2024-10-16
各学院（部）：
为更好开展新工科毕设项目，提升项目质量和水平，“柔性可穿戴运动训练监测系统”新工科毕业设计项目现面向全校教师和毕业班学生进行招募。现将有关事项通知如下。
一、项目背景、目的及意义
柔性可穿戴传感器目前已在健康管理、疾病诊疗和运动监测等方面展现了重要的应用。轻薄可延展的柔性可穿戴传感器能够实现与人体组织的共形贴附，对人体日常生活干扰较小。但是，无论是传统的刚性可穿戴设备还是新型的柔性可穿戴设备，均无法实现在具有较大姿态变化、较大加速度和较多汗液环境下的动态测量。目前我国竞技体育中包括排球在内的传统优势项目面临着巨大的竞争和挑战，如何通过科学的方法，发挥运动员的潜能，提升训练效果，维持我市和我国优势体育项目的地位，是一个亟待解决的问题。因此，开展柔性可穿戴运动训练系统的研究，构建和研制高可靠性皮肤导电电极材料、柔性多参数传感器、多轴柔性运动传感器、动作识别和重构算法、大场景多器件协同工作技术和场景重建技术、人体训练效果评估技术，提升我市和我国的体育运动训练和竞技水平。
二、项目已具备的条件
项目中的可穿戴传感器和动作监测系统前期已经开展了初步的研制工作，并依托智能感知工程专业购置了商业化动作捕捉系统。精仪学院柔性电子技术实验室等团队具备传感器和关键材料加工制备条件。前期已经进行了多参数柔性可穿戴传感器和多轴运动检测传感器的开发。并基于基本控制软件和云端数据库实现了数据的存储、处理和显示工作。
三、项目期限与目标
本项目期限为2024年10月至2025年6月。
本期项目目标：构建可在高加速度和高汗液场景下工作的类皮肤电极；研制完成柔性可穿戴多模态传感器研制，使用运动健康、运动状态和人机交互；完成柔性动作识别技术的研发并开展多种运动实验，实现多模态数据的融合分析和预测判断。
四、项目主要方向及任务
方向1：粘附性柔性电极材料和应变响应材料，负责研究在高加速度和高出汗率条件下与皮肤稳定粘附和实现动态测量的电极材料，并开发可以与织物进行集成的应变响应材料，以实现大范围动作和姿态测量。
任务1.1 ：高粘附性电极材料研制
目标：针对多生理参数传感器接触式测量的需求，研究可以与皮肤实现良好接触，不受大量汗液和不高于15g加速度影响的高导电性高粘附性电极材料。在该材料的辅助下，柔性传感器实现与皮肤的共形贴附和动态测量。
任务 1.2：应变响应材料研制
目标：针对排球运动过程中局部动作幅度大，需要对该动作进行实时测量的需求，研制可以与织物集成的应变响应材料，材料可在大于200%的形变下正常工作，并且具有良好的测量重复性和抗疲劳能力。
任务 1.3：应变材料与织物的集成技术
目标：研究应变材料通过编织、表面贴附、表面印刷等方法与人体穿戴的织物实现集成，可以克服水洗、出汗、折叠等影响，并能够与测量电路实现可逆连接。
方向2：柔性多参数传感器的设计及电路、程序开发，负责研究多参数传感器和多轴柔性运动传感器无线测量电路，并开发电路数据测量和无线通讯程序。
任务 2.1：设计制备柔性多参数传感器
目标：基于柔性电子技术构建可以测量人体心率、血氧、脉搏、温度、汗液成分等参数的多参量传感器件，应用柔性电极材料，实现与人体皮肤更紧密可靠的接触。选择合适的传感器基底材料和粘附材料，实现传感器在织物或者人体皮肤的集成。
任务 2.2：柔性触觉传感器
目标：离电式压力传感作为一种新兴的传感机制，具有灵敏度高、分辨率高、抗干扰能力强、测量噪音低、可检测静态与动态压力、线性度高等优点具有解决当前柔性压力传感存在问题的潜力。为此，本项目采用理论分析和实验研究相结合的方式，开展基于离子凝胶的柔性离电压力传感技术的研究。
方向3：动作和姿态信息的重构，基于多轴动作传感器获得的动作和姿态信息，建立人体模型，重构出准确的人体位置和状态信息。
任务3.1 人体模型重建技术研究
目标：针对不同人体部位均需求佩戴多轴动作传感器的不足，通过研究个性化的人体体态特点，以及人体关节和组织相互位置关系，获得可简化传感器佩戴数量的人体模型重建方法，指导动作和姿态信息的重构。
任务3.2 人体动作姿态重构技术研究
目标：通过不同部位的多轴动作传感器收集到的动作姿态相关数据，重新绘制出人体的状态和位置信息，实现实时显示功能。
方向4：运动信息和生理信息分析，设计和训练人工智能算法，实现人体生理技能和训练效果的预测评估，构建基于云端和本地的数据实时显示和分析平台。
任务4.1 人体生理机能评估预测算法
目标：针对多生理参数传感器测量获得的数据，开发相应的人工智能评估算法，结合临床评估结果，辅助评估运动员的生理和心理状态，为科学训练提供一定的指导。
任务4.2 训练效果评估预测算法
目标：构建人工智能评估方法，对运动动作的准确程度和人体疲劳程度进行识别和预测，提高训练效果。
五、招募要求：
拟招募选题学生的专业：精仪学院、自动化学院、微电子学院、医学院等
六、报名及联系方式：
相关课题细节以及其他未尽事宜请咨询项目组联系人：李佳蒙，mrleepursuit@163.com
欢迎各位同学踊跃报名，期待你的加入！
新工科毕设工作组
2024年10月16日
