳理在机器人技术的飞速发展和广泛应用下,传统微创介入手术向着更加微创化、自动化以及智能化的方向发展,机器人辅助微创介入手术应运而生。传统的微创介入手术机器人在结构上具有较好的柔性,但同时也会带来刚度差和强度低等负面影响。微创介入手术机器人若具备变刚度的能力,则意味着其可以更加安全地在人体内进行导航和干预任务,并有效地降低微创介入手术的难度。为了解决微创介入手术机器人的变刚度能力缺失的问题,本文设计了一种面向微创介入手术的变刚度连续体机器人,其弯曲单元可以实现刚度的连续调节,同时也具备推送、旋转和弯曲的基本运动能力。本文首先分析了传统微创介入手术的实施流程及人体主动脉血管的自然环境特征,以此为依据,提出了微创介入手术机器人的基本设计要求。进行了机器人弯曲单元基本结构(CDBM-0)及驱动系统的机械结构设计,同时对机器人系统的总体布局和规划进行了研究。然后,通过对形状记忆合金相变机理的研究,对单向弯曲单元的变刚度方法进行了探索。进行了变刚度装置的结构设计和理论建模研究,包括SMA弹性模量模型、热电模型以及力学模型的推导,并通过有限元仿真对其变刚度能力进行了初步验证。在完成SMA丝的记忆形状设定过程后进行了单向变刚度弯曲单元(CDVSBM-1)的装配,并通过实验对其变刚度能力进行了验证。其次,考虑到单向变刚度弯曲单元(CDVSBM-1)中变刚度方法的局限性,进一步研究了全方向弯曲单元的变刚度方法。设计了一款变刚度形状记忆合金套,完成了该形状记忆合金套的热电模型仿真分析,并通过有限元仿真对其变刚度能力进行了初步验证。而后完成了全方向变刚度弯曲单元(CDVSBM-2)的实物制备,并通过实验对其变刚度能力进行了验证。最后,建立了该机器人在多弯曲单元(CDVSBM-2)串联下的运动学模型,推导了驱动空间、关节空间以及操作空间之间的映射关系,同时对单弯曲单元、两弯曲单元串联、三弯曲单元串联以及直线推送单元协作下的可达工作空间进行了仿真分析。进行了机器人的主从控制方法研究,推导出关节控制运动下的主从映射关系。此外,完成了机器人运动系统的整体架构,包括样机系统的搭建和软件界面的开发,并通过机器人弯曲单元的关节控制运动实验和点位控制运动实验对运动学建模和主从控制方法进行了实验验证。

魏昕宇[8](2018)在《变化万千的DNA折纸》文中进行了进一步梳理折纸游戏想必每个人都玩过,但你试过用DNA来折纸吗?折纸是大家都很熟悉的一种手工游戏。同样的一张纸,只要改变折叠的部位和次序,就可以变成小船、飞机、花朵、动物等种种不同的形状。相信它曾为你的童年带来了无穷的乐趣。不过,如果说到DNA折纸的话,估计连折纸高手也会感到很陌生吧。今天,笔者就来带领大家体验一下这种以DNA为对象的特殊"游戏"。

张洪鹏[9](2019)在《血管支架服役期强度及疲劳性能分析》文中进行了进一步梳理血管支架介入术作为治疗心血管疾病最有效的治疗手段重要性逐年提高。目前,在支架治疗血管疾病领域,主要研究支架系统的材料、结构和植入安装过程,而对于患处支架系统服役状态下分析尚且不足。因此,对服役期支架强度及疲劳分析将会对治疗后患处有更深入的把控。应用了有限元法分析支架植入的狭窄恢复情况,此外,讨论了支架系统与血液流场耦合,并且将变化的流场载荷作为支架服役期状态下性能分析新的关键因素。具体内容为:通过对植入阶段支架组合模型的数值模拟,对比镁合金和不锈钢材料支架,发现两种材料支架的极大值应力点和危险点均在支撑体内表面附近区域,由此得到回弹率和狭窄率等相应参数的变化;分析流固耦合过程的组合模型中支架为变形后几何,讨论速度、压力和壁面剪应力等血流参数角度对支架植入的恢复效果和隐患,得到血流载荷作用下支架上应力分布最值作为疲劳分析的载荷幅值;通过将作用在变形后支架上的血液载荷作为疲劳分析交变载荷,拟合SN曲线进行疲劳寿命和损伤位置预测,得出在不考虑血流腐蚀情况下镁合金和不锈钢两种材料的寿命均在人体使用安全寿命以上;优化对比分析表面粗糙度、过载灵敏度、残余应力和算法修正等情况对寿命评估的影响。

