交流伺服系统是跨行业、量大面广、节能效果显著的节能机电产品，几乎渗透到所有用机电领域，是工业、农业和国防建设及人民生活、正常生产和安全工作的重要保证。

针对点焊（弧焊）机器人和重载搬运机器人的应用，开展机器人控制器核心技术相关研究，研究开发自主知识产权的高性能低成本的工业机器人控制器，实现工程应用。研究工业机器人控制器核心技术，完成控制器的研究与开发并实现工程化，实现示范应用及产业化目标。可达技术指标序号名称规格1插补周期4ms2重复定位精度20um3直线度40um4联动轴数六轴5伺服驱动接口脉冲6插补方式关节，直线，圆弧，曲线7上位机（示教器）LINUX+QT8下位机（控制器）UCOSII9加减速功能直线型和S型10语言标准安川 inform II指令系统11PLC功能内部软PLC，标准支持32输入/32输出点，可扩展128输入/128输出。128个定时器，128个计数器12现场总线接口RS485，RS232，CAN 一、系统关键技术 1.工业机器人控制系统的软硬件体系结构： (1) 基于领域建模的开发方法 研究面向机器人控制器开发的领域建模方法, 通过对机器人控制系统共性的提取和功能及非功能属性的抽象, 借助形式化描述及工具集成实现机器人控制系统在模型层的仿真和验证, 并研究可重用实时组件设计方法，使得开发的重点从底层代码转向机器人领域应用。 (2) 基于组件的开放式控制器的软件结构 根据机器人控制的特点和开放性的要求，研究机器人组件模型，组件划分方法，组件间的通信机制，连接配置方法以及系统的调度模型，并研究开放式机器人控制器的一般开发流程，开放式平台下多传感器机器人的控制方法。 (3) 开放式控制器模块化硬件结构 根据开放性的要求，研究硬件模块的划分方法，便于系统添加或更换各种接口、传感器等；采用基于标准总线的结构；研究多CPU系统的设计方法；研究基于FPGA的接口设计方法。 (4) 机器人操作系统 根据机器人应用需求，在开源操作系统的基础上增加机器人应用层接口、机器人算法，中间件，增强实时性能的任务调度算法。 2.高速、高精度工业机器人轮廓控制技术和柔性加减速技术： (1) 速度前瞻控制和拐角控制技术 前瞻处理的主要任务是获取路径信息，并根据速度、加速度和加加速度等机器人运动约束条件和选定的加减速规律进行速度规划。 (2) 柔性加减速技术 加减速控制算法可以避免机器人的冲击、振动，并在不增加系统运算量的情况下使得插补过程能够平滑快速的执行研究直线型加减速、S 型加减速、平滑 S 型加减速、力矩加减速提高系统的精度和速度。 (3) 最优轨迹规划算法 轨迹规划的任务是根据给定的路径点规划处通过这些点并满足边界约束条件的光滑的最优运动轨迹，研究时间最小的轨迹规划算法、能耗最小的轨迹规划算法、加速度最小的优化算法，使机器人的作业效率、能耗达到最优，同时确保运动的平稳性。 3.工业机器人编程语言规范： (1)编程语言规范 根据机器人不同应用领域的特点及具体要求，研究通用的机器人编程语言结构，定义词法及语法规则；充分考虑机器人控制系统的运动控制、运算-决策、通讯、工具指令以及传感器数据处理等基本功能，规划完善的指令集和内部函数集；定义机器人物理环境模型，确定编程语言指令与目标指令内在的逻辑关系。 (2) 编程环境设计 机器人编程环境具有以下特征：面向应用的数据结构、扩展的通用算法和数据结构。研究机器人语言程序的词法、语法和语义的分析，以及语法错误检查和系统逻辑错误检查技术；设计机器人语言程序解释器，实现机器人语言到系统内部指令的转化，并根据应用需求优化系统内部指令序列。 4.故障诊断、测试与可靠性技术： (1) 智能故障诊断系统 研究基于规则的专家系统，基于实例的专家系统，规则和实例混合的专家系统，基于规则控制的实例诊断系统。 (2) 可靠性技术 a.可靠性分析：对控制系统可靠性数据、故障模式、影响及危害度分析，以便发现设计、生产中的薄弱环节，为提高控制系统可靠性提供依据。 b.可靠性设计技术：采用简化设计、降额设计、冗余设计、EMC 设计、热设计、环境防护设计提高系统的可靠性。 c.可靠性试验技术：在研制阶段采用可靠性增长试验提高系统可靠性，通过可靠性鉴定试验确定系统定型，通过可靠性验收试验确定系统的可靠性是否达到要求，采用应力筛选试验提高产品的使用可靠性。通过加速寿命试验评估MTBF值是否达到。 d.软件可靠性试验技术：采用软件可靠性设计、可靠性增长测试、软件可靠性测试和软件可靠性验证测试提高软件可靠性、通过建立控制系统软件可靠性仿真测试平台提高软件可靠性测试水平。 5.面向重载机器人的先进控制算法： (1) 基于系统动力学模型的控制 针对重载机器人惯量变化大，固有频率低，高度非线性耦合的特点。研究基于机器人真实参数的动力学模型及实时求解。根据动力学模型，研究运动规划、柔性加减速以及模态控制等方面的技术，减少由于轨迹规划引起的机器人振动。 (2) 负载自动识别 针对机器人不同应用及负载变化，研究机器人在线自动识别负载的方法。 (3) 机器人空腔计算及处理 实现了机器人所能到达的所有位置范围计算，能提前提示用户示教的位置是否合法, 是否在机器人能到的位置。 (4) 立方干涉处理 实现了最多六个干涉区的设置，在多机器人相互配合运行工作时，通过干涉区避免了碰撞的危险性。二、对国家产业结构影响 我国汽车工业的工业机器人市场远未饱和。仅我国汽车工业就存在一个庞大的工业机器人市场，如果考虑到我国整个制造业的需要，工业机器人市场则更加庞大。 随着我国经济的快速发展和劳动力成本的不断提高，发展高科技产业，提高制造业生产自动化水平，由劳动密集型向技术密集型转变已经成为经济发展模式和制造产业结构调整的必由之路。随着计算机科学技术的不断发展，工业机器人应用领域也随之不断扩展和深化。工业机器人技术的发展，可以看做工业自动化的一场革命，南通作为科技重镇、制造重镇，把握机遇，迎接挑战，大力发展工业机器人制造业，应是一个战略性的决策。 应用范围： 伴随我国经济的高速增长，以汽车等行业需求为牵引，我国对工业机器人需求量急剧增加，国际工业机器人知名企业如ABB、FANUC 等纷纷在中国建厂，目前，我国工业机器人新装机量近90% 仍依赖进口。因此，对于工业机器人制造业，摆脱依赖关系，拒绝跟随式发展，成为目前国内基础制造业的重中之重。 工业机器人制造是一个崭新而又创新的产业，由于工业机器人应用极为广泛，其前景非常看好。本项目对工业机器人控制系统有其独到之处加之雄厚的制造业基础，两者相结合将为国内制造业开创一个新的主流产业。该产业的逐步形成既符合国家新兴高端制造业的产业发展规划，又为国家的经济腾飞打下坚实的基础。

