项目成果/简介:毛细凝聚是指在限域空间内的气体，不必达到过饱和状态即可发生凝聚从而转变成液体的现象。毛细凝聚普遍发生于颗粒状物料和多孔介质中，可极大地改变固液界面处的吸附、润滑、摩擦和腐蚀等特性。毛细凝聚关联了宏观固液界面润湿和微观分子间力学作用，是纳米限域力学的关键科学问题，也是当前介尺度科学的国际前沿热点。 早在150年前，著名的英国科学家威廉·汤姆森（William Thomson，后来被册封为开尔文勋爵）从理论上描述了毛细管内弯曲的液气界面引起的蒸气压变化，被称为开尔文方程，这是固液界面润湿领域三大经典理论之一。数十年来，研究者致力于研究开尔文方程在纳米尺度的适用性问题。然而，在极端限域条件下，通道特征尺寸与水分子大小相当，实验观测难度大，经典模型中采用的弯月面曲率、接触角等概念难以准确定义，给理论分析带来极大挑战。 针对该问题，国际合作团队利用二维材料构筑的纳米通道开展了实验，基于通道壁面变形表征了毛细凝聚。我校王奉超教授研究揭示了固液界面能的尺寸效应，修正了经典的开尔文方程，建立了纳米限域毛细凝聚的新理论，对该极限尺度的最新实验结果及其力学机理进行了合理解释，阐述了固液界面力学作用在纳米/亚纳米尺度的毛细凝聚中扮演的重要角色，明确了经典理论方程中重要参数及边界条件的微观理解是介尺度固液界面科学研究的核心所在。

本项目在南钢3500炉卷轧机条件下，通过铁水预处理－转炉冶炼－RH－LF精炼工艺以及轻压下技术，开发了转炉冶炼过程钢液深脱磷、防止回硫及控制氮含量的工艺技术，实现了低碳、低磷和极低硫控制，提出并实施了科学合理的X100管线钢的板坯加热、两阶段控制轧制及层流冷却控制技术，形成了X100管线钢的组织性能综合控制理论，成功地研究开发了采用炉卷轧机生产X100高钢级管线钢的独特技术，并完成了钢管的研制。并对在炉卷轧机轧制工艺过程中的组织细化、强化及演变机理，制管过程中组织性能与变形行为等进行了研究，项目成果总体上达到了国际先进水平。

蜜环菌(Armillaria spp.)属于担子菌门,伞菌目,白蘑科,蜜环菌属.在世界各大洲均有分布,在我国主要分布在黑龙江,吉林,辽宁,内蒙古等省区.蜜环菌是与传统中草药天麻(Gastrodia elata Blume)共生的著名食药兼用的真菌.多年来,经大量的试验研究表明,蜜环菌的菌丝体和发酵液均具有较强的催眠,抗惊厥,抗缺氧等神经调节功能和脑保护功能,还具有增加心,脑血管血流量,增强机体免疫调节功能等生理活性.尤其是在催眠,抗惊厥,抗缺氧和调节心,脑血管功能等方面具有与天麻相同的药理活性.因此,20世纪70年代开始,在对蜜环茵生理活性和化学成分研究,以及蜜环菌的深层发酵工艺和系列制剂的开发等方面引起了中国和世界许多国家的重视,取得了大量研究成果,开发生产出多种蜜环菌制剂. 蜜环菌中含有丰富的化学成分,通过对蜜环菌菌丝体和发酵液的化学成分的系统研究,分离得到了蜜环菌多糖,蜜环菌素等倍半萜类化合物和嘌呤类化合物等多种生理活性物质,并对这些化合物的理化特性和生物学活性进行了较细致的研究.由于野生天麻在我国的资源有限,栽培天麻虽已获得成功,但因受到各种条件影响,其生长周期长,并且必须有蜜环菌作为萌发菌和营养供体,技术要求严格,生产成本高,价格贵,难以满足人们保健和临床用药的需求.以蜜环菌及其发酵产物替代天麻,来解决天麻供应不足,保护野生天麻资源等问题,是一条行之有效的资源

