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基于摩擦纳米发电技术的自驱动感官控制人机交互系统
感官控制的人机交互(human-machine interface, HMI)可以在人和外界 设备之间建立新的自然交流途径,有利于提高人们的生活品质,例如,有意识 地眨一下眼睛,即可开/关电灯。传统的采用眼为微弱的体表生物电信号,却 忽略了眨眼引起的太阳穴附近皮肤的微小运动。本项目采用摩擦纳米发电技术 (triboelectric nanogenerator, TENG ),设计一种微运动 / 位移传感器 (mechnosensationalENG, msTENG),对于该微小运动的探测有极高的灵敏度 (数百倍于同步眼电信号),并且相对于传统的眼电探测电极具有更好的耐久 性和稳定性。通过与眼部巧妙的附着方式,获取高灵敏度和持久稳定的眨眼 信号采集,并将此眼部微动传感器用于人机交互,构建了眼动控制家用电器 和眼动虚拟打字界面等人机交互系统。这一研究的开展,给感官控制人机交 互领域注入了新的设计理念,使得通过眨眼来控制外部设备有希望从实验室走 向我们的日常生活。 关键技术: (1)  基于摩擦纳米发电技术的眼部微动传感器设计(包括工作模式的选择, 摩擦材料、电极材料的选择及加工等)以及器件制作工艺水平,都将直接影响 传感器的灵敏度、稳定性、美观舒适性,这在整个系统中是最为关键的技术。 (2)  眼部微动传感器在眼部周围附着方式的设计,需要保证器件的灵敏度、 信号的稳定性和操作的方便性,并考虑使用上的舒适美观。这是这项技术能否进 入人们实际生产生活的重要因素之一。 (3)  基于眼部微动传感器的人机交互界面的开发,要求功能适用、界面友 好、操作简易、性能稳定,便于正常人群和闭锁综合征LLock-in,)患者等特 殊人群的使用,这是这项技术具有重要应用前景的关键技术之一。创新点: (1)     首次将基于摩擦电和静电感应耦合的自驱动高灵敏传感器作为替 代传统生物电传感器应用于感官控制的人机交互系统,为人工智能领域注入了 新的传感器设计理念。 (2)     将基于摩擦电和静电感应耦合的自驱动眼部微动传感器巧妙地固 定在眼镜架上,并做到位置可微调,对比传统的眼电传感器将多电极贴在眼部 附近,不仅美观舒适、成本低廉和操作简单,而且采集的信号灵敏度高,信号 输出稳定可靠。 (3)     摩擦电和静电感应耦合的传感技术,采用的单电极信号采集,直 接采集微运动引起的电信号,从信号采集源头上突破了传统的生物电信号采集 弊端(采集多电极间势差变化信号),可提高传感器的灵敏度数百倍。因此,避 免了传统眼电系统中精准识别算法的开发和严格操作技术的培训等。市场及经济效益分析: 基于摩擦纳米发电技术的微动传感器制作成本低廉,因其高灵敏度和 可靠性带来的后端设备简化,以及其操作的简易性和侃戴的美观舒适性,都 将促成该项研究成果走出实验室服务于广大群众,特别是渴望与外界因此具有非常大的市场价值。恢复交流的特殊疾病患者们,而这一群体在中国高达20 万人并有逐年上升的趋势。
重庆大学 2021-04-11
高密度储氢材料及航天飞行器空中发电装置
氢因其具有高密度能量及高热效率、清洁等特性,成为未来有发展前景的新型能源之一。氢能是一种清洁燃料,其应用最关键的技术环节在于其储存。
北京理工大学 2021-02-01
空冷、自增湿式质子交换膜燃料电池发电机
1 成果简介作为一种清洁、高效的能量转换装置, 质子交换膜燃料电池的理论比能量高达32940Wh/kg( 在地面上使用时可不计空气的质量),是各种电化学电池体系中的理论比能量“ 绝对冠军”, 而且功率密度高、电流密度大, 是最先进的能量转换技术之一。现在世界各国正在加速其在民用领域的产品开发。 利用质子交换膜燃料电池国产关键原材料,创新膜电极制备方法(“热定型” CCM 制备法)和优化制备工艺,开发出了高性能、大面积的国产材料膜电极批量制备技术。并在模块化燃料电池设计和计算机模拟仿真的基础上,研制出了空冷、自增湿式质子交换膜燃料电池发电机。该成果获得全国第十九届发明展览会发明金奖。空冷、自增湿式质子交换膜燃料电池发电机,主要由燃料电池、供气轴流风扇、阳极间歇式排气电磁阀、 DC/DC 稳压器和控制电路板等组成,燃料电池采用阴极与大气贯通的开 放设计和高效的自增湿专利技术,能实现宽功率范围的自增湿发电。