世界上有数以百万的语言障碍患者，其中有的是由于先天缺陷导致其存在语言功能障碍，也有的是后天的一些疾病致使其丧失语言功能，语言功能障碍给他们的生活带来了极大的困难和不便。电子人工喉是一种简易的语言康复方法，其通常需要安装在口内喉部，由肺部发出的气流经过舌、唇的调制，引起人工喉膜片振动，使其发出语音信号。然而，现有电子喉助音器无法清晰还原患者声音，发音模糊，训练周期长，并且需要患者自己手持助音器于喉部，造成极大不便，所以亟需便于失语者携带、操作简单、性能优异的新型人工喉的器件及系统研究。 本成果团队研究的第二代石墨烯智能人工喉（WAGT）在器件柔性可贴附、声音收发系统集成、动作监测系统、轻型可穿戴等方面有了重大突破。首先，第二代石墨烯人工喉采用了更贴合人体皮肤的纹身式薄膜作为衬底，无需胶带粘贴，可直接贴敷在人体喉咙，极大地提高了佩戴舒适感；其次，第二代石墨烯智能人工喉在收发声系统方面有了双重突破，实现了石墨烯的器件级应用至系统级应用的跨越。通过专用电路对声音信号的放大和转换，第二代石墨烯智能人工喉首次将收声系统和发声系统连接起来，实现了声音输入到输出的闭环，并可以通过示波器实时观测喉部运动情况。接着，通过与单片机的结合，该器件可以将人体喉部的不同动作“翻译”成不同的声音，实现了动作发声系统。通过连接解码器，该器件还可以播放任意音乐。最后，第二代石墨烯智能人工喉系统可通过臂包穿戴在胳膊上，首次实现了石墨烯人工喉的可穿戴功能。未来将进行体积更小及功能更多的集成，有望实现像“创可贴”一样贴附在人体喉部并帮助失语者“开口说话”。

项目成果/简介:世界上有数以百万的语言障碍患者，其中有的是由于先天缺陷导致其存在语言功能障碍，也有的是后天的一些疾病致使其丧失语言功能，语言功能障碍给他们的生活带来了极大的困难和不便。电子人工喉是一种简易的语言康复方法，其通常需要安装在口内喉部，由肺部发出的气流经过舌、唇的调制，引起人工喉膜片振动，使其发出语音信号。然而，现有电子喉助音器无法清晰还原患者声音，发音模糊，训练周期长，并且需要患者自己手持助

01. 成果简介 世界上有数以百万的语言障碍患者，其中有的是由于先天缺陷导致其存在语言功能障碍，也有的是后天的一些疾病致使其丧失语言功能，语言功能障碍给他们的生活带来了极大的困难和不便。电子人工喉是一种简易的语言康复方法，其通常需要安装在口内喉部，由肺部发出的气流经过舌、唇的调制，引起人工喉膜片振动，使其发出语音信号。然而，现有电子喉助音器无法清晰还原患者声音，发音模糊，训练周期长，并且需要患者自己手持助音器于喉部，造成极大不便，所以亟需便于失语者携带、操作简单、性能优异的新型人工喉的器件及系统研究。 本成果团队研究的第二代石墨烯智能人工喉（WAGT）在器件柔性可贴附、声音收发系统集成、动作监测系统、轻型可穿戴等方面有了重大突破。首先，第二代石墨烯人工喉采用了更贴合人体皮肤的纹身式薄膜作为衬底，无需胶带粘贴，可直接贴敷在人体喉咙，极大地提高了佩戴舒适感；其次，第二代石墨烯智能人工喉在收发声系统方面有了双重突破，实现了石墨烯的器件级应用至系统级应用的跨越。通过专用电路对声音信号的放大和转换，第二代石墨烯智能人工喉首次将收声系统和发声系统连接起来，实现了声音输入到输出的闭环，并可以通过示波器实时观测喉部运动情况。接着，通过与单片机的结合，该器件可以将人体喉部的不同动作“翻译”成不同的声音，实现了动作发声系统。通过连接解码器，该器件还可以播放任意音乐。最后，第二代石墨烯智能人工喉系统可通过臂包穿戴在胳膊上，首次实现了石墨烯人工喉的可穿戴功能。未来将进行体积更小及功能更多的集成，有望实现像“创可贴”一样贴附在人体喉部并帮助失语者“开口说话”。图1. 可穿戴的第二代智能石墨烯人工喉系统02. 应用前景 第二代智能石墨烯人工喉集收声和发声于一体，可直接贴附于失语者喉部，并将喉部的不同动作转化为对应声音，有望帮助失语者正常与他人“交谈”。在未来，该器件将与声纹识别、机器学习等技术结合，在语音识别、家庭医疗等领域具有广阔前景。03. 知识产权 已获得国家发明专利授权2项。04. 团队介绍 本成果项目团队负责人为任天令教授，清华大学信息科学技术学院副院长，教育部长江学者特聘教授，国家杰出青年基金获得者，清华大学环境与健康传感技术研究中心副主任。担任IEEE电子器件学会副主席（中国大陆首次）、国际微电子领域顶级学术会议IEDM执委（中国大陆首次）、IEEE电子器件学会教育委员会主席（中国大陆首次）、中国微米纳米技术学会理事等。近年来，承担国家自然科学重点基金、国家重大科技专项、国家公益性行业科研专项、国家重大仪器专项、国家863计划、国家973计划等多项国家重要科技项目，做出一系列具有重要国际影响的创新学术成果。主要研究方向为智能微纳电子器件、芯片与系统，包括：智能传感器与智能集成系统，二维纳电子器件与芯片，柔性、可穿戴器件与系统，智能信息器件与系统技术等。在国内外重要学术期刊和会议发表重要SCI期刊论文400余篇，国际微电子领域顶级学术会议IEDM论文11篇；获国内外发明专利70余项，入选2018年爱思唯尔（Elsevier）“中国高被引学者”（微电子领域唯一入选者）。获2018年电子学会自然科学一等奖，“石墨烯智能人工喉”荣获科技导报评选的2017“中国十大重大技术进展”，“人工智能微纳电子器件”荣获2017“清华大学十大重大学术成果”，石墨烯“人工喉”在2018年全国科技活动周被评为“最受公众喜爱项目”，还入选2018年中国国际智能产业博览会十大“黑科技”创新产品（从1082项创新产品中脱颖而出）。团队成员有副教授、助理教授、助理研究员等7人。05. 合作方式 技术许可。06. 联系方式 邮箱：qyc16@mails.tsinghua.edu.cn、liuyi2017@tsinghua.edu.cn