本项目针对液化天然气泄漏事故（LNG）处置难点问题，分析了液化天然气储罐区的泄漏危险性，以液化天然气泄漏规律和燃烧、爆炸、低温的波及范围及伤害程度为基础，解决液化天然气泄漏后警戒区域的划分、泄漏介质控制技术（包括工艺措施控制、消防设施应用和泡沫覆盖技术）、低温堵漏技术等处置技术。

围绕以机器人代替巡视人员完成室外变电站设备日常检查的巡检工作新模 式，重点突破巡检机器人的自主导航、半自主导航、网络环境下的人机交互控制、 非接触式设备检测等关键技术，研制变电站巡检机器人系统，完成集成演示并实 现示范应用，引领特种智能机器人技术发展，为少人值班、无人值班变电站的安 全运行提供技术保障。技术关键1） 巡检机器人的定位、导航算法、巡检机器人的定位：导航算法是巡检机器人实现自主运动的核心技术，可提 高机器人的智能。2） 自动返回充电技术：自动返回充电技术是提高机器人工作效率，保证其自主工作的关键。3） 网络环境下的机器人遥控技术 应用前景：：随着国民经济的快速发展，我国超高压、高压变电站的数量还将在相当长的 一段时间内保持快速增长。变电站对变电站巡检机器人的需求量将不断增大，推 广应用前景更广阔。变电站巡检机器人目前在500KV变电站已有推广应用，随 着变电站巡检机器人性能提高、功能完善、价格下降，有望进一步扩大在500KV 及以下变电站推广应用。

围绕以机器人代替巡视人员完成室外变电站设备日常检查的巡检工作新模 式，重点突破巡检机器人的自主导航、半自主导航、网络环境下的人机交互控制、 非接触式设备检测等关键技术，研制变电站巡检机器人系统，完成集成演示并实 现示范应用，引领特种智能机器人技术发展，为少人值班、无人值班变电站的安 全运行提供技术保障。 技术关键 1） 巡检机器人的定位、导航算法 巡检机器人的定位、导航算法是巡检机器人实现自主运动的核心技术，可提 高机器人的智能。 2） 自动返回充电技术自动返回充电技术是提高机器人工作效率，保证其自主工作的关键。 3） 网络环境下的机器人遥控技术 应用前景： 随着国民经济的快速发展，我国超高压、高压变电站的数量还将在相当长的 一段时间内保持快速增长。变电站对变电站巡检机器人的需求量将不断增大，推 广应用前景更广阔。变电站巡检机器人目前在500KV变电站已有推广应用，随 着变电站巡检机器人性能提高、功能完善、价格下降，有望进一步扩大在500KV 及以下变电站推广应用。市场及经济效益分析： 预期经济、社会效益： 在无人值班变电站中，用机器人代替人工进行日常的设备巡视，可以大大提 高变电站运行的自动化水平，达到减人增效的目的，具有显著的经济效益。以nokv的无人值班变电站为例，从定量的数据进行分析。根据重庆市电力 公司《变电站运行管理规范》的规定，无人值班变电站操作队原则上实行三班 人员一班制，其所辖llOkV变电站为5-7个时，每班至少应配备6人，其中值班 员不少于3人，以人均薪酬3万元/年计算，一年的人工薪酬至少54 (3X6X3) 万元，操作队工作用车的路油费约3万元/年，其它办公耗材等费用约1万元/年， 共58万元/年，平均下来，一个llOkV变电站基本费用(此处主要是计算操作队费 用，不包括设备调试、检修等其它生产费用)为8. 3〜11. 6万元/年。根据其主要 配置的不同，变电站巡检机器人的成本价也有所不同，大约在50万元左右，因 此，在llOkV无人值班变电站应用自动巡检机器人代替人工进行设备巡视可在 4〜6年内收回成本。同样计算，若是在220kV及以上变电站应用自动巡检机器人 代替人工，可望在4年内收回成本。此后，只需花费相对较少的费用对机器人进 行日常维护即可，与目前采用的人工巡视方式相比较而言，具有一次投资长期受 益的明显优势和经济效益。社会效益 采用变电站巡检机器人代替人员对设备进行巡视，可以提高巡检作业的水平, 提高工作效率和质量，帮助工作人员实时掌握变电站情况，及时发现潜在事故苗 头，避免事故，提高变电站安全运行水平；降低了巡检作业的危险，确保人生安 全和身体健康，保证了变电站的安全生 产。

