01. 成果简介 为适应未来水下航行器技术发展的要求，海工装备界在开发具有广域活动能力和高机动性的新型水下航行器的同时，也正在为传统水下航行器寻找更优良的推进和操纵系统。仿生技术则成为水下航行器的重要研究方向。 水生动物经过上亿年的演变和进化，早已在优胜劣汰中将其在水中的运动能力发挥到了极至，其中鱼类和鲸类等哺乳动物的游动方式具有高速、灵活、低噪等特点，其游动和控制姿态能力，是任何装备传统操纵与推进系统的人造水下航行器所无法比拟的。水下仿生技术，通过对鱼类游动机理的研究，利用机械结构、电子设备和功能材料来开发模仿鱼类的操纵和推进模式，并将其应用于水下航行器。 与传统的螺旋桨推进器相比，将仿鱼尾推进器应用于水下航行器，成为新型的仿生水下航行器，具有如下特点：（1）高推进效率，节能；（2）高机动性，灵活；（3）推进系统与操纵系统合二为一，共型；（4）噪声低、环保，隐身能力强。本项目旨在开发“仿蓝鳍金枪鱼潜航器”，以实现产业化为目标，依托清华大学电子工程系和天津高端装备研究院，经前期数年研发，已完成实验室原理样机和试验样机I型，并于2018年10月份在天津东丽湖进行了水试，验证了核心技术。仿蓝鳍金枪鱼潜航器试验样机I型体长2.6米，设计潜深100米，最大航速1.7米/秒（3.5节），速度体长比0.65，功耗0.88kW，处于国际领先水平。经进一步研发和改进，2019年9-10月将进一步试验，预计航速达6~8节，远高于螺旋桨推进平均2-3节的航速。图1 仿蓝鳍金枪鱼潜航器-试验样机I型 总装图 图2 仿蓝鳍金枪鱼潜航器-试验样机I型 下水吊装图 图3 仿蓝鳍金枪鱼潜航器-试验样机I型 水试图02. 应用前景 本成果的新型仿生AUV，推进效率高、自体噪声小、机动性好，速度接近4节，成熟度达到产品化标准，在智慧海洋、智慧海防迅猛发展的新时代，可广泛用于现代渔业养殖、勘探开发、抢险救援、科考研究、水下检修、观光旅游等民用市场，为海洋经济产业发展提供新型支撑手段；同时，也可用于海防等军用市场。03. 知识产权 已申请专利和软件著作权近20项。04. 团队介绍 本项目以电子工程系任勇教授团队为核心，成立了海洋信息与智能装备研究所，隶属于清华大学天津高端装备研究院。研究方向以自主式水下潜航器（Autonomous Underwater Vehicle，简称AUV）和多AUV水下蜂群为主，包括水下机器人的运动学机理研究、深海环境下的信息交换与处理、深海环境下定位与协同、深海AUV装备的研发制造技术、机器学习理论及其应用技术、复杂生产制造过程的建模与优化调度技术等。近五年来，在IEEE Transactions、IFAC Automatica、EJOR等专业顶级期刊发表国际权威期刊论文30余篇。05. 合作方式 投融资 / 商务合作。06. 联系方式 邮箱：liuyi2017@tsinghua.edu.cn

本发明公开了一种假肢臂差动关节机构，包括支架和固定于支架上的两电机、两减速机构、两传动机构和差动齿轮关节机构，两电机的输出轴分别依次连接两减速机构、两传动机构和差动齿轮关节；差动齿轮关节包括第一锥齿轮轴、第二锥齿轮轴和第三锥齿轮轴，第一锥齿轮轴和第二锥齿轮轴均与第三锥齿轮轴啮合，第一和第二锥齿轮轴的轴端分别作为第一和第二驱动端；当两电机同向转动，驱使第一和第二齿轮轴协作带动第三锥齿轮轴旋转，完成关节的前屈或后伸运动；当两电机反向转动，驱使第一和第二齿轮轴协作带动第三锥齿轮轴旋转，完成关节的外展或内收

智能七关节机器人Sawyer的柔顺控制技术，使其能适应现实世界的多变性，灵活快速地在不同应用场景中部署。拥有可自主切换的开源ROS和工业Intera双系统，满足高校机器人工程教育和科研开发需求。