机械方面：机械设计、机械制造工艺学、机电一体化技术、机械制造及其自动化等学科。电气方面;电气工程及其自动化、机电一体化系统、电气控制与PLC，电机与电器、电力工程等学科。

水利水电工程施工领域，提出了高心墙堆石坝施工质量实时监控技术、高混凝土坝施工进度实时控制分析技术和网络环境下数字大坝系统集成技术，实现了工程施工质量的全天候、精细化、在线自动监控，以及施工进度的实时预测、适时预警、动态调整与优化。成果总体上达到国际领先水平，是大坝施工质量和施工进度控制手段的重大创新；已应用于糯扎渡、拉西瓦、锦屏一级、南水北调等10余项重大工程，获经济效益3.46亿元，并在我国水利水电工程界产生了重大影响，应用前景十分广阔。

1、化工过程高级工程师2、材料高级工程师

针对机器人与高端智能装备中对精密减速机的迫切需求，研制开发世界首创的全向轨道摆线减速机，刚性、功率密度、使用寿命等指标均优于国际一流减速机品牌（日本纳博、日本住友、日本Harmonic、斯洛伐克Spinea），传动精度不亚于国际一流减速机品牌，且制造工艺得到显著优化。 一、项目分类 显著效益成果转化 二、成果简介 项目团队在机器人减速机、微型大力矩减速机、油气开采井下智能装备领域的研究成果处于国际领先水平。 针对机器人与高端智能装备中对精密减速机的迫切需求，研制开发世界首创的全向轨道摆线减速机，刚性、功率密度、使用寿命等指标均优于国际一流减速机品牌（日本纳博、日本住友、日本Harmonic、斯洛伐克Spinea），传动精度不亚于国际一流减速机品牌，且制造工艺得到显著优化。

由于航空发动机和燃气轮机叶片型面是空间异型曲面，因而其设计、制造及维修都面临巨大挑战。为了在设计加工层面提高叶片加工质量，同时在修复层面提高叶片使用寿命，开展叶片高效高精测量研究至关重要。 本项目面向叶片制造研发了一套基于四轴运动平台与线激光扫描相结合的叶片型面检测装置，并开发了集运动控制、数据采集与处理、精度评估等多功能于一体的软件系统，可实现多类型叶片的二维截面高精度测量与三维型面自动化高效重构,有效克服因叶片复杂结构特征带来的扫描数据密度差异性大、重叠区不足等因素对重构精度的影响。本项目面向叶片3D打印修复，研发了一套高效高精度的叶片检测方法与集成系统，可实现批量化叶片截面轮廓位姿及其轮廓的自动化测量、数据重构和叶片配准，为叶片修复工艺流程中的3D打印和后续机加工等工艺环节提供关键的数字化测量、加工工艺数据，有效提升修复精度与效率，并降低成本。 本项目的开发成果可应用于航空发动机、燃气轮机等叶片制造、修复全生命周期的测评、重构、反求等场景，市场规模大。 图 面向叶片3D打印修复的检测方法与集成系统硬件平台

本项目在大型屋盖风致作用机理、风效应分析理论、设计风荷载确定方法和 屋面系统抗风的技术措施、检测评价方法等方面取得了以下创新成果：（1） 提出了大跨屋盖非高斯极值风压分析理论和多模态耦合风振效应分析理论 系统构建了非定常、非高斯特性的屋面风荷载模型，提出了屋盖非高斯风压时程的概率密度表达式、多样本风压极值概率分布模型；提出能够计入多模态参 与的耦合效应和结构、风荷载、风向不确定性的基于概率的高效风振计算方法。 系统建立了屋面风荷载和结构风效应的分析理论。（2） 提出了屋面围护结构和大跨承重结构抗风设计方法提出考虑非高斯极值、相关性面积折减、风向效应的围护结构风荷载计算方 法，提出了可考虑多模态风振响应的多目标等效静风荷载分析方法。基于提出的 理论方法和大规模风洞实验，分析不同结构参数和风荷载参数下的平面、柱面、 球面、双坡、鞍型、悬挑等典型屋面围护结构全方向极值风压及大跨主体结构的 等效静风设计荷载，给出了可供设计直接使用的计算图表。（3） 提出了改善屋面围护系统抗风承载力的技术措施、评价方法以及检测手段 提出了屋面围护系统的材料选择要求和构造设计原则；研发了改善和提高抗风承载力的金属屋面板板型和抗风揭部品部件，同时很好地满足功能及节能环保 要求；提出围护系统抗风揭的实验室测试方法和现场原位测试方法，及屋面系统 的安全性评价方法。