2019年上海市科技进步一等奖 超高清视频是继视频数字化、高清化之后的新一轮重大技术革新，将带动视频采集、制作、传输、呈现、应用等产业发生深刻变革。从2K高清晰度电视向4K超高清晰度电视的跨越，对直播系统的采、录、编、播提出了新的要求，如何解决直播中的高清同播录制、实时内容压缩、智能数据管理和鲁棒稳定传输技术难题，成为制约4K超高清电视广播发展的关键瓶颈。 4K超高清编辑处理平台 在国家高技术研究发展计划和上海市科技创新行动重大项目的支持下，上海交大项目组团队在全国率先开启了4K超高清电视直播系统的研究。历经八年与超高清全产业链核心单位进行产学研合作，在超高清一致同播制作、实时并行编码、海量数据存管、无线高效广播和网络传输控制上取得了关键技术突破，形成了4K超高清电视直播系统，并完成全链路技术验证。率先在上海实现了4K超高清直播的有线无线同步播出，为我国4K超高清直播频道开播提供了解决方案，实现了千万用户级的4K超高清电视直播服务。 该直播系统打破了国外技术垄断，促进了超高清网络传输、芯片、显示面板、终端整机及内容制作分发、行业应用等各环节产品的升级换代，有力地支撑了“中国制作2025”国家重大战略的实施，全面促进了我国电视广播产业的高质量发展。项目获国家授权发明专利17项，近三年直接销售逾5.5亿元，新增利润超4千万元，获2017年广播影视科技创新一等奖。

本项目实施过程中利用三维激光扫描仪对重庆市江津区四面山镇凤四路（K16+090-K16+100）段危岩体的变形进行监测，得到监测期内危岩体的位移变化规律，通过对海量点云图的数据处理，研究了该危岩体的失稳规律，从而提出了一种危岩体失稳预判模型，为准确预报危岩体坍塌事故提供了依据。与此同时，利用激光测距技术及自主研制的岩体倾角测试系统对危岩体的变形位移近一步进行了监测，所得结果印证了三维激光扫描仪所得数据的准确性。在获得危岩体变形统计参数的基础上，考虑到现场实际情况及理论研究的严谨性，对危岩体所在区域的水系分布状况进行了钻孔探测，同时利用现场原位测试系统结合室内三轴试验，得到了危岩体所在区域各岩性岩体的物理力学参数，在获得原岩应力分布状况后，于室内开展了危岩体的锚固治理效果数值模拟研究，通过研究确定了锚固治理的最佳方案，并于现场进行施工。最后，利用RSMZ4FD智能动测仪对锚固治理效果进行了检测，同时通过提出的迷糊评价方法对治理后的危岩体稳定性进行了整体性评价，结果表明，本次危岩体治理效果理想。

配完成，效率低、周期长且模具工作型面表面质量无法保证。本成果在深入分析了影响大型汽车覆盖件模具凸凹模工作型面贴合率影响因素的基础上，研究提高贴合率的数字化分析与设计方法，建立了基于汽车覆盖件拉延减薄和模具在成形力下的弹性变形量耦合的精细模面设计方法。利用基于型面变形补偿的汽车覆盖件模具型面设计系统及方法后，调试周期缩短了30%，大大的提高了模具工作型面调试效率，缩短了模具的制造周期，创造了良好的经济效益，提升了企业核心技术能力的同时提高了企业的竞争力。本项目的研究成果已经成功在多家大型汽车覆盖件模具企业进行了大量的工业化应用，已为国内外知名汽车公司的大型覆盖件模具项目提供了高质量的模具。项目对改变我国汽车高档模具主要依赖进口的现状、促进天津市装备制造业的发展具有重要意义。

