四足机器人具有良好的运动灵活性和环境适应性,是机器人研究领域的热点。随着研究的深入和对机器人运动性能需求的提高,四足机器人研究领域分化出以高速运动为目标的研究分支。生物学研究显示,跳跃步态是四足动物典型的高速对称步态,且多种动物在高速速度中存在脊柱大幅地参与运动,而相应的脊柱型四足机器人的理论及运动控制研究却鲜见报道。当前研究大多孤立了脊柱环节,鲜有整机的建模研究以及运动控制方法研究。在该方向的研究势必推动仿生工程和机器人运动控制等方面的发展,此外,以其高速运动的特点,在军事侦察、救震救灾和未来生活等领域也将具有广阔的应用前景。首先,本文以分析猎豹的运动特性入手,建立了脊柱型四足机器人七杆模型,以及构建了ASLIP动力学模型,使用拉格朗日方程推导了其跳跃运动的动力学方程;迭代运算动力学微分方程,使用庞加莱映射方法搜索了机器人七杆模型基于ASLIP跳跃运动的不动点,结果显示不动点在固定能量层级下呈区域性分布;不动点的对比结果显示基于ASLIP模型的运动比基于SLIP模型的运动能适应更高的稳态运动速度,并作了触地力、脊柱角和稳定性等特性分析。为脊柱型四足机器人跳跃运动提供了动力学模型和理论基础。然后,根据机器人模型各关节主动力作用于控制量的广义力计算结果,研究了前向速度、弹跳高度、机身俯仰角

项目成果/简介:四足机器人具有良好的运动灵活性和环境适应性,是机器人研究领域的热点。随着研究的深入和对机器人运动性能需求的提高,四足机器人研究领域分化出以高速运动为目标的研究分支。生物学研究显示,跳跃步态是四足动物典型的高速对称步态,且多种动物在高速速度中存在脊柱大幅地参与运动,而相应的脊柱型四足机器人的理论及运动控制研究却鲜见报道。当前研究大多孤立了脊柱环节,鲜有整机的建模研究以及运动控制方法研究。在

探究源自生物矿物材料的结构设计原理无疑将为人工矿物基新材料的研发提供重要启发和依据，然而如何在人工材料中设计和制造这些复杂结构，一直是困扰科学界的难题。

仿生表面织构起源 传统摩擦学认为光滑表面具有较低摩擦力和磨损，反之，非光滑表面会带来较大的摩擦力和磨损。而自然界进化过程中，某些生物的表面微观结构具有优异的自润滑和抗磨减磨性能，如鲨鱼皮表面微沟槽表现的超低流体阻力，穿山甲表面微结构的优异耐磨抗磨性能。因此，如能掌握其机理，则可进行工业应用。 钻头轴承及压裂泵柱塞密封系统仿生织构润滑减磨设计及应用 织构化钻头轴承 钻头作为破碎岩石形成井眼的重要工具之一，在高温高压、冲击动载及贫脂润滑的恶劣环境下，其核心部件钻头滑动轴承易发生黏着磨损从而最终导致钻头整体失效破坏，亟需降耗增寿的新技术来为其安全、可靠使用和延寿经济运行保驾护航。 发明了基于多物理场耦合的超快激光精准高效制备的冰霜辅助超快激光刻蚀分束技术（US17026096，ZL202011229792.1），形成了钻头轴承轴径曲面仿生织构的纳秒/皮秒的激光加工与表征评价方法；目前正在与中国科学院上海光学精密机械研究所和中石化江钻石油机械有限公司开展钻头轴承织构工业化的超快激光加工与质量检测流水线建设和现场应用研究测试，可满足织构化钻头2000支的年产量需求。 建立了织构钻头轴承润滑减磨性能优化设计的理论研究与实验测试评价方法(ZL201310416270.6，ZL201710973537.X，.ZL201810946598.1）。以摩擦系数、磨损量、油膜厚度、温升和无量纲承载能力等为评价指标，基于理论研究、单元实验和全尺寸的台架实验，模拟测试工况下初步优选的圆形、椭圆形、人字形沟槽织构可使钻头轴承减磨性能和寿命提升50%以上。 织构化柱塞密封系统 柱塞动密封系统是油气增产压裂作业实施中压裂泵装备的关键部件之一，其在超高压、冲击动载及交变往复运动工况下，压裂泵柱塞动密封系统易发生磨损失效而导致密封刺漏等失效，是制约压裂泵工作性能、可靠性和作业成本的关键因素， 亟需创新的设计方法来提升压裂泵柱塞动密封系统的寿命及可靠性。 发明了柱塞表面仿生织构大尺寸拼接刻蚀工艺规划及参数优化设计方法（ZL201910892024.5）， 创新研发了柱塞织构批量化激光分束加工的软件控制系统和配套夹具系统。 发明了表面织构化压裂泵柱塞及其动密封系统性能抗磨减磨性能优化设计的理论研究与试验测试评价方法(ZL201310423514.3)，基于理论模拟、单元及全尺寸台架实验，初步优选的圆形和椭圆形织构布置于压裂泵柱塞表面可实现柱塞动密封系统的摩擦系数和温升降低45%以上，寿命延长30%以上，目前正在与中石油第四石油机械有限公司和中油国家钻井装备工程技术研究中心有限公司开展现场应用试验测试。 未来应用前景及市场规模预测 该技术垂直应用领域为油气勘探开发装备、油气集输装备、通用机械装备的润滑、密封、抗冲蚀与减阻等领域，摩擦消耗了一次能源的1/3以上，80%的装备失效是由磨损引起的。两者造成的损失相当于GDP2%-7%，2019年我国的GDP为99万亿元，按5%计算约为4.95万亿元。