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针对无人机面临的网络与系统层面的安全威胁，在 GF 基础科研、装备预研项目等重大项目支撑下，研发了具有完全自主知识产权的无人机安全防护系统，从无人机系统安全、无人机通信安全、无人机应用安全三大安全需求出发，突破了飞控形式化建模及代码自动生成、安全形式化验证、可信计算、区块链等关键技术，发明了满足安全与安保需求的飞控系统代码自动化生成技术，实现了符合实时性要求的无人机飞控系统安全性验证与运行监控，实现构建了“开发 - 运行 - 维护”的飞控系统全生命周期的一体化一体化无人系统安全防御体系。 截止目前，无人机安全防护系统已经历技术研发、原理样机开发两个阶段，技术成熟度达到 4 级，相关技术已应用于国产大飞机 C919、国产嵌入式操作系统“天脉”，持续深入推进军民融合协同发展。 主要技术指标 在无人机飞行控制系统开发阶段，从安全与安保需求出发，支持对无人机飞控模块进行形式化建模及关键软件组件的代码自动化生成，并且对自动生成的飞控核心代码进行自动化及组合验证，覆盖率不小于 90%；在运行阶段，基于可信计算及分区隔离技术，无人机安全防护系统的动态安全事件响应速度小于 500ms；并且，针对无人机集群以、无人机与地面站通信两种应用场景，支持机 - 站接入认证及批量认证、机群群组密钥管理，安全性至少达到 80bit 安全。

针对微型无人机，由于载荷的限制无人机本身不能承担地面标识位置解算等繁杂大量的计算以及无人机在运动过程中图像特征提取精度不高导致地面标识位置解算精度有待提高，因此考虑将辅助降落/回收系统嵌入到地面回收基座中，从而辅助无人机安全降落。

产品详细介绍 一、中国无人机行业发展现状、前景及趋势分析     1.1 中国无人机发展现状     中国2014年无人机销量约2万架，其中军用无人机约占1.4%，民用无人机占98.6%，预计到2020年中国无人机年销量将达到29万架。受低空逐步开放的利好，国内民用无人机发展非常迅猛，未来几年将保持50%以上的增长，2014年中国民用无人机销售规模已经达到40亿元。     中投顾问发布的《2016-2020年中国无人机行业深度调研及投资前景预测报告》中指出2015年，国内的无人机市场依然火热。包括研发、生产、运营在内，我国目前有300家至400家民用无人机企业，从业人员超过万人。未来我国需要1万多架民用无人机，以此简单计算，未来市场空间高达500多亿元。     1.2 无人机行业发展前景     无人机被称为“空中机器人”，从1917年第一架无人机诞生到现在近100年时间，无人机技术持续进步，尤其是微电子、导航、控制、通信等技术，极大地推动了无人机系统的发展，促进了无人机系统在军事和民用领域的应用。     2015年9月3日中国的阅兵展示了3款无人机，让民众过足了眼瘾。据美国、以色列未来战机规划，未来无人机将超过有人机。我国军用无人机紧随以美国、以色列为首的第一梯队之后，处于第二梯队，发展空间巨大。     民用无人机拥有规模不亚于军用无人机的巨大市场。未来的无人机将集成更多的机器人技术和更先进的算法，装备更多的传感器，加载更多的任务载荷设备，接入外部网络，智能化地完成各种复杂的任务。     民用无人机用途极为广泛，未来市场主要集中于农林植保、影视航拍、电力巡检、水文监测、城市巡检、快递派送等领域。借鉴美国对民用无人机监管逐步放松的历程，以及国内民用无人机政策的规范和低空空域改革的深化，我国民用无人机行业将呈现爆发式增长。     智能化趋势     未来无人机应该是智能化的，而不仅仅只是听从人类指令而被动行动的玩具。