无人工作面煤与瓦斯共采技术是以中国矿业大学多年研究形成的薄煤层无人工作面和煤与瓦斯共采技术理论为基础，并结合现场高瓦斯近距离煤层群条件下薄煤层保护层开采，建立起来的难采薄煤层保护层的安全高效开采技术。该技术在安全监测预警系统的保护下，通过远程控制关键生产设备并监测其工况，集成利用目前最新的采煤机自主定位与自动导航技术、煤岩自动识别技术、液压支架电液控制技术、刮板输送机自动推移技术、工作面自动监控监测技术、井下高速双向通讯技术和计算机集中控制技术来实现自动或半自动割煤、移架、移刮板输送机等生产流程，使工作面达到少人甚至无人的目的；并通过本煤层、顶板裂隙带、采空区及被保护煤层瓦斯抽采体系，有效解决卸压煤层群高瓦斯涌出对保护层无人工作面构成的威胁。该技术在充分开采利用难采薄煤层煤炭和瓦斯资源的同时，也实现对高瓦斯煤层群的卸压防突。 此技术可实现多重目标： （1）充分开采利用薄煤层煤炭及瓦斯资源；（2）实现难采薄煤层开采工作面生产过程自动化、采煤工艺智能化、工作面管理信息化以及操作的无人化；（3）实现高瓦斯近距离煤层群的卸压防突；（4）有效控制保护层无人工作面瓦斯涌出量。 因此可以有效解决难采薄煤层开采劳动强度大、机械化程度低、安全系数低、工作效率低和煤层群高瓦斯涌出的难题，实现科学采矿及煤炭资源绿色开采的理念。 薄煤层无人工作面煤与瓦斯共采技术来源于国家高科技研究发展计划（863计划）、江苏省优势学科建设项目和国家自然科学基金青年科学基金项目，该项目研究成果总体理论与技术水平将达到国际领先水平。

我国拥有幅员辽阔的内陆水域，如何安全、高效的完成特定水域的巡逻和水 文信息监测工作一直是我国水文水利建设的重要组成部分。 水面无人船是一种无人操作的水面舰船平台，配备先进的控制系统、传感器 系统、通信系统和武器系统，可以最大程度上填补水域测量领域载人船无法到达 或不易到达的危险、浅滩、近岸等空白区域，真正做到高精度、自动化、高效益， 可广泛应用于常规测绘、水利水文、航道、环保和灾害应急等行业及其他相关部361 门。 本项目的产品，是在“制造强国”国家战略指导下，符合国家和地方政府政 策重点鼓励发展的高技术、智能装备、高附加值项目，符合国家经济结构和产业 结构调整的相关政策和导向。本研发团队联合上海交通大学和上海市船舶自动化 工程研究中心，共发表 SCI 论文 200 篇以上，拥有授权发明专利 40 项。 

本专利公开了一种无人水面艇折线路径跟踪控制系统及方法，面向航海实践提出了折线路径跟踪策略，在预设路径中加入虚拟目标点，控制无人水面艇靠近虚拟目标点，动态更新折线路径上的虚拟目标点，直至跟踪至路径终点，实现了无人水面艇高精度跟踪折线路径，提升了折线路径跟踪质量。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 航海实践中路径由系列转向点连接而成，形成折线路径。本专利公开了一种无人水面艇折线路径跟踪控制系统及方法，面向航海实践提出了折线路径跟踪策略，在预设路径中加入虚拟目标点，控制无人水面艇靠近虚拟目标点，动态更新折线路径上的虚拟目标点，直至跟踪至路径终点，实现了无人水面艇高精度跟踪折线路径，提升了折线路径跟踪质量。 同时，设计了配套的控制系统，可模块化应用到水面船舶，无需调整船舶现有布局，迁移灵活、成本低、适用性强。 存在如下技术效果：(1)不但能实现欠驱动无人水面艇直线路径跟踪，还能实现折线路径跟踪，使得本专利很好地适应航海实践中折线路径跟踪重大现实需求；(2)综合考虑无人水面艇操纵性能与路径跟踪算法特点，集成制导、航行与控制来解决路径跟踪问题；(3)提出的折线路径跟踪策略，可使无人水面艇在转向时及早合理地打舵，避免现有跟踪方法转向时出现大迂回现象，保障了船艇安全、经济、高效地航行；(4)考虑了输入饱和与时变干扰情况，增强了无人水面艇路径跟踪过程中的安全水平和抗干扰能力。