本发明公开了一种具有细胞膜结构仿生的两亲性接枝共聚物,所述共聚物的主链为壳聚糖，侧链分别为亲水的磷酸胆碱和疏水的脂肪酸;本发明所制备的两亲接枝共聚物具有细胞膜结构仿生的特点：磷酸胆碱分子模拟细胞膜中磷脂分子的头部，壳聚糖的糖单元模拟细胞膜上糖脂分子的头部，疏水的脂肪酸则模拟磷脂和糖脂分子的疏水碳链。所述共聚物具有良好的生物相容性和亲水性。在作为纳米药物载体时，既能够阻抗蛋白质的非特异性粘附，又能容易地被病灶细胞内吞。此外，该接枝共聚物能够稳定的分散在高盐度和广泛pH条件下。本发明同时还提供了制备所述共聚物的方法，操作简单，成本低，反应条件温和，产率较高。

水凝胶仿生软骨材料显示出各向异性的微观结构，并表现出优异的力学性能，拉伸强度为10.65 MPa，韧性为52.2 MJ/m3，压缩强度为4.86 MPa，高于其他的各向同性水凝胶以及大多数报道的水凝胶材料。

软体机器人能够适应不同的非结构化环境，实现与人类更安全地交互。目前，软机器人主要采用手工装配工艺制造。制造方法的局限性导致生产困难，限制了材料选择范围，并且难以获得复杂的驱动性能，更不用提赋予机器人感知能力或智能性了。

近日，傅正义院士团队平航副研究员在材料过程仿生制备新技术研究方面取得创新性进展，成果以“Mineralization Generates Megapascal Contractile Stresses in Collagen Fibrils”为题，发表在国际顶级期刊《Science》（科学）上。

本项目结合计算机视觉、自然语言处理、内镜影像学、早期肿瘤诊疗学技术，创建消化道肿瘤内镜下智能早诊早筛体系，大幅提高内镜检查质量和消化道肿瘤早诊早筛水平。 一、项目分类 显著效益成果转化 二、成果简介 消化道肿瘤是严重威胁全球人群健康的重大疾病。早诊早治是改善患者生存率的重要策略，然而，项目组多年流行病学研究揭示，我国消化道早期肿瘤检出率低、漏诊误诊率高，检查质量参差不齐，严重危害患者生命。 基于此，本项目结合计算机视觉、自然语言处理、内镜影像学、早期肿瘤诊疗学技术，创建消化道肿瘤内镜下智能早诊早筛体系，大幅提高内镜检查质量和消化道肿瘤早诊早筛水平。具体为：1）首创消化内镜全局智能监测与无盲区扫查技术，开辟内镜质控新路径。使胃镜检查盲区率降低45%、肠镜检查合格率提高1.78倍、腺瘤检出率提高1.12倍，确立我国在该领域的领先地位；2）发明“逻辑拟人化”消化道高危病灶动态探查方法，使胃瘤变漏诊率降低78%，推动智能内镜临床应用；3）创建实时监测与智能反馈内镜检查质量方法，使医生胃癌前状态检出率提高1.33倍，肠腺瘤检出率提高0.88倍，显著提高消化内镜检查质量；4）研制消化内镜人工智能辅助诊断主机，实现实时动态多模态预测，系统延迟小于 48ms，全面满足临床需求。 在消化内镜人工智能领域发表论文影响因子排名世界第一，引领研究方向，共发表相关研究论文52篇，其中中华系列论文25篇，SCI论文27篇，影响因子9分及以上21篇，单篇最高45分。制定专家共识及行业指南3项、国家专业医疗质量控制指标18项。该项目获批国家发明专利34项，成功转化发明专利14项，所孵化产品获国家医疗器械创新审批，获中国、欧盟II类注册认证共7项。在中德500余家三甲及基层医院落地应用，覆盖近2000万人；技术相关应用直接经济效益达5亿元，社会经济效益显著。 获2021年湖北省技术发明一等奖、2021年欧洲消化疾病周国家学术奖、2020年中国十佳消化道领域临床研究奖等。樊代明院士和李兆申院士评价该成果极大推动我国消化道早癌防治事业的发展。

相比于传统的飞行机器人，跨介质仿生吸附机器人可长时间工作，并同时覆盖水下和空中的运动范围，这在探索基础科学问题，研制具有潜在用途的高性能跨域航行器方面具有重要意义。