一、项目简介 随着科技进步和社会需求的发展，机器人手/臂除了工业生产，也越来越多用于服务人类的其它各个领域，这必然会使机器人承担比工业中更加多样的操作任务，面临更加多变的工作环境。因此，国内外对非结构自然环境下、具备自主操作能力的机器人的研究十分重视。当前，具备视觉感知能力的机器人已被公认为机器人发展的主流趋势，将视觉与机器人操作相融合，是对人类行为的模拟，由此产生的视觉伺服控制方法为机器人自主操作能力的实现带来了新的思路，代表了机器人的先进控制技术，也是促进机器人智能化发展的一个重要驱动。可以预见，未来的视觉系统将会成为机器人名副其实的眼睛，视觉伺服技术在机器人自主操作中将具有不可替代的作用。 视觉伺服利用视觉传感器提供的环境信息对机器人运动进行实时反馈控制，涉及机器人机械几何设计、运动学和动力学、自动控制理论、计算机视觉图像处理和摄像机标定等,是智能机器人领域中具有重要理论意义的研究课题之一。迄今为止，机器人手/臂的视觉伺服方法在太空遥操作、机器人手术、水果采摘、工业装配、焊接、抓取以及微操作等方面得到越来越多的应用。然而，现阶段可实际应用的方案主要面向特定的标定环境、模型参数已知，机器人操作是编码定式的，不具备模型未知条件下的自主操作能力，特别是当面向未来的刚-柔-软体共融机器人时，其柔型结构造成的运动模型及参数的变化与不确定性，必然使现有确定模型的研究方法失效。因此，无模型（目标几何模型，手眼标定模型，机器人运动模型）、非结构环境下的自适应操作对机器人提出了新挑战，是机器人手臂(尤其柔型手臂)视觉伺服控制研究的难点与前沿问题，不断深入对非结构环境下、无模型的机器人手/臂视觉伺服控制的研究具有重要的理论和现实意义。 在非结构自然环境下使机器人像人一样协调自适应操作是当今机器人研究领域的一项尚未实现但又令人感兴趣的研究工作。从理论上看，非结构自然环境下实现机器人柔性操作，就当前研究依靠单一的控制器设计是困难的。因此，本项目借鉴人的手眼协调操作是自适应学习过程，涉及智能进化和行为优化，将随机动态规划理论，结合约束规则与最优化控制，探索一种变参手眼关系，实现机器人在非结构自然环境下的自适应操作。 二、前期研究基础 研究团队一直致力于机器人视觉反馈控制的研究。在基础理论研究上，针对无标定视觉伺服控制方案与设计，均提出了一些新型方法，有扎实的理论基础和知识积累，并不断跟踪和深入在无模型视觉伺服控制的方面研究和前沿问题。目前，已经着手在无模型视觉伺服的可靠性、稳定性控制方面做了充分的探索工作：针对机器人无标定全局稳定操作问题，研究了一种鲁棒卡尔曼滤波(RKF)合作Elman神经网络(ENN)的全局稳定视觉伺服控制方法；提出了一种基于网络辅助尔曼滤波状态估计的无标定视觉伺服方法，提高伺服系统的鲁棒性。同时，立足机器人发展前沿，建立了多模特征深度学习抓取系统，在无结构环境下实现了机器人智能抓取与定位。 已发表的与项目相关的主要论文有： [1] 仲训杲,徐敏,仲训昱,彭侠夫.基于多模特征深度学习的机器人抓取判别方法.自动化学报,2016,7(42), pp:1022-1029. (EI) [2] Xungao Zhong, Xunyu Zhong and Xiafu Peng. Robots Visual Servo Control with Features Constraint Employing Kalman-Neural-Network Filtering Scheme. Neurocomputing, 2015, 151(3), pp:268-277 (SCI)  [3] Xungao Zhong, Xunyu Zhong and Xiafu Peng. Robust Kalman FilteringCooperated Elman Neural Network Learning forVision-Sensing-Based RoboticManipulation with Global Stability. Sensors, 2013, 10(13), pp:13464-13486. (SCI) [4] Xungao Zhong, Xiafu Peng, Xunyu Zhongand Lixiong Lin. Dynamic Jacobian Identification Based on State-Space for Robot Manipulation. Applied Mechanics andMaterials, vols. 475-476 (2014)pp: 675-679.