随着电动汽车（EV）市场的蓬勃发展，充电基础设施的完善成为了推动这一领域进步的重要因素。然而，传统的固定充电站面临着布局不均、建设成本高昂以及用户寻找充电站不便等问题。 为了解决这些挑战，无人驾驶移动充电桩（AMCS）的概念应运而生，它结合了自动驾驶技术和移动充电服务，为电动汽车用户提供了一种全新的、灵活的充电解决方案。

实现非特定人的自然流畅的对话，准确率在99%以上，内容在600句话以上，同时可以发出男声、女声、卡通声等合成效果，具备5种语言以上的语音表达能力（汉语、英语、日语、韩语、阿拉伯语）；在此基础上，完成10种以上不同情绪的语音表达。图像处理方面，基于场馆内光线条件，实现非特定人的人脸识别，准确率在95%以上，同时完成6种以上的典型表情识别，5种以上基于典型情绪的特定行为理解，准确率93%以上。在脸部有17个自由度，与人工皮肤材料有机配合，完成10种以上的表情生成，躯干部分由高性能伺服控制系统进行驱动，完成21个自由度的灵活运动控制，过载能力（190%，1分钟），调速范围（0%-110%额定速度），恢复时间（300毫秒以内），速度超调（2%以内），电流超调（13%以内），加减速时间（6秒以内）。数据库可以进行实时更新，数据信息内容在10000条以上，通过无线局域网完成，智能库可以根据现场制订规则，相应的响应时间在600毫秒以内。可以和展区内全能机器人、变形金刚等设备进行互联，实时响应时间小于500毫秒。该技术可应用于炼钢铁水的脱硫和化铁炉铸造用铁水的脱硫等领域。

目前第一代完整的呼吸音采集设备已研发完毕，完全实现呼吸活动的柔性无感持续智能监测评价和适应多场景下交互设计需求，提高医疗救护能力和应急救援能力，减轻医疗及养老行业人力与经济运营成本，创新引领社会与经济发展。 图1 技术路线 【技术优势】 (1) 基于驻极体薄膜的高灵敏度接触式压力传感器 目前用于呼吸音及心音监测的传感器大多采用较硬的基底，难以适应人体胸部曲线，不适合长期可穿戴使用。因此，本成果基于驻极体的自驱动压力传感器的自供能、响应速度快和灵敏度高等优势，设计了一种用于可穿戴式声音监测的高灵敏度柔性驻极体压力传感器，以实现对人体呼吸音与心音地长期、实时监测。 图2 部分成果展示 (2) 智能呼吸音监测分析预警平台 通过深入临床大规模收集心音和呼吸音样本、对病理性样本进行学习训练，对信号的模式识别进行研究匹配，采用人工神经网络、支持向量机两种识别模式，对病理性声音特征进行分析得出智能化参考病症分析。由于呼吸音信号的复杂性，同一种类型的呼吸音有不同人或是同一人在不同时间发出时，样本数据不完全相同，传统方法容错率与识别率极低。本成果将呼吸衰竭患者的呼吸音数据进行分类识别和特征标定，采用人工智能算法进行测试和集训，实现为大数据分析提供数据参考。 (3) 呼吸音智能监测预警系统的人机交互设计 通过分析多个智能呼吸音监测预警操作系统的使用场景、认知特点、输入和输出方式，归纳出它们在交互设计上的一般性的设计原则和设计缺陷。通过多学科的交叉，如人因功效学、设计语义学、设计美学、设计心理学等学科，进行了全面整体的交互设计研究。 图3 智能呼吸音诊断软件界面 图4 临床人员操作软件试用 【性能指标】