张帅[10](2018)在《细菌微纳米生物机器人的研究综述》文中认为细菌微纳米生物机器人与生物医学的结合显示出了诱人的应用潜力和独特的优势,它能够很好地解决传统医学中的难题,尤其是肿瘤和心血管疾病等,是近年来多学科交叉研究的热点领域.介绍了细菌微纳米生物机器人的国内外研究现状、组成部分、存在的问题及对未来前景的展望,旨在为详细了解细菌微纳米生物机器人的研究进展,拓展其用途及对其进一步研究提供借鉴.

二、在血管中游走的机器人(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、在血管中游走的机器人(论文提纲范文)

(1)纳米网络中基于生物信息梯度的混合分子定向通信技术研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的研究背景与意义
        1.1.1 分子通信与纳米网络
        1.1.2 分子定向通信技术
        1.1.3 课题研究的意义
    1.2 分子通信研究现状
        1.2.1 分子通信方式研究现状
        1.2.2 纳米网络的研究现状
        1.2.3 移动分子通信的研究现状
    1.3 分子通信应用
    1.4 本文研究内容
    1.5 本文结构
第二章 分子通信定向技术研究
    2.1 分子通信概述
    2.2 分子定向通信技术研究
        2.2.1 基于趋化效应的定向通信控制技术
        2.2.2 基于趋磁效应的定向通信控制技术
        2.2.3 基于趋光效应的定向通信控制技术
    2.3 本章小结
第三章 基于群聚感知的定向通信控制算法
    3.1 群聚感知
    3.2 系统模型
        3.2.1 环境设定
        3.2.2 引诱剂扩散模型
        3.2.3 纳米机移动模型
        3.2.4 中继移动模型
        3.2.5 系统设计难点
    3.3 基于群聚感知的定向通信控制算法
        3.3.1 纳米机策略
        3.3.2 中继策略
        3.3.3 仿真与结果分析
    3.4 本章小结
第四章 基于混合梯度的定向通信控制技术
    4.1 趋磁效应研究
        4.1.1 趋磁效应的含义
        4.1.2 纳米机动力学方程推导
    4.2 基于趋磁效应的定向通信控制算法
        4.2.1 系统模型
        4.2.2 基于趋磁效应的定向通信控制算法
        4.2.3 性能分析
    4.3 基于混合梯度的定向通信控制算法
        4.3.1 混合梯度的含义
        4.3.2 系统模型
        4.3.3 基于混合梯度的定向通信控制算法
        4.3.4 性能分析
    4.4 基于中继的混合梯度定向通信控制算法
        4.4.1 系统模型
        4.4.2 基于中继的混合梯度定向通信控制算法
        4.4.3 性能分析
    4.5 本章小结
第五章 总结和展望
    5.1 全文总结
    5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果

(2)面向多目标离散优化的群智能算法研究及在云计算调度优化中的应用(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 计算智能及群智能算法
        1.2.2 群智能算法在云计算中的应用
        1.2.3 存在的问题和挑战
    1.3 论文研究内容及组织架构
第二章 离散入侵肿瘤生长优化算法
    2.1 ITGO算法的原理
    2.2 ITGO算法的改进策略
        2.2.1 细胞转换策略
        2.2.2 资源释放策略
        2.2.3 动态搜索步长
    2.3 离散D-ITGO算法及在任务调度中的应用
        2.3.1 离散化策略
        2.3.2 D-ITGO算法总体流程
        2.3.3 面向任务调度的适应度函数
    2.4 算法复杂度分析
    2.5 实验及结果分析
        2.5.1 改进搜索策略的实验
        2.5.2 任务调度的试验
    2.6 本章小结
第三章 多目标入侵肿瘤生长优化算法
    3.1 问题描述
    3.2 相关工作
    3.3 算法原理
        3.3.1 有血管的肿瘤细胞生长模型
        3.3.2 血管的生成机制
        3.3.3 半随机的边界检测方案
        3.3.4 搜索机制
    3.4 VITGO算法总体流程
    3.5 时间复杂度分析
    3.6 实验及结果分析
        3.6.1 测试函数和对比算法
        3.6.2 评估指标
        3.6.3 四个基准测试集上的对比实验
        3.6.4 高维问题求解的实验
    3.7 本章小结
第四章 面向任务调度的混合优化算法
    4.1 问题描述
    4.2 相关工作
    4.3 算法原理
        4.3.1 精英个体衍生的优胜劣汰策略
        4.3.2 基于萤火虫群近邻模型的量子跃迁
        4.3.3 全随机游走策略
    4.4 HGSO算法描述
    4.5 算法复杂度分析
    4.6 实验及结果分析
        4.6.1 实验环境设置
        4.6.2 任务调度实验
        4.6.3 不同种群规模的实验
    4.7 本章小结
第五章 面向虚拟机调度的多目标入侵肿瘤生长优化算法
    5.1 问题描述
    5.2 相关工作
    5.3 算法原理
        5.3.1 面向多目标优化的无血管细胞生长模型
        5.3.2 初始化策略
        5.3.3 搜索策略
        5.3.4 交叉策略
        5.3.5 变异策略
    5.4 VMITGO算法总体流程
    5.5 算法复杂度分析
    5.6 实验及结果分析
        5.6.1 实验环境设置
        5.6.2 不同物理机规模上的收敛曲线
    5.7 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件