(EI) [5] Xungao Zhong, Xiafu Peng, Xunyu Zhong and Xueren Dong. Multi-Channel with RBF Neural Network Aggregation Based on Disparity Space for Color Image Stereo Matching. IEEE 5th International Conference on Advanced Computational Intelligence (ICACI), 10(2012) PP:620-625. (EI) [6]XUNGAO ZHONG, XIAFU PENG, XUNYU ZHONG. NEURAL-BAYESIAN FILTERING BASED ON MONTE CARLO RESAMPLING FOR VISUAL ROBUST TRACKING. Journal of Theoretical and Applied Information Technology, 2013, 2(50), pp: 490-496. [7] Xungao Zhong, Xiafu Peng and Xunyu Zhong. Severe-Dynamic Tracking Problems Based on Lower Particles Resampling. TELKOMNIKA Indonesian Journal of Electrical Engineering. 2014, 12(6), pp:4731-4739. [8] Xunyu Zhong, Xungao Zhong and Xiafu Peng. Velocity-Change-Space-based Dynamic Motion Planning for Mobile Robots Navigation. Neurocomputing. 2014, 143(11), pp:153-163. (SCI) [9] Xunyu Zhong, Xungao Zhong, Xiafu Peng. VCS-based motion planning for distributed mobile robots: collision avoidance and formation. Soft Computing,2016,5(20), pp: 1897-1908. (SCI) [10] 仲训杲,徐敏, 仲训昱, 彭侠夫. 基于雅可比预测的机器人无模型视觉伺服定位控制, 控制与决策, 已在线发表, 2018. [11] 仲训杲,徐敏, 仲训昱, 彭侠夫. 基于图像的机器人非标定视觉反馈控制全局定位方法, 厦门大学学报(自然科学版), 已录用, 2018. 三、应用技术成果 （一）基于多模特征深度学习的机器人抓取判别 研究了多模特征深度学习及其在机器人智能抓取判别中的应用，该方法针对智能机器人抓取判别问题, 研究多模特征深度学习与融合方法. 该方法将测试特征分布偏离训练特征视为一类噪化, 引入带稀疏约束的降噪自动编码 (Denoising auto-encoding, DAE), 实现网络权值学习; 并以叠层融合策略, 获取初始多模特征的深层抽象表达, 两种手段相结合旨在提高深度网络的鲁棒性和抓取判别精确性. 实验采用深度摄像机与 6 自由度工业机器人组建测试平台, 对不同类别目标进行在线对比实验. 结果表明, 设计的多模特征深度学习依据人的抓取习惯, 实现最优抓取判别, 并且机器人成功实施抓取定位, 研究方法对新目标具备良好的抓取判别能力. （二）无标定视觉伺服解决方案及其机器人操作应用 研究了无标定视觉伺服方法及其在机械臂任务操作中的应用。首先提出视觉伺服目标：假设机器人或者摄像节的模型参数未知或者部分未知，视觉伺服的目标是使用摄像节作为传感器，引导机械臂运动，使当前图像特征收敛到期望图像特征，从而完成定位或者跟踪的任务。 手眼协调关系描述。关节图像雅克比矩阵定量描述了机械臂关节变化引起图像特征变化，它是关节-图像映射的局部线性化矩阵。 建立图像雅克比的在线估计器。将关节图像雅克比矩阵的每一个元素作为辅助系统的状态，建立辅助系统的状态方程；摄像机提取到的图像特征作为测量值，建立辅助系统的观测方程。根据Kalman滤波器理论，我们设计了对关节图像雅克比的在线实时估计算法。 构建基于图像矩的目标函数。为了避免传统的基于点特征的缺陷，例如点特征的标记、提取与匹配过程复杂且通用性较差问题。构建基于图像矩的图像特征向量完成视觉伺服任务，来提高视觉伺服系统的稳定性和可靠性。 四、合作企业 厦门万久科技股份有限公司是一家集销售、软件研发、技术服务、加工技术整合为一体的高新技术企业。目前公司的经营范围涉及CNC软件开发及数控系统销售、CNC控制零件销售及专业维修；工艺优化、机台升级与技术改造、工程配电与软件优化、专用机控制系统开发、多轴机的设计与开发、机台精度检测与校正优化服务等。公司是国际知名生产制造企业——富士康的产品供应商和技术服务商。