随着现代激光技术的快速发展，激光跟踪在空间光通信、激光雷达、卫星遥感、定向能应用及工业测量等领域得到了广泛的应用，光束偏转原理、跟踪机构及其控制方法等是影响跟踪范围、精度、实时性和稳定性等光电跟踪性能的决定因素。在国家自然科学基金的支持下，由同济大学牵头，联合中国科学院上海光学精密机械研究所以及上海同新机电控制技术有限公司等单位开展了面向机器人误差测量等工业应用的多模式激光跟踪仪的研究。该研究对复杂场合下时变轨迹跟踪、测量或加工具有强适应性；结合图像采集系统，可以精确调整成像视轴以实现视觉导引或大范围高精度图像拼接。该项目从原理上拓展了激光多模式、变尺度跟踪的实现方法，形成了复杂场合下大范围高精度动态目标激光跟踪的核心技术，在机器人动态误差测量、动态成像检测、空间激光通信以及军事侦察等领域具有广泛的应用前景。

项目成果/简介:随着现代激光技术的快速发展，激光跟踪在空间光通信、激光雷达、卫星遥感、定向能应用及工业测量等领域得到了广泛的应用，光束偏转原理、跟踪机构及其控制方法等是影响跟踪范围、精度、实时性和稳定性等光电跟踪性能的决定因素。在国家自然科学基金的支持下，由同济大学牵头，联合中国科学院上海光学精密机械研究所以及上海同新机电控制技术有限公司等单位开展了面向机器人误差测量等工业应用的多模式激光跟踪仪的研究。该研究对复杂场合下时变轨迹跟踪、测量或加工具有强适应性；结合图像采集系统，可以精确调整成像视轴以实现视觉导引或大范围高精度图像拼接。该项目从原理上拓展了激光多模式、变尺度跟踪的实现方法，形成了复杂场合下大范围高精度动态目标激光跟踪的核心技术，在机器人动态误差测量、动态成像检测、空间激光通信以及军事侦察等领域具有广泛的应用前景。应用范围:该项目经过几年培育，截至2018年6月已生产多模式激光跟踪系统样机5台套，主要应用于中国科学院空间激光信息传输与探测技术重点实验室、同济大学机械工程综合实验中心等单位。 在自由空间激光通信、激光雷达、光纤光开关、激光指示器等领域中，可用于激光光束的转向及指向稳定调整。在空间观测、侦察监视、红外对抗、搜索营救、显微观察、干涉测量、机器视觉等领域中，可用于改变成像视轴，扩大搜索范围或成像视场。国内外对基于旋转双棱镜的激光跟踪理论研究集中在光束转向机制、光束扫描模式、棱镜回转控制等方面。 产学研合作开发，意向合作单位：从事光电精密仪器开发的经验，对于激光跟踪技术具有一定的技术积累，如ABB公司、Leica、西门子、新松机器人、沈阳机床厂、高校科研院所以及国防单位等。项目阶段:小试效益分析:本项目在多模式激光跟踪方面形成的研究成果处于国际先进水平，不仅能够解决工业生产中对大范围、高精度特征的测量需求，而且在多自由度特征信息提取以及智能化控制等领域应用前景广阔，在推动激光跟踪测量技术的产业化进程、提高工业自动化水平和人才培养等方面，具有巨大的经济效益和社会效益。