未来战场瞬息万变，战机往往梢纵即逝，因此，一架具有主动判断能力和卓越战场感知能力的智能化无人机就能在站场上迅速取得先机，从而赢得战争胜利。     隐身化趋势     现代防空武器的迅速发展，对无人机的隐身性能及机动性能提出了更高的要求。为提高无人机的机动性能和战场生存能力，未来无人机需要朝着隐性化，微型化方向发展。特别是翼展不超过15厘米的特微型无人机，携带方面，战术灵活，可以在提高生存能力的大大增强战争侦察、渗透能力。     集成化趋势     未来无人机正朝着系统集成，综合传感方向发展，增强无人机的通用性。未来无人机不将再有明显的分类，一架无人机就能完成侦察/探测/打击/评估等一体化任务。同时，针对未来一体化战争趋势，无人机数据链可以与有人战斗机迅速分享，各自分工，应对不同任务的需要。未来的无人机系统更强调高度集成化，以满足灵活多变的作战任务需求。     民用化趋势     根据《美国陆军无人机系统路线图（2010-2035）》，无人机在军用领域的应用范围将进一步扩展至C3I指挥控制、空战、加油、空运等更多类型的作战任务，逐步对有人驾驶飞机形成替代。而在民用领域，随着对无人机应用价值认知程度的加深，无人机在遥感测绘、边海防、森林防火、管道巡线、警务执法等方面的应用已开始起步，并呈现出迅猛发展之势。未来，全球民用无人机的市场需求将以年均近30%的速度快速递增。   二、开展无人机应用技术专业的必要性     作为信息时代高技术含量的产物，无人机已成为世界各国加强国防建设和加快信息化建设的重要标志。众多发达国家和新兴工业国家，无不重视无人机的研究、发展和应用。当前，除了在军事上广泛应用，无人机在警用、气象、农林，甚至勘探等民用领域也大显身手，诸多无人机发展领先国家已将其作为推动新兴产业发展、满足社会经济活动需要的重要手段和重点选择。2014年以来无人机的发展速度堪称迅猛，国内无人机生产企业已超过400家，从业人员突破10万，占据了全球70%的无人机市场。随着我国加快推进实施“中国制造2025”，无人机产业将会成为未来市场焦点。市场研究机构IDC预测，2019年中国市场消费级无人机出货量将达到300万台，较2016年的39万台实现大幅增长。未来3年,无人机将会应用到更广泛的领域，其中航拍无人机的出货量有望增长七倍以上。目前，中国无人机市场尚未成熟，对于希望进入此领域的无人机制造商来说，中国市场前景广阔。同样对于中高职院校来讲，基于无人机的广阔发展前景及应用市场，开设相关专业课程及培养无人机操控人员和检修人员也迫在眉睫，适应社会发展需要。 针对目前国内无人机市场才人缺失的情况及无人机应用技术专业的教学空白,公司集聚一批多年从事无人机研发、制造以及无人机驾驶员培训的专业人员,成功开发出了一系列适合中高职院校教学的无人机模拟飞行软件、无人机教学专用设备、无人机科普创新展示设备和装配维修维护实训平台等,同时开发了与之配套的适合中高职、本科院校教育的无人机专业人才培养方案、师资培养方案、专业教材、课程设置、教学计划、校企合作方案等,已逐步在国内多家中、高职院校展开推广,对于学校的教学质量评估、院校升级评估都起到了促进作用,深受广大院校的好评。   三、弗莱茵教学专用无人机特点 ●安全是首位,包括人员安全、无人机设备安全、弹射装置的安全使用、电池的安全使用、训练场地的安全、教员的安全应急措施等； ●必须采用开源飞控系统,使得学生能通过自己编程、调整参数,学习和掌握无人机飞行控制技术； ●要求无人机结构简介,各功能部件模块化设计,便于学生学习、理解、掌握； ●教练机必须耐摔且维修方便,出现故障后学生可以学习自己维修、维护,使飞机重返蓝天； ●测试设备、专用工具、飞机配件齐备,便于学生在反复动手中体验、实践； ●具备教练驾驶模式,教员全程监管、应急,避免事故发生。  

