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高性能复杂铸件轻合金材料与控形控性工业软件
(1)研发了系列新型高强高韧铸造轻合金材料,支撑了复杂铸件性能提升。 1)研发出一种新型高强韧铝硅合金。开发出一种新型高强韧铝硅合金及其制备方法;提出一种混合稀土和Sr元素的复合变质方法,缩小枝晶间距并细化共晶硅;研究出合适的热处理制度;阐明了变质剂组成与含量对变质效果的影响规律,基于此显著提高了铝硅合金的综合力学性能。有效解决了现有铝合金铸件易发生的裂纹、伸长率低、屈服强度不达标等缺陷和问题。 2)研发出一种低成本高强耐热稀土镁合金。开发出一种添加低成本混合稀土的新型多元稀土镁合金材料;揭示了混合稀土对镁合金相变规律的影响机制;研究出准晶增强稀土镁合金的高温固溶T6热处理工艺;开发出兼具优良的室温与高温力学性能的低成本稀土镁合金;解决了现有镁合金铸件易产生冷隔、强度低、韧性差等问题。 3)研发出一种新型高强韧钛合金。开发出一种α+β型双相高强高韧钛合金,揭示了合金在凝固-热等静压-热处理过程中微观组织的演变规律;研究出调控相组成及相形态的双级固溶时效热处理制度,形成了以等轴和篮网为主要特征的基体组织,使合金的强度和韧性同步提升。解决了现有铸造钛合金强度和韧性偏低、铸造成形性差等问题。 (2)研发了铸造全流程模拟仿真系统,提出了高效的单件化铸造数值模拟方法,实现了高性能复杂铸件的数字化工艺设计。 1)提出了一种铸造原辅材料热物性参数高精度求解方法。提出了基于实验测温与数值模拟反求的热物性参数求解方法,实现了面向数值模拟的热物性参数高精度求解;建立了反热传导法求解铸件/铸型界面换热系数的数学模型,降低了界面关键参数求解误差;研发了高精高效的热物性参数反求平台-华铸PIS,创建了铸造原辅材料高精度热物性参数数据库。 2)研发了铸造合金熔炼-复杂铸件充型凝固-热处理的铸造多物理场全流程高效模拟平台。建立了电磁、速度、压强、浓度、温度的多物理场耦合数学模型,自主研发了从铸造合金熔炼到复杂铸件充型凝固到热处理的铸造全流程模拟仿真平台,为铸造工艺优化提供了工具;提出一种数据内存动态自适应划分技术,解决了SOLA流动场求解数据耦合干扰难题,实现了大规模铸造流动场模拟问题的并行高效求解。 3)提出缩孔缩松缺陷定量预测与单件化模拟工艺优化方法。提出双高分配原则缩孔缩松预测模型,解决了复杂铸件缩孔缩松高精度预测难题;提出了针对高性能复杂铸件不同批次的单个铸件模拟方法,建立关键工艺参数波动对典型缺陷的多元回归关系模型,实现了基于单件化模拟仿真的高性能复杂铸件缺陷控制与工艺优化。 (3)建立了铸件生产全生命周期的单件化柔性化质量管理模型,实现了高性能复杂铸件质量问题的单件化、全过程、全要素溯源。 1)创建了基于PLM理论和TQM理论的铸件单件化管理模型。基于产品全生命周期PLM理念以及多智能体技术,构建了铸造串并联多工位单件化的缺陷溯源模型;建立铸件单件及作业过程信息模型和组批、混批、拆批模式下单件自动生成、感知、标记、进度跟踪的控制机制,实现高性能复杂铸件单件化缺陷溯源。 2)创建了支持业务即时重构的参数配置式多维度铸造柔性化管理模型。创建了支持铸造数字化管理系统业务即时重构的参数配置式多维度铸造柔性化管理模型,解决了刚性管理系统可重用性低、应变能力弱和实施周期长的难题,支撑不同领域不同类型铸造企业随环境变化、自身发展等柔性进行的组织变革、流程变更和管理改善,实现了企业按需柔性化管理。 