在国家发改委云计算示范工程、国家自然科学基金、四川省科技计划等项目支持下，攻克云操作系统相关核心技术难题，形成了具有自主知识产权的技术体系，研发出高性能华云操作系统产品HCOS。 提出基于混合系统理论的多层自主故障处理技术，基于预测的自适应多目标优化调度技术，面向热点的动态策略虚拟化安全防护技术等，解决了新一代云操作系统面临的海量资源的高可靠管理、高速调度和高安全防护难题。该成果申请国家发明专利42 项，授权18 项，软件著作权登记35 项，发表高水平论文106 篇，出版专著2 部，

高性能触觉传感器是下一代智能化服务机器人的核心模块，是人-机物理接触、交互协作的关键信息入口，是学术前沿热点和工业技术难点，是我国35项 “卡脖子”技术之一。本团队基于微纳尺度双电层电容原理，解决了传统阵列传感器空间分辨率、信噪比、灵敏度、量程、大测量面积等之间的技术矛盾，研制了具备大测量面积(单片600 mm × 

项目研究的背景及用途:各种规格的钢板卷制是海洋石油导管架及海上 60天津大学科技成果选编 采油平台制造工程中的必备的生产工艺过程。多年来，一直采用上辊万能式三辊 卷板机，实施手动操作，费工、费人力、效率低，随着海洋石油生产的发展，已 远不能满足生产要求。为了提高企业的形象，增强企业的竞争优势，海洋石油工 程股份有限公司从生产需要出发，从企业的长远发展考虑，提出研制“大型卷板 设备数控系统”的课题计划。 该成果可用于板材的自动卷制成型。 技术原理及流程:本项目研究与开发的目的是实现大型卷板设备数字化 控制、自动化操作。总体思路为该项成果在弹塑性变形理论基础上，分析卷制工 艺、正确确定材质弹塑性变形量及回弹指数，核算设备运动及动力参数，创造性 地建立了板材卷制的数学模型;合理设计卷制工艺，编制计算机程序，采用计算 机程序控制;研制基于 PMAC 的开放式数控系统，实现大型板材工件数控卷制。 成果水平及主要技术指标:该研究达到并部分超过国际先进水平，获天 津市科技进步三等奖。 市场分析及效益预测:新研制的数控卷板设备可实现板边预弯及卷圆工 艺工步的自动化操作，比手动操作减少两名操作人员，由于实现板边预弯，省去 压力机压头工艺，可省去 2000T 油压机、20 T 桥吊各一台，省去压头操作人员 4 名，达到大幅减少操作人员、缩短工艺时间、提高生产效率、提高产品质量的目 的。正式投入生产使用三年来，验证提高生产效率近 1 倍，证明其技术先进，生 产可靠，年均创利税 150 万元。 154.TCP-I 型摩托车排气污染物测量装置 项目研究的背景及用途:防治大气污染是一个庞大的系统工程，需要个 人、集体、国家、乃至全球各国的共同努力。为贯彻《中华人民共和国环境保护 法》和《中华人民共和国大气污染防治法》，配合当前我国机动车行业的产业结 构调整和企业认证，控制摩托车排气污染物对环境的污染，改善环境空气质量， 我公司自主研发试制了符合《摩托车排气污染物排放限值及测量方法(工况 法)(GB14622-2002)》全部检测要求的性价比高、可靠实用、易于操作的 TCP-I 型 摩托车排气污染物测量装置。 该装置的试制完成将打破只能以国外装置作为测量手段，因而国外装置 61天津大学科技成果选编 在排放检测领域一统天下的局面，带来有利于社会发展的有益竞争。由于整套装 置依赖于国内高校和研究所的科研力量试制完成，因此，使技术支持有了更充分 的保证，各项服务措施更加切合实际、易于实现。 技术原理及流程:本装置采用工况法测量摩托车排气中一氧化碳(CO)、碳 氢化合物(HC)和氮氧化物(NOX)的排放值，满足对摩托车产品进行型式认证试验 和生产一致性检查试验的需求，是摩托车生产企业、相关科研部门、摩托车检测 机构进行检测和分析摩托车排气污染物的必备专用设备。 本装置由中央计算机控制单元、定容稀释排气取样(CVS)单元、分析仪 器单元以及相关辅助设备组成。 成果水平及主要技术指标:国际先进。 市场分析及效益预测:本装置可以用于整个摩托车行业的发动机排放检 测，也可用于研究院所进行发动机的设计，将装置进行改进后可以适应其他机动 车的排放测量。该装置的推行，将为我国机动车生产厂家提供高性价比的检测设 备，促进各生产厂商迅速提高制造技术，降低对大气环境的污染物排放。随着世 界各国对发动机排放的日益重视，各种排放检测设备将在各发展中国家陆续上马， 该装置可以出口到其他国家地区，打破国外仪器垄断国际市场的局面。 