(3)纳米物联网中的机会路由机制研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 物联网的研究现状
        1.2.2 纳米物联网的研究现状
        1.2.3 纳米物联网中的路由协议研究现状
        1.2.4 无线传感网络中的机会路由研究现状
    1.3 本文的创新点
    1.4 本文的组织结构及内容
第二章 无线传感网络中的机会路由及移动模型研究
    2.1 引言
    2.2 现有的移动模型
        2.2.1 随机游走模型
        2.2.2 随机航点模型
        2.2.3 随机方向模型
        2.2.4 无边界模拟区域移动模型
        2.2.5 高斯模型
    2.3 现有机会路由候选节点选择算法
        2.3.1 候选中继的发现
        2.3.2 优先级度量标准
        2.3.3 候选节点集的优化
    2.4 现有机会路由候选节点转发机制
        2.4.1 中继节点选择
        2.4.2 中继节点协调机制
        2.4.3 数据转发与确认
    2.5 本章小结
第三章 纳米物联网中基于相对位置感知的机会路由策略
    3.1 引言
    3.2 基于人体血管的能量捕获及机会路由方案
        3.2.1 基于压电式纳米发电机的能量捕获
        3.2.2 适用于人体血管的机会路由方案
    3.3 纳米物联网中的高斯马尔可夫移动模型及相对位置模型
        3.3.1 高斯马尔可夫移动模型
        3.3.2 移动纳米节点的相对位置模型
    3.4 纳米物联网中的机会路由协议方案
        3.4.1 候选节点集选择
        3.4.2 候选节点转发算法
        3.4.3 转发确认
    3.5 仿真实验与结果分析
        3.5.1 仿真环境及参数设置
        3.5.2 机会路由与flooding、random协议的性能比较
    3.6 本章小结
第四章 纳米物联网中基于移动感知的机会路由策略
    4.1 引言
    4.2 移动梯度模型
    4.3 候选节点选择算法及退避转发机制
        4.3.1 候选节点选择算法
        4.3.2 退避转发机制
        4.3.3 转发确认
    4.4 基于移动感知的机会路由策略的基本流程
    4.5 仿真实验与结果分析
    4.6 本章小结
第五章 总结和展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
    1 作者简介
    2 攻读硕士学位期间发表的学术论文
    3 参与的科研项目及获奖情况
    4 发明专利
    5 软件着作权
学位论文数据集