3)创建了基于TLBO\GA\BSA元启发式算法优化理论的铸造智能化管理模型。创建基于改进性教与学算法(TLBO)、遗传算法(GA)、回溯搜索算法(BSA)等元启发式算法优化理论的铸造智能化管理模型和技术,解决了铸件异步热工序组炉复杂条件下工序生产调度IPPS组合优化难题,实现了系统智能决策管理以及多品种大容量铸件高效生产。
华中科技大学 2023-05-24
过度氧化诱发的非晶合金纳米管超弹性研究获进展
为剖析非晶合金纳米管超弹性的结构起源,该团队综合利用三维原子探针技术(3D-APT)、电子能量损失谱(EELS)、X射线光电子能谱(XPS)、导电原子力显微分析技术,解析了Zr基非晶合金纳米管及纳米片中氧的形态和分布。
中国科学院物理研究所 2024-01-08
铁合金热熔渣能质协同利用制备矿棉智能装备与技术
铁合金行业作为钢铁行业重要的子行业之一,2017 年产量总量为 3288.7 万吨。铁合金行业蓬勃发展为社会带来巨大经济效益的同时,也产生了大量的工业固体废弃物。在冶炼合金时,每生产 1t 合金通常会产生 1.2-1.3t 的热熔渣。热熔渣的随意排放不仅占用了宝贵的土地资源,产生热能资源的浪费,还对周围的生态环境和人体健康造成一定的潜在威胁。因此,在中国特色循环经济背景下,铁合金行业闭环环节关键设备与技术的研发与产业化迫在眉睫。 青岛青力环保设备有限公司、北京科技大学和宁夏吉元君泰新材料科技有限公司结合铁合金产业闭环环节的热质废渣处理和资源化问题,研究铁合金渣的物理化学特性,在工业生产中充分利用熔融态铁合金渣的显热,热熔渣经过调质后达到预期的“修正酸度系数”可直接生产优质岩(矿)棉,其能源消耗将大大降低。相对于冷料工艺,此工艺避开了冷料工艺中先冷却再熔融的弊端,可以充分利用热熔渣的显热实现能源的最合理利用,极大地降低了生产成本,相比于其他高炉热熔渣制棉工艺,经过优化调质可生产出优质岩(矿)棉产品,达到《建筑外墙保温用岩棉制品》的国家标准。在岩(矿)棉生产线设备方面也进行了一系列的改进和创新,并研发了岩(矿)棉自动生产线电控系统,通过物联终端的网口通功能将可编程序控制器(PLC)和上位机电脑置于同一个虚拟局域网中,实现远程下载和数据采集功能。通过串口通软件实现远程编程,进而实现对生产线的远程控制、故障诊断、远程故障排除等远程监控运维,使设备更加高效,产品更加稳定,企业具有更强的市场竞争力。本项目所建成的铁合金热熔渣生产岩(矿)棉工艺主要由调质电炉、离心机、集棉机、集粒机、摆锤、成型机、固化炉、切割机及产品包装等设备组成。目前国内在使用铁合金热渣成棉的热渣类型主要为硅锰合金热渣和镍铁合金热渣。转运方式主要是汽车运输、电瓶车运输和火车运输。 在生产中对每一批次(2-3 个月内冶炼原料和工艺保持不变)的铁合金热熔渣预先进行物理化学基本特性分析,即时优化调质料配比。调质电炉的主要作用是储存熔融态铁合金渣,保证流股的稳定性和均匀性,铁合金热熔渣流入调质电炉,依托最优调质配比进行调质并均质化(电弧均化与底部氮气喷枪均化),调整其修正酸度系数,在热均匀性和化学均匀性上使熔体达到成纤标准。 