在电化学发电过程中,无需进行复杂的热管理和对反应气体进行预加湿,大大地减化了系统结构,提高了系统比功率( 265W/kg、 211W/L),并降低了成本,是一种实用性很强的新能源发电机。该发电机采用普氢燃料,发电效率可达到 50%以上,功率密度可达到 300mW/cm2 以上,无污染。在分布式电站、交通动力和便携式电源方面具有广泛的应用前景。 燃料电池发电机技术指标: 上图: 1.3 千瓦 空冷、自增湿式燃料电池发电机 (43 cells)2 应用说明经过近十年来的电动汽车、 分布式电站、电源等领域的广泛示范应用( 燃料电池已经在航天、军事上得到应用,燃料电池备用电源和燃料电池家用电站正在开始商业化), 质子交换膜燃料电池技术的成熟度已经逐渐被用户所接受。目前,其商业化主要问题是成本较高(采用进口材料成本昂贵), 而本项目采用“ 863” 计划“ 全国产材料燃料电池发电机” 成果,利用国产原材料制备燃料电池电堆,燃料电池材料供应不仅有安全保障,而且还有低成本优势,可望克服燃料电池高成本的商业化障碍。3 应用说明本项目属新能源发电机领域。在分布式电站、交通动力和便携式电源方面具有广泛的应用前景。4 效益分析目前,质子交换膜燃料电池的先进制造水平为:电极催化剂载量为 0.5 毫克/平方厘米(电极)左右,电极性能可以在常压空气条件下达到 0.62V、 1A/cm2 (0.62W/ cm2)。如在批量生产的情况下, 1 千瓦的质子交换膜燃料电池电堆仅需要使用约 2 克的 Pt 催化剂、 0.2 平方米的质子交换膜、 0.4 平方米的碳纸扩散层和约 0.24 平方米模压双极板。考虑国产燃料电池材料的批量生产,估计能实现的经济指标: 1500 元/平方米(质子交换膜)、催化剂 400 元/克( Pt)、 300 元/平方米(碳纸)、 600 元/平方米(模压石墨板)。 1 千瓦全国产材料燃料电池堆的关键材料成本可控制在 1500 元以下,这与目前进口材料燃料电池 26000 元/千瓦的成本相比, 国产材料燃料电池堆具有十分诱人的前景,这一批量生产的经济指标已经远远低于电站成本要求 8000 元/千瓦,距离交通动力 500 元/千瓦的产业化目标也为时不远。
清华大学 2021-04-13
一种基于涡致效应的自对流方柱海流能发电装置
本实用新型公开了一种基于涡致效应的自对流方柱海流能发电装置,包括发电箱体,所述发电箱体 包括上箱体、下箱体和发电组件,其中发电组件通过选用对水流存在攻角的方柱来激发振动,较大攻角 抑制驰振的产生,使得方柱振子的振动处于涡致振动状态,具有较高的振动频率;上下箱体的设置使得 发电的部分装置与水隔离,延长了装置的使用寿命;并且加入了流速调整装置,在不同的流域流速情况 下可以通过流速调整装置进行调整,使得进入到发电装置的水流速度达到最佳的激发涡致振动的范围; 加装了保护装置,使得整个装置更加环境友好;加入了对流装置,使得整个装置能够始终正对水流冲击 方向,取得更好的发电效果。
武汉大学 2021-04-13
一种光伏发电系统环境自适应式 MPPT 方法及系统
本发明公开了一种光伏发电系统环境自适应式 MPPT 方法,本发明的方法引进电压修正参数ΔU, PI 控制环节,实时调节直流斩波器占空比 D,加快最大功率点电压 Um 寻优速度,减小功率损耗,并使 最大功率点电压 Um 实时跟随环境条件变化,减小增量电导法(I&C)寻优步长,快速、准确实现光伏电 池 MPPT,既改善传统 MPPT 算法易受环境影响,鲁棒性差,功率损耗较大的缺点,又避免智能型 MPPT 算法复杂,易陷入局部最优的劣势。
武汉大学 2021-04-13
一种温室秧蔓整体落蔓自动控制发电装置
本实用新型公开的属于农业器械技术领域,具体为一种温室秧蔓整体落蔓自动控制发电装置,其包括:主轴、放线装置、机械制动装置、换向装置、驱动发电装置和控制器,两个所述主轴均匀连接有第一轴承,所述第一轴承的底端均固定连接有固定座,两个所述主轴的一端均固定连接有联轴器,两个所述主轴的上方设置所述放线装置,所述放线装置包括油丝绳、滚轮和吊绳。该温室秧蔓整体落蔓自动控制发电装置,不仅能够实现温室作物整体落蔓功能
青岛农业大学 2021-01-12
面向自动驾驶的低延迟(5G)摩擦发电智能道路系统
北京工业大学 2021-04-14
电网故障下双馈感应风力发电机暂态电流跟踪控制方法