(4)分子通信中的定向通信机制研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景与意义
        1.1.1 纳米机与纳米网络
        1.1.2 分子通信与传统通信
        1.1.3 分子定向通信
    1.2 分子通信研究现状
        1.2.1 分子通信信息载体研究现状
        1.2.2 分子通信调制技术研究现状
        1.2.3 纳米网络研究现状
        1.2.4 分子通信仿真平台研究现状
    1.3 分子通信的应用
    1.4 研究内容和创新点
    1.5 本论文的结构安排
第二章 分子定向通信概述
    2.1 分子通信的概念
    2.2 分子定向通信技术介绍
        2.2.1 基于趋化效应的定向通信技术
        2.2.2 基于趋磁效应的定向通信技术
        2.2.3 基于趋光效应的定向通信技术
    2.3 本章小结
第三章 基于趋化效应的分子定向通信研究
    3.1 基于趋化效应的多跳中继策略
        3.1.1 问题描述
        3.1.2 多跳中继策略系统模型
        3.1.3 多跳中继策略数学模型
        3.1.4 仿真实验与结果分析
        3.1.5 多跳中继策略的局限性
    3.2 基于纳米机通信的协同算法
        3.2.1 系统模型
        3.2.2 协同算法的数学模型
        3.2.3 仿真实验和结果分析
    3.3 辅助定位节点加速算法
        3.3.1 辅助定位节点加速算法思想
        3.3.2 系统模型
        3.3.3 仿真实验及结果分析
    3.4 本章小结
第四章 基于驱磁和趋光效应的分子定向通信研究
    4.1 基于驱磁效应的分子定向通信
        4.1.1 基于磁性纳米粒子的通信模型介绍
        4.1.2 系统模型
        4.1.3 性能分析
        4.1.4 仿真实验及分析
    4.2 基于趋光效应的分子定向通信
        4.2.1 趋光效应介绍
        4.2.2 系统模型
        4.2.3 仿真实验及分析
    4.3 本章小结
第五章 分子通信宏观尺度物理仿真平台
    5.1 物理仿真平台的设计与实现
        5.1.1 物理仿真平台开发工具
        5.1.2 系统框架与实验设计
    5.2 实验方案和实验结果
    5.3 本章小节
第六章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果

(5)基于扩散的分子通信信道模型的通用建模方法和信号检测方法的研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 本论文的研究背景及其意义
    1.2 分子通信的研究现状
    1.3 本论文立项依据与主要研究内容
        1.3.1 本论文的立项依据
        1.3.2 本论文的主要研究内容
    1.4 本论文的创新之处
    1.5 本论文的章节安排
第二章 基于扩散的分子通信信道模型概述与讨论
    2.1 引言
    2.2 现有基于扩散的分子通信信道模型的建模方法概述
        2.2.1 利用随机游走对信道模型进行建模
        2.2.2 利用菲克扩散定律对信道模型进行建模
        2.2.3 利用受力分析对信道模型进行建模
        2.2.4 外加场辅助的信道模型建模方法
    2.3 讨论
    2.4 本章小结
第三章 基于扩散的分子通信信道模型的通用建模方法
    3.1 引言
    3.2 扩散过程与Langevin方程
    3.3 广义Langevin方程和Ito?随机微分方程
        3.3.1 广义Langevin方程
        3.3.2 Ito?随机微分方程
    3.4 马尔可夫链与Fokker-Planck方程
    3.5 广义Langevin方程、Ito?随机微分方程和Fokker-Planck方程的关系讨论
    3.6 实例验证理论和数值仿真实验
        3.6.1 自由扩散过程
        3.6.2 有流速的扩散过程
        3.6.3 外加场的扩散过程
    3.7 本章小结
第四章 移动分子通信的研究现状综述与讨论
    4.1 引言
    4.2 移动分子通信的研究现状综述
    4.3 当前移动分子通信信号检测问题的讨论
    4.4 本章小结
第五章 移动分子通信的低复杂度自适应信号检测方法
    5.1 引言
    5.2 移动分子通信的信号凸度分析
        5.2.1 移动分子通信的CIR
        5.2.2 移动分子通信的系统模型
        5.2.3 信号的凸度分析
        5.2.4 凸度指标Ω~*的性能
    5.3 基于局部最大凸度值的自适应信号检测方法
        5.3.1 局部最大凸度值指标设计
        5.3.2 自适应阈值设计
        5.3.3 理论误码率分析
    5.4 数值仿真实验与结果分析
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 未来工作展望
参考文献
致谢
第七章 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