2、核心装备技术的设计 (一)调质电炉核心设计: 1、调质电炉为直接加热式三相交流电弧炉,电弧发生在专用电极棒和液态热熔渣之间,热熔渣和调质料直接受到电弧热加热并进行均化。除了电弧均化,为了加强热熔渣与调质料的调质反应过程,使最终热熔渣温度和成分均匀,在电弧炉炉底部加装氮气喷枪。 2、炉体设有一个密闭接渣口,通过密闭溜槽使热渣缓慢流入炉体内,接渣时需手动打开进渣口门。 3、炉体一侧出渣口设一个手动水冷铜出渣门用来控制流量的大小,另一侧设一个出铁口,用来放出炉底沉淀残铁。 4、特殊配制的耐材。 5、电炉变压器为电弧炉专用变压器,采用有载电动调压,低压二次侧采用铜排顶出线,外封口。变压器油水冷却器采用强油循环水冷却器。 6、电极升降自动控制系统由西门子S7-200型PLC来完成。将三相电弧电压、电流信号通过信号转换电路变成 0-5V 标准信号送入 PLC 模拟量输入模块,PLC根据采集的电流、电压信号、变压器档位及给定值等信号,按照功率控制的原理进行运算处理及逻辑判断后,将结果通过 PLC 模拟量输出模块控制液压系统电极升降阀(派克比例阀 3 用 1 备),对电极升降进行自动调节,当一路出现故障时可以手动切换,从而控制输入到炉内的电弧功率,以满足冶炼工艺的要求。在自动控制过程中,随时可通过按键来增加或减少给定信号,在运行过程中,随时可以手动控制电极升降。 (二)离心机核心设计: 热渣用离心机不同于冷料用离心机,为更好使用各种类型的热渣,经过几年的理论与实践生产,设计并制作出专用的热渣离心机: (1)主轴采用多级弹性支撑,减震效果好,支撑强度大,长期使用稳定性好,大大提高了轴承的使用寿命,比传统离心机的轴承使用寿命提高 30-40%。 (2)不同的坐标位置,使成纤率提高 5-10%。 (3)离心辊头采用 316L 多层堆焊,辊头使用寿命延长 72-120 小时。 (4)可调胶环,分别计量控制精确供胶,中心喷胶与外围喷胶相结合,使喷胶更均匀,节胶、高质,有效减少花棉的出现。 (5)整体风环结构有区别的导流片设计。 (6)辊头采用开式或闭式冷却方式,轴承采用压缩空气油气雾化技术,既可对轴承充分润滑,又对轴承起冷却作用,从而大大提高了主轴轴承的使用寿命。 (三)鼓式集棉机核心设计: (1)集棉机采用转鼓式,直径 5 米,总宽度 2.8 米,网板有效宽度 2.4 米,线速度可达 100 米/分钟,从而保证了一次棉在网板上分布得更薄更均匀(小于350g/㎡)从而保证了制棉的质量。 (2)由于转鼓的两端支撑在大型回转支撑上,并有良好的润滑,故其使用寿命非常长(几年至十几年),大大减少了设备的维修量。 (3)网板采用长条孔结构,通透率大于 48%,从而减少了负压风机的功率消耗,增加了成纤率。 (4)集棉机内配备刮板机、螺旋输送机、高压水清洗装置,保证了集棉机长期稳定运行。 (四)摆锤的核心设计: 摆锤目前主要分弧摆和平摆。国内岩(矿)棉厂基本上都是弧摆,优点是结构简单维修方便,缺点是岩棉板容重不均匀;国外岩棉厂有的采用平摆,优点是岩棉板容重均匀性一致,提高了产品质量,缺点是结构复杂维护麻烦。我们特殊设计的摆锤形式为似平摆,结构简单维修同样简单方便,岩棉板容重均匀性基本达到 95%以上,而弧摆形式的容重均匀性为 80-85%。 (五)固化炉核心设计: 固化炉接受加压机输送过来的棉毡经固化炉上下网版输送、加压、烘干,使棉毡里的粘结剂在运行过程中连续固化,以形成一定厚度、容重的岩棉板。