1. 痛点问题 空间能力指人类利用对形状和空间位置的基本理解、记忆、推理和生成物体间空间关系的一种能力，对科学、技术、工程和数学学科发展具有重要作用。现有针对儿童空间能力提高的训练方式主要包括通过特定的练习或者阅读文档对个人进行训练，以及通过给个人提供注重空间能力发展的课程进行训练。由于测试阶段与训练阶段任务非常相似，这两种训练方式对空间能力的提升十分有限，且不具有通用性，无法通过有效训练，将被训练技能上得到的提高迁移至未经训练技能。 2. 解决方案 模块化机器人可以根据环境和任务的不同自适应的改变自身构型，设计精巧、灵活度大，是一种训练儿童空间能力的理想物理实体。本成果提出了一种模块化机器人内部结构优化方法，自动计算模块内部元件优化的排布方式。算法构建了具有结构强度、空间利用率、装配复杂度三个参数的能量函数，通过模拟退火算法得到能量函数的最小值，即为排布算法的最优解。此外，设计制造了一种自重构机器人单元模块，具有结构简单、成本低廉的优点，降低了安装和拆卸的难度。由该模块组成的模块化机器人能在不同构型间自动转换，并在不同构型下进行运动。 合作需求 寻求与机器人、儿童/青少年教育等行业公司合作，对产品进行推广，普及机器人教育，提升大众对机器人的认知，把机器人作为教学的内容给到学生和老师，为幼儿园、K12甚至高校、研究院输入相关课程解决方案。使用人工智能+互联网+教育的模式，提供机器人设备及线上教学课程，帮助用户提升空间能力，共同推动机器人在少年儿童教育产业的发展。

1. 痛点问题 由于绝缘栅双极型晶体管（IGBT）具有驱动功率小而且驱动电路简单、开关速度快并且损耗小、饱和压降低、耐压高、电流大等优点，在柔性直流电网中得到了广泛的应用，现有的MMC换流阀装备均是采用IGBT开关器件进行设计。事实上，IGBT于二十世纪八十年代初诞生，在九十年代得到飞速发展。然而传统的焊接式IGBT容量较小、可靠性较低且失效后呈断路特性，因此早期的IGBT主要应用于中低压领域，直至压接式IGBT诞生之后才开始在高压、大功率电力电子换流器当中得到应用。IGBT器件的容量从最早的600V/6A级别逐渐提升，迄今为止已经达到了4.5kV/3kA的水平。IGCT诞生于1996年，由于其核心GCT芯片是由晶闸管改进而来，因此天然具备晶闸管大容量、高可靠性的特点。IGCT器件在2000年便已经达到了4.5kV/4kA的水平，相比之下压接式IGBT直至2012年才达到相同的功率等级，随着六英寸IGCT器件在未来投入使用，IGCT在容量上仍将对IGBT保持较大优势。 另外，尽管IGBT优势突出，但是相比电流型器件，仍然存在通态压降大、可靠性低、制造成本高等问题，具有很多改进的空间。尤其是在海上风电柔性高压直流输电系统中，所使用的开关器件数量非常大，若能改进IGBT器件的特性，进一步提高效率和可靠性、减小成本，将会具有巨大的吸引力和应用前景。 2. 解决方案 模块化多电平变换器（MMC）的多电平调制大幅降低了功率器件开关频率，为集成门极换流晶闸管（IGCT）的应用带来了契机。相比IGBT，IGCT的通态压降和成本可降低达到1/3以上，并且IGCT具有非常强大的浪涌电流、短路失效和防爆能力，无需增加辅助电路便可实现冗余和防爆，确保柔直输电系统免维护的高可靠需求。该技术实现更高电压、更大功率、更高效率和可靠性的柔性直流输电系统具有重要意义和广阔的应用前景。

本发明属于生物心电信号测量领域，公开了非接触式心电电极 模块及心电图检测装置，心电电极模块由电路层、地层、屏蔽层和电 极层构成；电极层包括心电信号检测区和共模信号反馈区；电路层包 括缓冲电路、地端接口、参考电压接口、信号输出接口、电源接口和 右腿驱动接口、第一过孔、第二过孔、第三过孔和第四过孔；缓冲电 路的地端与地端接口连接后通过第三过孔与地层连接；第一过孔将信 号输入端与心电信号检测区域相连接，第四过孔将右腿驱动接

