基于静电相互作用模型的光子晶体拓扑相变

对于由完美电导体圆柱构成的蜂窝晶格光子晶体,类比静电相互作用,提出一种可计算晶格内与晶格间耦合强度的数学模型,通过对比晶格内耦合和晶格间耦合,在结构层面解释了量子自旋霍尔效应。计算结果表明,随着圆柱半径的增加,晶格内与晶格间耦合强度发生变化,即引发拓扑相变。数值模拟结果证实转变位置两侧的光子晶体能带结构发生了拓扑反转,在不同拓扑相的光子晶体界面存在单向传播的拓扑光波导。所提出的数学模型可以用于预测光/声拓扑绝缘体的拓扑相变,为后续的元器件开发提供参考。

机器人辅助微创全膝关节置换手术系统

开发了面向全膝关节置换手术的机器人辅助截骨系统,实现了膝关节解剖结构精准建模、术前截骨路径3维规划、图像配准以及术中机器人可视化导航.采用多模态图像融合与主动轮廓模型分割技术实现了包含关节软骨在内的膝关节自动化建模与可视化;在此基础上采用3维交互技术实现截骨路径的术前规划;术中基于自主研发的双目视觉跟踪系统,采集关节骨表面3维点云与术前3维模型进行形状配准,完成图像空间和机器人空间之间的映射;最后通过视觉导航技术引导机器人完成截骨操作.实验结果表明,机器人系统综合定位误差为0.87 mm,截骨操作误差小于1 mm.