固化炉上下网板为单独驱动同步运行。固化炉内分为四个加热区,外配 4 台热风炉由天然气燃烧机产生热风循环加热,并将熔化系统的低温换热器产生的热风送至热风炉以降低天然气的消耗量,使产品固化能耗降低、效率提高。固化炉烘烤需要天然气和煤气,而许多热渣厂家有高炉煤气或矿热炉煤气,所以热渣制棉生产比冷料工艺生产可节省此天然气费用,大幅降低了生产成本。 (六)冷却、切割系统核心设计: 冷却切割系统主要由五部分组成:冷却、纵切、废边回收、切条、横切。 纵切:三套刀具,可随时升降。 碎边机:独立碎边,配备碎边回收风机,安全可靠。 切条机:一用一备共 2 套,可随时升降切换使用。 横切:由于生产线是连续不停的运行,但产品要求定长切割,因此横切(飞锯)必须与生产线同步。我们采用多台伺服电机,配以运动控制器,使横切动作运动瞬时跟踪整个生产线的速度,即使在切割过程中也可以做到,从而保证了切割精度在+2.5mm 以内。 (七)智能云平台系统是我们研发的岩(矿)棉自动生产线电控系统,由中央控制、加配料、富氧、温控、成纤、集布棉、打褶打压、固化、切割、制胶等 10 大电控系统组成,它完成岩(矿)棉从原料熔化开始,到切割成成品为止的全部生产过程控制。各子控制系统通过中央控制系统统一协调,采用“主站-从站”结构,分散集中控制(DCS),主站采用了西门子公司生产的 S7-1500 系列可编程序控制器(PLC),从站采用了西门子公司生产的S7-200 Smart系列可编程序控制器(PLC),系统各部分的联系,仅用一根 TCP/IP 总线,方便地组成工业以太网,并配以计算机和西门子专用界面软件 WinCC,可图文并茂的设定、显示、传送、查询和打印各从站的数据。通过在设备的中央控制系统配套天启物联终端云 BOX TN-605 以及高速的 4G运营商网络实现与远程运维服务平台的数据连接。通过物联终端的网口通功能将PLC 和上位机电脑置于同一个虚拟局域网中,实现远程下载和数据采集功能。通过串口通软件实现远程编程,进而实现对设备的远程控制功能。远程运维服务平台通过网口通、串口通软件可以实现设备的全方位监控云服务。通过对现场设备的实时状态监测、远程启停控制、设备报警通知、设备地图管理、微信端监控等功能,实现在任何时间、任何地点实时查询设备最新状态、设备参数和变量的实时变化,了解设备状态、参数和变量的变化趋势,并获得针对这些变化趋势的统计分析等。 另外运维平台的数据归档服务功能,可实现对用户设备数据的定期分类归档。用户根据平台采集归档的海量数据,对设备相关数据进行大数据分析,定义出触发器条件。另外,平台在云端提供了一个强大的计算引擎,可以实时计算设备当前状态、变量和参数是否符合触发条件,同时对符合触发条件的情况触发事件报警。这一功能使得产品生产处于实时预警、可查可控的状态,对于提高岩(矿)棉生产率和合格率效果明显。 (八) 熔体流量自动控制系统 虽然电炉上已安排液压(或电动)水冷闸板阀用于控制流股的稳定性,但由于需定期加入熔渣,电炉液面还有一定的波动,从而造成流股的不稳定性。另外,液位高度变化、组成成分的波动,都会对熔体粘度发生影响,造成流股波动,无法保证制品的稳定性。我们开发了熔体流量自动控制系统,利用安装在成型机下面的自动称重系统来捕捉流股的变化。通过 PLC 控制系统,采用计算机程序运算,对整个生产线的速度进行 PID 调节,从而保证产品容重的波动在极小的范围内,容重控制在±5%以内(国家标准容重范围在±10%),保证了产品质量,降低了生产成本。 