本实用新型公开了一种基于氧化硅矩形光波导的集成光收发模块，包括至少一个具有四个45°抛光内端面的矩形氧化硅光波导、至少一个垂直腔面激光器和至少一个光子探测器，其制备方法为：利用45°刀头将矩形波导切割成三段，由划片机在芯片上切割出四个45°内端面；采用真空电子束热蒸发等对应工艺镀上布拉格反射膜、金属膜以及金属导线和焊点；再用折射率匹配胶将切割镀膜后的矩形波导粘合，同时在内端面狭缝上方一定区域涂上匹配胶；最后通过倒装焊接的方法，将垂直腔面激光器和光子探测器分别与对应的金属电极焊接，集成于内端面狭缝之上，本实用新型低成本，高速率，可实现多通道传输数据。

该项目是针对电子领域的功能电子材料，特别是柔性电子材料的3D打印。3D打印技术是世界制造技术领域的一次重大突破，是先进精密制造、计算机技术(软件开发)、精密驱动技术、数控技术、材料科学等多学科技术的系统集成。在可预见的未来其发展趋势必定是面向个性化、智能化的3D打印系统的不断涌现。按照3D打印制备的材料类别分析，目前聚合物及金属(合金)材料及其结构件的报道较多，而很少涉及到针对电子领域的功能电子材料，特别是柔性电子材料的3D打印。但随着柔性电子领域的快速发展，也出现了可对电子材料进行高精密3D打印的技术。

该项目是针对电子领域的功能电子材料，特别是柔性电子材料的3D打印。3D打印技术是世界制造技术领域的一次重大突破，是先进精密制造、计算机技术(软件开发)、精密驱动技术、数控技术、材料科学等多学科技术的系统集成。在可预见的未来其发展趋势必定是面向个性化、智能化的3D打印系统的不断涌现。按照3D打印制备的材料类别分析，目前聚合物及金属(合金)材料及其结构件的报道较多，而很少涉及到针对电子领域的功能电子材料，特别是柔性电子材料的3D打印。但随着柔性电子领域的快速发展，也出现了可对电子材料进行高精密3D打印的技术。应用范围 柔性电子是在有机/无机材料电子器件制作或其它柔性基板上制作的一种新兴电子技术，其独特的性能以及高效、低成本的制造工艺在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛应用前景。如柔性电子可应用于显示器、有机发光二极管OLED、印刷RFID、薄膜太阳能电池板、电子用表面粘贴(Skin Patches)等。与传统IC技术一样，制造工艺和装备也是柔性电子技术发展的主要驱动力。项目阶段 团队经过两年的攻关，已经在电子浆料研发、精密压电超声刮刀、高分辨率工作台和Z轴压电驱动器、界面软件、系统集成与控制五大关键技术方面，取得了重要进展，获得系列阶段性的科研成果，完成了样机的初步研发和制作。知识产权 项目团队负责人长期从事压电、铁电、磁电功能材料与器件方面的研究，拥有30项中国和美国授权发明专利，发表SCI文章100余篇。2014、2015年被国际Elsevier评为最具世界影响力的中国学者之一。合作方式 技术转让、合作开发、技术入股。

“野外环境3D打印维修保障系统”是针对野外环境条件装备应急抢修所研发的野外修复装备，系统包括零部件数据库软件、三维反求测量系统、金属激光3D打印系统及后处理模块等

3D 打印机又称三维打印机，是实现增材制造（快速成形）的一种设备。它 以数字模型文件为基础，通过一层层的粘合材料来制造三维物体。3D 打印技术 是一项多学科交叉的、具有绿色智能特征的前沿先进制造技术，在航空航天、 国防军工、工业制造、生物医学、消费电子等众多领域有广泛应用前景。 并联结构是一种闭环结构，其动平台或称末端执行器通过至少 2 个独立的运动 链与机架相连接。打破了原有 3D 打印机的笨拙的三维的直线运动。并联 3D 打 印机器人相比于传统机构 3D 打印机具有打印范围大、打印速度快、打印精度 高、打印机制作成本低等众多优点，该打印机适用多种工程塑料（ABS、PLA、 PPSU 等）。用于大尺寸工业模型、建筑模型、艺术创意设计、科普教育等领域， 可以满足市场上对大尺寸 3D 打印机的需求，符合新一代 FDM 式 3D 打印机的 发展方向，推动了 3D 产业的发展。