本发明公开了一种基于虚拟化技术的数控系统远程监控及调试 系统，包括设置在远程服务器上的虚拟上位机、位于本地的下位机和 远程监控终端，其中，虚拟上位机集成有远程监控及调试模块、安全 登录认证模块以及智能诊断模块，安全登录认证模块用于虚拟上位机 的安全登录认证，远程监控及调试模块用于将从本地下位机反馈至虚 拟上位机的状态数据通过验证后的远程监控终端显示出来，并同时将 其输入所述智能诊断模块以对机床进行故障预警和/或健康诊断，且所 述预警或诊断结果可被相应的远程监控终端显示。本发明基于虚拟化 实现了数控系统的远程监控与调试，提高了数控加工的智能化程度与可靠性，降低了车间维护成本。

特色及先进性： LTCC无源集成技术是当前倍受关注的国际研究热点和技术制高点。而其中最为核心和关键的难题：研发出各种体系的高性能LTCC材料，则一直是我国在该领域科研和技术水平的短板所在。目前国内LTCC研发企业和研究所采用的高性能LTCC材料主要都依赖于进口，严重限制了我国LTCC产业的发展。本成果基于在LTCC材料和器件领域雄厚的研究基础和平台条件，研发出多款系列话的LTCC/LTCF材料，可广泛应用于各种基于LTCC技术研发和生产的无源集成器件或组件中，有利于实现无源器件/组件的片式化、小型化和集成化。 本成果研究材料的特色是能实现900℃低温烧结，材料性能可根据需要在很宽范围内调节，与LTCC工艺兼容。 主要技术指标： ？ LTCC微波介质材料： ？ 烧结温度:900℃ ？ 介电常数：6.5；10；20；25(可微调) ？ Qf：≥50000GHz ？ τf = ±30 ppm/°C ？ LTCF材料 ？ 烧结温度: 900℃ ？ 磁导率:15~500(可调) ？ 其它性能可根据需要定制 为产业解决问题及取得效果： 以上研发材料可协助LTCC生产/研发企业解决核心材料的研发难题,实现LTCC核心材料的自主研发,降低LTCC产品生产成本,提高企业核心竞争力及研发LTCC产品的市场竞争力，具有十分广阔的市场发展空间，经济和社会效益显著。

LTCC无源集成技术是当前倍受关注的国际研究热点和技术制高点。而其中最为核心和关键的难题：研发出各种体系的高性能LTCC材料，则一直是我国在该领域科研和技术水平的短板所在。目前国内LTCC研发企业和研究所采用的高性能LTCC材料主要都依赖于进口，严重限制了我国LTCC产业的发展。本成果基于在LTCC材料和器件领域雄厚的研究基础和平台条件，研发出多款系列话的LTCC/LTCF材料，可广泛应用于各种基于LTCC技术研发和生产的无源集成器件或组件中，有利于实现无源器件/组件的片式化、小型化和集成化。

本项目不仅具有燃料电池系统集成技术，还具备包括催化剂、膜电极等的核心材料技术。产品可以应用于燃料电池汽车、固定式与便携式电源等。 燃料电池汽车因其具有零排放、效率高、燃料来源多元化、能源可再生等优势被认为是未来汽车工业可持续发展重要方向，是解决全球能源问题、环境污染问题、气候变化理想方案。