(6)纳米网络中基于趋化效应的分子定向通信控制技术研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 分子通信与纳米网络的研究现状
    1.3 分子通信的应用
    1.4 研究内容与创新
    1.5 论文章节安排
第二章 分子定向通信技术概述
    2.1 分子通信概述
        2.1.1 分子通信的定义
        2.1.2 分子通信与传统通信对比
    2.2 分子定向通信技术
        2.2.1 基于趋化效应的定向通信技术
        2.2.2 基于磁场的定向通信技术
        2.2.3 基于光控的定向通信技术
        2.2.4 三种定向通信方案对比分析
    2.3 本章小结
第三章 基于趋化效应的分子定向通信模型
    3.1 分子定向通信模型组成与策略
        3.1.1 定向通信模型主要组成
        3.1.2 纳米机移动策略
    3.2 数学模型
        3.2.1 引诱剂浓度模型
        3.2.2 纳米机运动模型
    3.3 仿真结果与分析
        3.3.1 系统性能指标和模型参数
        3.3.2 实验结果分析
    3.4 本章小结
第四章 基于中继的分子定向通信模型
    4.1 基于中继的定向控制基本模型
        4.1.1 单跳中继基本系统模型
        4.1.2 多跳中继基本系统模型
    4.2 系统数学模型
        4.2.1 引诱剂浓度模型
        4.2.2 纳米机运动模型
    4.3 仿真结果与分析
        4.3.1 仿真模型参数
        4.3.2 单跳中继模型仿真
        4.3.3 多跳中继模型仿真
    4.4 本章小结
第五章 基于中继的定向通信模型优化
    5.1 动态中继定向通信模型
        5.1.1 中继节点移动策略
        5.1.2 中继节点引诱剂释放策略
        5.1.3 模型性能分析
    5.2 系统数学模型
        5.2.1 引诱剂A浓度模型
        5.2.2 纳米机运动模型
    5.3 仿真结果与分析
        5.3.1 系统性能影响参数
        5.3.2 系统性能对比
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果

(7)变刚度微创介入手术连续体机器人研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
注释表
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 课题相关技术研究现状
        1.2.1 微创手术机器人研究现状
        1.2.2 连续体机器人研究现状
        1.2.3 变刚度方法研究现状
    1.3 本文研究内容
第二章 变刚度微创介入手术机器人系统的设计
    2.1 引言
    2.2 微创介入手术机器人的设计要求
    2.3 微创介入手术机器人的弯曲单元结构设计
    2.4 微创介入手术机器人的驱动系统设计
        2.4.1 绳索驱动单元
        2.4.2 捻转单元和直线推送单元
    2.5 微创介入手术机器人系统的集成
    2.6 本章小结
第三章 单向弯曲单元变刚度方法的探索
    3.1 引言
    3.2 SMA的相变机理研究
        3.2.1 SMA的基本特性
        3.2.2 SMA的本构方程
    3.3 基于SMA的单向变刚度弯曲单元的结构设计
    3.4 变刚度装置的理论建模与分析
        3.4.1 SMA的弹性模量模型建立
        3.4.2 SMA的热电模型建立
        3.4.3 变刚度装置的力学模型建立与变刚度能力初步分析
    3.5 变刚度能力的有限元仿真分析
        3.5.1 变刚度装置的静态结构分析
        3.5.2 变刚度弯曲单元的静态结构分析
    3.6 单向变刚度弯曲单元的实物制备
        3.6.1 SMA丝的记忆形状设定过程
        3.6.2 弯曲单元CDVSBM-1 的装配
    3.7 单向弯曲单元的变刚度能力实验验证
        3.7.1 SMA丝的形状记忆效应测定实验
        3.7.2 变刚度装置的变刚度能力评价实验
        3.7.3 单向弯曲单元的变刚度能力评价实验
    3.8 本章小结
第四章 全方向弯曲单元变刚度方法的探索
    4.1 引言
    4.2 基于SMA的全方向变刚度弯曲单元的结构设计
    4.3 SMA变刚度套的热电模型仿真分析
    4.4 变刚度能力的有限元仿真分析
        4.4.1 SMA变刚度套的静态结构分析
        4.4.2 变刚度弯曲单元的静态结构分析
    4.5 全方向变刚度弯曲单元的实物制备
    4.6 全方向弯曲单元的变刚度能力实验验证
        4.6.1 SMA丝的热电行为测定实验
        4.6.2 SMA变刚度套的变刚度能力评价实验
        4.6.3 全向弯曲单元的变刚度能力评价实验
    4.7 本章小结
第五章 变刚度微创介入手术机器人的运动系统研究
    5.1 引言
    5.2 微创介入手术连续体机器人的运动学分析
        5.2.1 机器人正向运动学的分析方法
        5.2.2 驱动空间向关节空间的映射
        5.2.3 关节空间向操作空间的映射
        5.2.4 机器人末端位姿矩阵的正向运动学解算
        5.2.5 机器人可达工作空间的仿真分析
    5.3 微创介入手术机器人的主从控制方法
        5.3.1 主从控制方式的确定
        5.3.2 主从映射方法的分析
    5.4 变刚度微创介入手术机器人的样机系统搭建
        5.4.1 硬件部分的搭建
        5.4.2 软件部分的搭建
    5.5 微创介入手术机器人的运动实验
        5.5.1 弯曲单元的关节控制运动实验
        5.5.2 弯曲单元的点位控制运动实验
    5.6 总结
第六章 总结与展望
    6.1 研究内容总结
    6.2 后续研究内容展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文