3、典型铁合金热熔渣生产优质岩(矿)棉调质技术研究 大量研究利用硅锰、镍铁等典型铁合金废渣为原料,将熔体采用高速离心喷吹等工艺制成的丝状无机纤维,制成矿棉。这种矿棉与目前广泛应用的岩棉相比,在酸度系数、耐水性、耐火性、耐腐蚀性以及纤维长度等方面还有很大差距,矿棉的性能还不能满足建筑外墙用保温材料的标准要求。由于矿棉原料成份与岩棉原料不同,通常对热熔渣进行调质处理,添加硅石等调质剂,尝试的效果不十分理想。在高温热熔渣调质过程存在熔渣难与调质剂混合,并产生降温造成熔渣黏度高,难以达到硅酸盐体系的成丝要求,严重影响了矿棉生产和成丝质量,制约了铁合金渣的利用,造成了铁合金生产的环保压力。我们针对上述已有技术存在的不足,创新研发了一种能快速形成硅酸盐系的调质方法:以新的修正酸度系数 Mk*=1.6 为标准,这样最终的酸度系数 Mk 在1.7-1.9 之间。将铁合金热熔渣浇入调质炉,电极加热(电弧均化)产生一定的流动性,炉底部喷枪喷入氮气,促进与加入的调质料(热料或小球状冷料或粉料)充分混合,保证了快速形成硅酸盐体系,并通过调质电炉升温保温再均化等,得到熔体温度合适、黏度适宜、成分符合吹棉要求的熔渣,解决了熔渣难与调质料混合并产生降温的问题,达到了高质量矿棉的性能标准,实现了对矿产资源的节约以及铁合金废渣更好的利用。利用铁合金渣生产矿棉的调质方法,调制出的熔渣流体的修正酸度系数 Mk*为 1.5-1.6,温度 1360-1460°C,黏度 14-6 Pa·s。将调质好的熔体通过离心喷吹制成岩(矿)棉,其岩(矿)棉纤维可达到《绝热用岩棉、矿渣棉及其制品》GB/T11835-2007,岩(矿)棉板可达到《建筑外墙外保温用岩棉制品》GB/T25975-2010 性能要求。通过大量实验得出结论:用高硅低铝高钙调质料对硅锰渣进行调质最为适宜,用高硅高铝低钙调质料对镍铁渣进行调质最为适宜。
北京科技大学 2021-04-13
轻合金表面微弧复合处理设备及工艺技术开发
微弧复合处理(Micro-arc Composite Ceramic,MCC)技术将不需前处理的微弧氧化与静态防护性能优异的有机物涂装技术相结合,在铝、镁合金表面制备具有高性能、多用途的陶瓷有机复合涂层,性能明显优于单一微弧氧化或传统涂装工艺。研究团队近年来承担了科技部“十五”科技攻关计划项目、国家科技攻关计划引导项目、国家高技术研究发展计划(863计划)项目、科技部“十一五”科技支撑计划项目及科技部国际合作计划等项目。微弧复合处理工艺简单、环保、无排放,处理效率高,涂层综合性能优异,以及对材料的适应性强(复杂构件或深孔管件)等优点,开发的设备运行稳定,已成为业界认可的铝、镁合金“环保型”表面处理技术,由在机械、汽车、国防、电子、航天、航空及建筑等领域有着极其广泛的应用前景。
南京工业大学 2021-01-12
一种高烘烤硬化镁合金材料及其制备方法
本发明涉及镁合金技术领域,公开了一种高烘烤硬化镁合金材料及其制备方法。本发明公开了一种高烘烤硬化镁合金材料,包括以下化学成分:Zn 0.3~6.0wt.%、Ca 0.1~1.0wt.%,余量为晶粒细化元素、镁和不可避免的杂质;其中,所述晶粒细化元素为A l 0.1~3.0wt.%+Mn 0.1~0.7wt.%或Zr 0.1~0.7wt.%。本发明公开的一种高烘烤硬化镁合金材料,经烘烤硬化处理后基体中可形成高密度的纳米GP区和纳米团簇,具备快速时效响应能力,其成本低,工艺实施简单,可规模化生产,具备与烘烤硬化钢相匹配的烘烤硬化性能。