产品详细介绍ErgoLAB人机环境同步云平台，是集科学化、集成化、智能化于一体的系统工程工具与解决方案产品，可以与人、机器、环境数据进行同步采集与综合人机工效分析；尤其是人工智能时代根据人-信息-物理系统（HCPS）理论，对人-机-环境系统从人-信息系统，人-物理系统以及系统整体分别进行人机交互评估以及人因与工效学的智能评价。智能化人机环境测试云平台支持科研项目的整个工作流程，从基于云端的项目管理、实验设计、数据同步采集、信号处理与数据分析到综合统计与输出可视化报告，对于特殊领域客户可定制云端的人因大数据采集与AI状态识别。具备ErgoVR虚拟现实实时同步人因工程研究解决方案、ErgoAI智能驾驶模拟实时同步人因工程研究解决方案、ErgoSIM环境模拟实时同步人因工程研究解决方案，可以在不同的实验环境为人-机-环境研究的发展提供进一步的主客观数据支撑与科学指导。其中，云实验设计模块具备多时间轴、随机化呈现等功能、可以创建复杂的实验刺激，支持任何类型的刺激材料，包括自定义问卷、量表与实验范式（系统包含常用量表与实验范式以及数据常模，如NASA-TLX认知负荷量表、PANAS情绪效价量表、Stroop任务、MOT多目标追踪、注意力训练任务等）、声光电刺激与实时API行为编码/TTL事件标记、多媒体刺激编辑如文本、声音、图像，视频（含360度图片和视频），在线网站和手机应用程序，以及所有的原型设计材料，也支持与如下刺激实时同步采集：如场景摄像机、软件，游戏，VR，AR程序等。兼容第三方软件刺激编译软件，如E-prime，Superlab，TobiiPro Lab等。ErgoLAB人机环境同步云平台采用主客观结合多维度数据验证的方法，数据同步种类包含大脑认知数据（EEG脑机交互与脑电测量系统、fNIRS高密度近红外脑功能成像系统），视觉数据（Eyetracking视线交互与眼动追踪系统），生理信号数据（生理仪含：GSR/EDA、EMG、ECG、EOG、HRV、RESP、TEMP/SKT、PPG、SpO2），行为观察、肢体动作与面部表情（基本情绪、情绪效价、微表情等）数据、生物力学数据（拉力、握力、捏力、压力…），人机交互数据（包含如网页终端界面交互行为数据以及对应的键盘操作，鼠标点击、悬浮、划入划出等；移动终端界面交互行为数据以及对应的手指行为如点击、缩放、滑动等；VR终端界面人机交互行为数据及对应的双手操作拾取、丢弃、控制，VR空间行走轨迹）、以及多类型时空行为数据采集(包括室内、户外、以及VR环境不同时空的行走轨迹、行车轨迹、访问状态以及视线交互、情感反应、交互操作行为等数据采集)、以及环境数据（温度、湿度、噪音、光照、大气压、湿度、粉尘等）等客观量化数据。ErgoLAB人机环境同步云平台包含强大的数据分析模块以及广泛的认知和情感生物特征识别（如记忆，注意力，情绪反应，行为决策，以及警觉、压力等）。ErgoLAB数据分析与综合统计分析模块包含多维度人-机-环境数据综合分析、EEG脑电分析与可视化、眼动分析与可视化、行为观察分析、面部表情分析、动作姿态伤害评估与工效学分析、交互行为分析、时空行为分析、车辆与驾驶行为分析（ErgoAI驾驶版本）、HRV心率变异性分析、EDA/GSR皮电分析、RESP呼吸分析、EMG肌电分析、General通用信号分析（如SKT皮温分析、EOG眼电分析以及其他环境与生物力学信号分析）。系统具备专门的信号处理模块以及开放式信号处理接口，可以直接导出可视化分析报告以及原始数据，支持第三方处理与开发。津发科技提供定制开发服务，与人因工程与工效学分析评价领域相关的算法模型、软硬件产品与技术可深入研发，详情咨询津发科技！ErgoLAB是一种人类行为研究软件工具，可 无缝同步35种以上传感器模式的研究设计和数据收集。它支持项目的整个工作流程，从实验方法设置到数据收集和导出以进行完整的分析。毫秒级同步，您将能够从各种传感器模式（GSR，ECG，EEG，EMG，EEG，眼睛跟踪...）以及多种刺激（照片，视频，自由任务， VR体验，网站...）具有出色的时间表现。因此，您将能够轻松，准确地分析来自Excel，SPSS，MatLab等的数据。系统可提供最常用的研究设计模板，强大的数据分析平台以及广泛的认知和情感生物特征识别（例如记忆，注意力，情感价，激活和影响，参与度等） ）。是为那些希望在生理数据解码和分析方面向前迈进的人而特别设计的，它提供了一种实用且可行的解决方案。同步数据采集刺激性任何类型的刺激图像，视频，体验，网站，应用程序，VR / AR设置...第三方软件刺激ErgoLAB，Eprime，Tobii Pro Lab ... 实时应用兼容LabStreamLayerBCI200，OpenVie，NeuroPype ...实时API数据分析原始数据到第三方Matlab（EEGLAB，BCILAB等）Python（MNE等）Neuroguide WE其他 高级分析工具（可选（软件分析工具情绪和认知指标Excel导出（单个和汇总）多媒体资料技术指标人类行为指标情绪生物识别 价，情绪激活，情绪影响认知生物识别 注意，记忆，参与。行为指标 鼠标跟踪，时间。眼动追踪指标 视觉注意，注视内隐动机和行为 隐式联想响应测试（IAT和启动）IPS指标 位置追踪指标表示个人 对于生物识别，时间和隐式关联：条形图和统计差异表。对于眼睛跟踪，鼠标定位和室内定位：热图，比率图，时间图，轨迹图，感兴趣的区域（首次固定时间，花费的时间，比率，重新访问，平均固定时间，以前的固定时间）和汇总的固定视频。组合式 情感定位图，结合指标的视频，刺激，摄像头和麦克风（汇总，按细分或个人汇总）。输出格式档案 所有CSV格式的生物特征识别（单独和汇总），与第三方工具（Matlab，Excell等）兼容可视化软件 生物识别可视化软件。分析间隔和感兴趣的区域。多媒体资料 包含陈述和视频以进行报告。

广泛应用在航拍、测绘、植保、检测、搜救等多种领域的设备，部分有我司自行开发，也可以为特殊用户定制开发领域装备；