成果介绍3D打印混凝土技术是在3D打印技术的基础上，基于增材制造原理进行分层打印混凝土建筑物的新技术，是一种基于数字模型的快速成型技术。与传统的混凝土成型工艺相比其具有无模化、快速化、自动化、灵活化的优势。本项目涉及高性能3D打印装备、3D打印混凝土的材料、3D打印产品及其应用。涵盖从效果图设计开始，到建筑图设计、施工图深化、建模、打印、养护、安装、主体装修等工序，可实现个性化、多样化3D打印混凝土制品的设计、制备及工程推广应用。技术创新点及参数（1）适用于不同工程的3D打印混凝土材料配合比及打印工艺参数的优化设计根据不同工程3D打印构件实际需求，深度优化原材料（外加剂、纤维等）配比，调节其凝结时间、黏度、流变特性等，并优化打印速度、打印路径等打印参数，使其可泵送性、可挤出性、可建造性等满足打印需求，其力学强度、耐久性等满足后期使用要求。（2）较大尺寸及复杂结构建筑物的实现方式-装配式。就目前3D打印技术而言，尤其是对于较大尺寸及复杂结构的建筑物或构件，其不仅仅对材料性能有较高要求，同时对整体结构稳定性、安全性等也提出了一定的要求。通过结构优化，分割合理的打印单元模块，设计合理的打印路径及打印参数，并辅以配筋、构造柱、圈梁、“卡扣”等，同时考虑构件的起吊、运输、安装，实现整体结构的安全稳定。（3）3D打印混凝土的界面增强技术由于特殊的打印工艺，打印界面属于受力的薄弱位置。通过界面增强技术，保证打印的接触界面有足够高的抗剪强度和抗拉强度，满足结构负荷的要求。（4）含粗骨料的3D打印混凝土的材料配比及工艺优化技术3D打印工艺对骨料有较高的要求，通过原材料配比及打印工艺参数改进，优化粗骨料掺量、粒形、最大骨料粒径、粒径级配等，实现粗骨料混凝土连续、稳定打印，提高打印成品的抗裂性能。（5）大型混凝土3D打印设备及核心器件的研发与制造大型混凝土3D打印设备具有整体刚度高、承载能力强、控制简单、稳定性高等优点，同时，响应速度快、挤出速度可调，打印过程中可保持混凝土供应的连续性和均匀性，可实现高精度打印控制。另外，3D打印轻骨料混凝土、3D打印泡沫混凝土、3D打印混凝土钢筋连接技术等也取得一定成果。市场前景该项目创新技术已在建筑工程、市政工程、水利工程等领域得到了推广应用。另外，形式多样的3D打印景观小品艺术围栏、景观长廊、花箱、树池、湿地等也在多地推广应用。不仅有良好的实用性、公共性，同时在审美上给予人民群众以愉悦、独特的视觉体验。3D打印作为一种新的制造方式，在景观提升方面蕴含着较大的潜力与发展空间。应用结果表明，建筑3D打印技术具有施工方便、缩短工期、节约劳动力等优点。此外，建筑3D打印技术可以使建筑结构在造型设计方面更美观新颖、在造价控制方面更低廉、在功能使用方面更灵活，具有广阔的应用推广前景。

本课题组为复杂手术的提前预测提供客制化的解决方案，研发了专用仪器与设备，开发了具有优异性能的水凝胶材料。在嵌入式3D打印策略的基础上研制了基于逆过程的嵌入式3D打印。所制作模型可以达到“一人一例”高度客制化，模型具有柔软、透明、可剥离等先进特征。 其中，微量高精度步进泵以及微针装置填补了技术空白，超高透明度触变性水凝胶前体在国内为首次研制。 创新要点如下： 1） 所制作3D器官模型在材质和触感上远超普通3D打印方式，具有多内表面、柔软、透明、可切割、可剥离等先进特征 2） 所研制的嵌入式3D打印机在国内尚属首例，可完成广泛意义上的嵌入式打印，兼容多种支撑介质 3） 打印速度相比一般3D打印（光固化，熔融沉积），速度快50%以上，具有更高的工作效率 4） 整个打印过程无需任何后处理和额外支撑