南京工业大学 2021-01-12
组合型震荡浮子波能发电装置
项目成果/简介: 装置采用组合式陀螺体型振荡浮子与双路液压系统。相对于振荡浮子式和摆式装置,振荡浮子式装置能量转换效率较高,且各个部件的更换维修均可在海上操作完成,维护成本低,装置安全可靠。振荡浮子式装置又分为单自由度、多自由度及组合型。组合型振荡浮子装置整体效率高,运行稳定。该成果依托阵列化开发思想,针对我国近海短周期、小波高、低能流密度的波浪能资源特征设计了组合型的波浪能摄取机构,解决了多数传统装置“小浪不发电、大浪易损坏”的固有问题。 振荡浮子波浪能发电装置的潮位自适应装置为海洋能的科学利用与开发提供了全新的思路:在资源相对贫乏的低能流密度海区依靠阵列化布置与多能互补实现海洋能的高效利用与集成开发。进行波浪能向电能的转换,使用潜浮体配合张力锚链进行海上安装定位;依托阵列化开发思想,针对我国近海短周期、小波高、低能流密度的波浪能资源特征设计了组合型的波浪能摄取机构,解决了多数传统装置“小浪不发电、大浪易损坏”的固有问题;双浮体自升沉结构形式突破了近海潮差(3-4m)变化大导致装置工作时长短的难题,可在大潮差海域实现24小时全天候自主控制运行发电;开发了全自动在线控制与检测系统,可在百公里外的海大校园内对装置的实时工作状况、运行性能等实现远程监控,真正做到了无人值守与远程遥控;基于产品化设计,检修维护方便,所有活动部件的更换维修均可在海上操作完成,维护成本低,安全可靠。项目阶段: 小试、中试阶段效益分析: 将供电用户瞄准为离岸海岛,与常规能源相比,海岛越偏远,该项目的研究成果优势越明显,这也为近期海洋能的开发与利用提供了新的路径。 目前在青岛市与青岛中广核新能源山东分公司进行了初步尝试合作,为其提供科技服,“海洋能源综合利用”课题采购技术服务,项目编号20180193。知识产权类型:其他技术成熟度:通过中试技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:无
中国海洋大学 2021-04-11
锑化铟(InSb)薄膜型霍尔元件
项目简介: 锑化铟薄膜型霍尔元件主要用于直流无刷电机,大量应用于电脑 的电源风扇,CPU 风扇,打印机,电动自行车等所用的微型直流无刷 马达。具有灵敏度高,使用寿命长,可靠性高,体积小,重量轻,功 耗小,频率高,耐震动,耐灰尘、油污、水汽和盐雾等各种污染或腐 蚀的优点。 项目特色: 制备温度低,能源消耗低,环境污染极小,易于大规模生产,制 造成本低,投资小的优点。 
南开大学 2021-04-11
低卤自交联型电缆料