 随着激光技术的不断发展，超快超强激光可以在飞秒的时间尺度（1飞秒=10-15 秒）内作用于电子使电子产生约0.1纳米（1纳米=10-9米）量级的空间位移。利用超短超强激光脉冲，人们将可以实现分子尺度下的电子位置的超快及超高精度的位置控制。然而现有的探测技术，却无法实现对电子如此微小位移的精确测量。隧道扫描显微镜（STM）利用的电子量子隧穿信号能以0.1纳米的横向和0.01纳米的纵向分辨率对静止的原子进行成像，却无法对运动中的电子进行成像。光电子显微镜（PEEM）成像系统虽然可以测量运动电子的位置，但是其最好的分辨率仅能达到约3纳米，无法在0.1纳米的尺度进行位移测量。日前，该团队利用强场电离中的时间双缝干涉图样，提出对电子在激光脉冲下的微小位移进行了测量的新方案，该方案的分辨率可达0.01纳米。为了测量电子在超短脉冲作用下的位移，他们把导致电子位移的超短脉冲置于两束较长反向旋转的圆偏振光之间。两束反旋向的圆偏振光先后分别电离电子，构成时间上的电子波包双缝干涉，这在电子动量谱中产生涡旋结构。在没有中间的超短脉冲时，该涡旋结构角向是均匀分布的。当中间加入了一束任意的被测超短脉冲，它将作用于前一圆偏光电离的电子使之产生微小位移，这个微小位移使得电子波包获得一个额外相位，从而导致先后两个电子波包的干涉结构在角方向产生了非均匀性。他们提出通过测量这个非均匀的角向分布，可以准确地提取出电子在超短脉冲作用下产生的亚纳米量级的微小位移。他们的方案对激光的焦斑效应以及两束圆偏振光的相位抖动具有很好的抗干扰能力。该理论方案近期以“Proposal for measuring electron displacement induced by a short laser pulse”为题在线发表在《物理评论快报》上【Phys. Rev. Lett. 122, 053201, (2019)】，光学所的博士生肖相如为第一作者、彭良友教授为通讯作者。左图：新方案示意图；右图：测量方案给出的理论预测结果。 研究团队近期还与吉林大学丁大军教授领导的研究组紧密合作，理论提出并在实验上实现了对椭圆偏振强激光椭偏率的原位测量新方案。他们利用两束其它参数相同而旋向相反的椭偏光来电离惰性气体氙（Xe）原子，强场电离得到的电子阈上电离谱和单电离离子总产率谱敏感地依赖于两束光脉冲之间的延时。这些能谱和产率随延时的周期性调制，能够准确反映一个光学周期之中椭圆偏振光的电场强度的最小和最大值间的比值，因此可以用来准确提取每一束椭偏光的椭偏率。研究表明，这一椭偏率测量方案在很大的激光参数范围内普遍适用，这一工作在准确表征超快强激光场的性质方面迈出了重要一步，将对强场物理研究中精细操控原子分子内的超快过程起到重要推动作用。该项成果以“Accurate in situ Measurement of Ellipticity Based on Subcycle Ionization Dynamics” 为题，于2019年1月9日发表在《物理评论快报》上【Phys. Rev. Lett. 122, 013203 (2019)】，吉林大学原子与分子物理研究所的王春成副教授、博士研究生李孝开、北大博士生肖相如为论文共同第一作者，北京大学彭良友教授、吉林大学丁大军教授为该论文的通讯作者。 这些研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部、人工微结构和介观物理国家重点实验室、北京量子信息科学研究院、极端光学协同创新中心等的重要支持。 两篇论文的原文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.053201https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.013203

成果与项目的背景及主要用途：刀具预调测量仪（简称对刀仪）是数控加工 设备必备的配套仪器，广泛用于各种类型刀具的预调和测量。天津大学精仪学院 在国内首先研制成功第一台基于视觉检测技术的，智能化刀具预调测量仪，结束 了国内传统的投影屏目测瞄准的光学法对刀仪的历史，该刀具预调测量仪曾于 2004 年和 2005 年两次参加国际机床工具展览会，并已成为产品销售。 计算机视觉型刀具预调测量仪使用 CCD 摄像机采集被测刀具图像，通过图 像处理技术实现影像的数字对焦、自动瞄准测量。测量的自动化不仅消除了操作 者的人为误差，而且简化了主机结构，提高了操作的灵活性，实现了数字微米级 的测量精度。 技术原理与工艺流程简介：计算机视觉型刀具预调测量仪使用 CCD 摄像机 采集被测刀具图像，通过图像处理技术实现影像的数字对焦、自动瞄准测量。测 量的自动化不仅消除了操作者的人为误差，而且简化了主机结构，提高了操作的 灵活性，实现了数字微米级的测量精度。 技术水平及专利与获奖情况：智能化刀具预调测量仪，结束了国内传统的投 影屏目测瞄准的光学法对刀仪的历史，技术指标达国际先进水平。 应用前景分析及效益预测：应用于数控加工领域。 12 螺旋铣孔技术 13 微纳加工技术