(9)血管支架服役期强度及疲劳性能分析(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 血管支架的简介与分类
        1.2.1 支架简介
        1.2.2 支架简要分类
    1.3 血管支架的国内外研究现状
        1.3.1 支架扩张性能和材料方面
        1.3.2 支架植入过程对血流动力学影响
        1.3.3 支架植入效果与疲劳性能的研究
    1.4 本课题的研究意义和内容
        1.4.1 研究意义
        1.4.2 研究内容
第2章 基本理论阐述
    2.1 非线性问题简述
        2.1.1 几何非线性
        2.1.2 材料非线性
        2.1.3 接触状态非线性
        2.1.4 非线性求解器对比
    2.2 流固耦合基础
    2.3 几何模型建立基础
        2.3.1 支架球囊
        2.3.2 血管构成
    2.4 疲劳相关理论
        2.4.1 疲劳概念
        2.4.2 疲劳分析流程
        2.4.3 应力疲劳分析
    2.5 本章小结
第3章 支架植入过程及流固耦合有限元分析
    3.1 支架、球囊、斑块和血管壁组合模型建立
        3.1.1 模型尺寸参数
        3.1.2 模型材料参数
        3.1.3 模型计算参数
    3.2 支架植入效果分析
        3.2.1 模型变形分析
        3.2.2 应力分析
    3.3 血管及支架服役期流固耦合数值模拟
        3.3.1 直动脉血管建模
        3.3.2 计算参数设定
    3.4 结果分析
        3.4.1 速度分析
        3.4.2 壁面剪切力分析
        3.4.3 压力分析
    3.5 本章小结
第4章 血管支架疲劳性能分析
    4.1 FE-SAFE疲劳分析软件介绍
    4.2 疲劳分析设置
        4.2.1 S-N曲线
    4.3 疲劳分析结果
        4.3.1 血液载荷单独作用分析
        4.3.2 血液载荷作用下残余应力影响分析
        4.3.3 载荷灵敏度
        4.3.4 表面处理影响
        4.3.5 软件算法影响
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢

(10)细菌微纳米生物机器人的研究综述(论文提纲范文)

1 细菌微纳米生物机器人的研究现状
2 细菌微纳米生物机器人的主要构成及组装
3 细菌微纳米生物机器人在生物医学上的应用
4 存在的问题及展望

四、在血管中游走的机器人(论文参考文献)

  • [1]纳米网络中基于生物信息梯度的混合分子定向通信技术研究[D]. 李俊明. 电子科技大学, 2021(01)
  • [2]面向多目标离散优化的群智能算法研究及在云计算调度优化中的应用[D]. 周静. 华南理工大学, 2020(01)
  • [3]纳米物联网中的机会路由机制研究[D]. 陈卓雅. 浙江工业大学, 2020(02)
  • [4]分子通信中的定向通信机制研究[D]. 葛鑫. 电子科技大学, 2020(07)
  • [5]基于扩散的分子通信信道模型的通用建模方法和信号检测方法的研究[D]. 母小冬. 上海交通大学, 2020(01)
  • [6]纳米网络中基于趋化效应的分子定向通信控制技术研究[D]. 杨鲤婷. 电子科技大学, 2019(12)
  • [7]变刚度微创介入手术连续体机器人研究[D]. 曹燕飞. 南京航空航天大学, 2019(02)
  • [8]变化万千的DNA折纸[J]. 魏昕宇. 科学世界, 2018(12)
  • [9]血管支架服役期强度及疲劳性能分析[D]. 张洪鹏. 哈尔滨工程大学, 2019(03)
  • [10]细菌微纳米生物机器人的研究综述[J]. 张帅. 周口师范学院学报, 2018(02)

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一个在血管中游泳的机器人
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