以交联聚乙烯作为绝缘电缆的耐热性比聚氯乙烯高,它可以在90℃下长期使用,短路时的 耐热温度最高可以达到250 ℃ ;绝缘电阻高,介质损耗角正切小,基本上不随温度的变化而变 化;有良好的耐磨性和耐环境应力开裂性。交联聚乙烯一旦发生电缆燃烧散发出的是二氧化碳 和水,而PVC 电缆燃烧时产生的是氯化氢有害气体;此外,交联聚乙烯的密度比PVC 小40 % 左右,可以明显减轻架空线的重量。茂金属聚乙烯 (MPE) 是在茂金属催化体系的作用下乙烯 与α-烯烃 (如1-丁烯、l-己烯和1-辛烯) 共聚得到的。与传统的聚乙烯相比,MPE因具有很窄的 分子量分布和短支链分布,使它具有优异的物理性能 (如高弹性、高强度和高伸长率) 和良好 的低温性能;另外它的分子链是饱和的,所含的叔碳原子相对较少,因此具有优异的耐热老化 和抗紫外性能。对于低烟无卤阻燃材料来说,可以避免含卤阻燃材料在燃烧时所带来的二次污 染,它是阻燃材料发展的主要趋势。迄今,开发低烟无卤阻燃剂仍是一个技术难题。目前,电 工行业主要使用的无卤阻燃填料是粒状氢氧化铝和氢氧化镁,而镁铝水滑石起始分解温度可分 为低温段和高温段,拓宽了阻燃温度范围,具有阻燃、消烟和填充3种功能,兼具了氢氧化铝 和氢氧化镁阻燃剂的优点,克服了它们各自的不足,是一种高效、无毒、低烟的无卤阻燃剂, 有望成为新一代的阻燃填料。
华东理工大学 2021-04-11
锑化铟(InSb)薄膜型霍尔元件
项目成果/简介:锑化铟薄膜型霍尔元件主要用于直流无刷电机,大量应用于电脑的电源风扇,CPU 风扇,打印机,电动自行车等所用的微型直流无刷马达。具有灵敏度高,使用寿命长,可靠性高,体积小,重量轻,功耗小,频率高,耐震动,耐灰尘、油污、水汽和盐雾等各种污染或腐蚀的优点。应用范围:目前只有日本旭化成和韩国三星可以生产薄膜型锑化铟霍尔元件芯片,国内无芯片生产技术。国内市场约 50 亿人民币,具有市场广,竞争少的优点。 南开大学开发的芯片制造技术,原材料成本便宜 30%左右,具有很强的市场竞争力和投资价值。效益分析:制备温度低,能源消耗低,环境污染极小,易于大规模生产,制造成本低,投资小的优点。
南开大学 2021-04-11
自主作业型旋翼飞行机械臂
项目成果/简介:旋翼无人机成功实现了把“人的眼睛”带到空中,在民用消费等领域得到广泛应用。本项目突破了多关节机械臂与旋翼无人机集成技术,实现把“人的眼睛和手臂”带到空中,把无人机的能力从“非接触观测”提升到“接触作业”,从而极大地拓展无人机的应用领域。项目以人工智能技术为基础,将其与飞行机械臂系统相结合,重点突破模块化可重构超轻型机械臂设计、复杂耦合系统的稳定性、动态非结构环境感知与理解、自主作业技能学习与发育、协同优化行为决策与优化等核心技术,研制出多轴电动无人机+单机械臂、单旋翼带尾桨无人机+双机械臂两种产品样机,实现其自主作业,为后续产品、产业化奠定基础。本成果对于我国打造无人机新的产品形态、推进无人机产业的持续发展、进而抢占无人机技术产品产业的国际制高点具有重要意义;同时,作为典型军民两用产品,这种新技术具有巨大的军民融合发展前景。项目阶段:已成功研制出样机系统、开展飞行试验效益分析:本项目最大特色在于将机械臂技术与飞行机器人技术相结合,实现了空中自主作业。完全突破了目前无人机只能完成非接触、观测类任务的局限,是无人机领域一种全新的产品形态、也非常有可能成为一种新业态。多自由度机械臂与无人机相集成(如下图所示),机械臂的运动、甚至和外界环境相杰出,都给飞行器的控制带来极大挑战;同时,要实现其对空中、地面的动目标进行识别、跟踪、捕获等作业,都需要很高的自主行为能力;相关的控制技术是本项目的亮点。
南开大学 2021-04-11
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