本发明公开了一种电网故障下双馈感应风力发电机暂态电流跟 踪控制方法,属于风力发电技术领域。通过在转子侧变流器的电流环 中附加与转子暂态电流指令相关的转子电流指令前馈分量,来提高原 电流环对交流指令的跟踪能力,从而将该暂态电流指令所对应的特性 充分发掘出来,以增强双馈感应风力发电机的低电压穿越能力。本发 明所提的控制方法结构简单、易于实现,并且不会改变原电流环的稳 定性,此外对电网频率波动和双馈感应风力发电机参数漂移也具有较 高的鲁棒性。 
华中科技大学 2021-04-14
一种永磁轴向磁通的半空心脉冲发电机
本发明属于脉冲发电机领域,并公开了一种永磁轴向磁通的半 空心脉冲发电机。该半空心脉冲发电机包括转子、定子、转轴,机壳 和端盖,转子包含内、外磁极、永磁体和补偿盘,永磁体设置在转子的内外磁极之间,内外磁极与永磁体配合将径向磁通转化为轴向磁通, 补偿盘覆盖在内外磁极的顶端,转子随转轴一同转动,定子是在绕组 上浇筑非导磁材料而成,且固定在机壳上,转子采用的导磁材料与定 子的非导磁材料构成半空心结构。通过本发明,使得电机励磁系统得 以简化,减小励磁损耗,提高电机效率,同时无刷结构增大了电机的 可靠性。&nb
华中科技大学 2021-04-14
发电厂及变电站电气主接线可靠性评估软件
1. 痛点问题 可靠性是主接线的重要指标之一,发电厂或变电站电气主接线可靠性水平对于电力系统整体的可靠性水平具有决定性影响。另一方面,主接线可靠性与经济性是相互矛盾的一对指标,主接线可靠性水平设计应结合其在电力系统中的应用场景和定位综合确定,不能一味追求高可靠性而忽略经济性。因此,对发电厂及变电站电气主接线可靠性进行量化分析,对于主接线方案技术经济综合比选具有重要意义。目前国内成熟的电气主接线可靠性评估工具较少,设计院在主接线方案比选中,对于可靠性评估往往采取定性评估,缺乏科学定量的分析工具指导主接线方案的优化比选。 2. 解决方案 本产品SSRE-TH(Station and Substation Reliability Evaluation - Tsinghua University)是由清华大学电机系开发的用于发电厂/变电所电气主接线可靠性的评估软件。该软件能够对发电厂的各种电气主接线方案进行可靠性及经济性评估;同时,通过计算条件的改变,也能够对变电站的电气主接线进行可靠性及经济性评估。这样,大大提高了软件的使用范围。 可靠性指标包括各种状态下的故障概率、故障频率、故障平均停电时间、期望故障受阻电力、期望故障受阻电能。本软件包括两个部分,其一是主接线的相关信息数据输入部分,其二是可靠性及经济性指标计算部分。其中,主接线原始数据通过ACCESS数据库输入。计算部分包括可靠性评估计算选项的选择,可靠性指标计算和经济性指标计算。 本软件的主要特点是: 1.用户界面友好,操作简单。一旦用户输入电气主接线的原始数据,并确定好计算条件,就可以通过简单的菜单操作完成可靠性和经济性指标的计算。整个评估过程不需要用户干预。所有计算并显示出来的结果,用户均可以方便地存储下来。 2.通用性强。本软件可适用于各种规模和电压等级的发电厂的电气主接线的可靠性评估;同时,软件设置了切换选项,同时适用于变电站的电气主接线可靠性评估。 3.可维护性强。软件按照软件工程规范进行开发,开发过程步骤明确,文档齐全,原程序结构明晰,可读性强。 4.可靠性高。软件有较大的容错性和自检能力,充分考虑到了用户的误操作、意外干扰及交互式输入数据范围越界等因素,提供警告对话框以减少人为错误引起的程序出错,保证软件正常运行。 5.可扩展性好。本软件预留了接口,可以根据实际需要进行扩充。 合作需求 本产品的应用场景较为清晰,合作需要主要包括孵化资源和资源对接。本产品目前具有一定升级优化的需求,如本产品在使用过程中,需要根据主接线结构编制数据库文件,该过程需要对软件数据库的编制规则较为了解,否则容易出错,且软件一般不会提醒错误原因,对初步使用软件的人员带来了一定的困扰。为了提高软件的使用体验,可基于当前软件版本进行升级开发,实现主接线的图形化编制和可靠性计算,则会显著降低软件的使用难度,因此,团队需要产品优化和进一步开发所需要的资金。另一方面,团队需要更加广泛的资源对接,各省份从事发电厂及变电站电气主接线设计的相关公司均为潜在客户,如各大设计院、电气咨询公司、电网公司经研院等。
清华大学 2021-11-17
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