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一種含通道的仿生結構及其電磁力訓練裝置和方法，屬于生物組織工程機生物醫(yī)療器械領域。本發(fā)明使用電磁場力訓練裝置在體外訓練含通道的、多功能和多系統(tǒng)的三維仿生結構。該通道在結構主體上呈兩端通孔、兩端盲孔或一端盲孔一端通孔狀態(tài)，通道之間相交、平行、共線或異面。本發(fā)明將仿生結構在電場、磁場或復合電磁場中訓練或脈動培養(yǎng)，使細胞在微流體通道中逐層定向排布。該結構至少含一種細胞；通道外壁、內(nèi)壁或通道孔內(nèi)至少分布有一種細胞。所述仿生結構主體為細胞和天然高分子水凝膠的混合物。所述多通可具備循環(huán)、神經(jīng)和免疫功能。

一種欠驅動的仿生四足機器人，屬于仿生機器人領域，解決現(xiàn) 有仿生四足機器人腿部的質量和轉動慣量過大的問題，同時減小與地 面碰撞產(chǎn)生的能量損失，增加腿的柔順性。本發(fā)明由機身以及前左腿、 前右腿、后左腿、后右腿組件構成，前左腿、前右腿、后左腿和后右 腿組件的結構相同，前左腿、前右腿組件左右對稱、分別連接于機身 前部的左右兩側，后左腿、后右腿組件左右對稱、分別連接于機身后 部的左右兩側。本發(fā)明驅動電機都布置在機身上，減小了腿部的質量 和轉動慣量，提高機器人運動速度；通過拉線方式實現(xiàn)膝關節(jié)和踝關 節(jié)聯(lián)動，減小了主動電機的數(shù)量；腿部拉簧順應機構和踝關節(jié)處扭簧， 可以降低與地面碰撞帶來的能量損失，提高能量的利用效率。 

仿生飛烏賊軟體跨海空航行器首次提出軟體跨海空航行理念 仿生樣機自由在水下和空中穿梭航行，與麻省理工大學Media lab合作研究成果軟體跨海空航行器發(fā)表在機器人領域的頂級會議 International Conference on Robotics and Automation（ICRA 2019 第一作者）。鐵路隧道排水系統(tǒng)巡檢機器人根據(jù)鐵路隧道排水系統(tǒng)的實際環(huán)境，設計一款巡檢機器人，能夠在水下、水面、淤泥等復雜情況下行 走。巡檢機器人攜帶一個高清攝像頭，通過與機械臂的緊密配合，能夠對鐵路隧道排水系統(tǒng)的側溝、中 心溝，以及側旁的盲管入口進行有效的觀測。通過多傳感器融合技術實現(xiàn)巡檢機器人在復雜環(huán)境中作業(yè)， 并且實時傳輸攝像頭、傳感器等反饋的數(shù)據(jù)，為使用者提供隧道內(nèi)部環(huán)境的檢測信息

一種欠驅動的仿生四足機器人，屬于仿生機器人領域，解決現(xiàn)有仿生四足機器人腿部的質量和轉動慣量過大的問題，同時減小與地面碰撞產(chǎn)生的能量損失，增加腿的柔順性。本發(fā)明由機身以及前左腿、前右腿、后左腿、后右腿組件構成，前左腿、前右腿、后左腿和后右腿組件的結構相同，前左腿、前右腿組件左右對稱、分別連接于機身前部的左右兩側，后左腿、后右腿組件左右對稱、分別連接于機身后部的左右兩側。本發(fā)明驅動電機都布置在機身上，減小了腿部的質量和轉動慣量，提高機器人運動速度；通過拉線方式實現(xiàn)膝關節(jié)和踝關節(jié)聯(lián)動，減小了主動電機的數(shù)量

多孔骨支架材料是修復骨缺損最有前景骨替代材料，但制約其臨床應用的瓶頸是支架深部骨再生能力，本研究在復習文獻，總結現(xiàn)有骨支架材料的優(yōu)缺點的基礎上，提出仿生多孔復合骨支架材料的設想。自骨單位——哈弗斯系統(tǒng)結構特點得到啟發(fā)，從結構與成分仿生出發(fā)，結合現(xiàn)有的生物合金、水凝膠及陶瓷支架的優(yōu)勢特點，設計了一種新型鎂合金/水凝膠/生物陶瓷復合骨支架。支架內(nèi)部由力學強度較高的多孔鎂合金支架構成核心，支撐支架形態(tài)，可體內(nèi)降解，且降解產(chǎn)物有助于成骨；支架其余部分由仿生多孔水凝膠/陶瓷復合骨支架填充，具有中央大孔和周圍放射層板狀孔隙結構（圖1）。該孔隙結構開放度高，骨傳導性強（圖2）；水凝膠/陶瓷支架可在體內(nèi)降解，并模擬骨組織細胞外基質特點，為成骨細胞提供適宜的微環(huán)境（圖3）。新型仿生多孔鎂合金/水凝膠/生物陶瓷復合支架具有力學強度適宜，可體內(nèi)降解，生物活性優(yōu)良等特點，有望逐步取代現(xiàn)有的陶瓷或金屬骨支。

基于事件驅動方式的仿生視覺圖像傳感器，用于高速場景的拍攝 一、項目分類 關鍵核心技術突破、顯著效益成果轉化 二、成果簡介 隨著虛擬現(xiàn)實（VR）、增強現(xiàn)實（AR）和混合虛擬增強現(xiàn)實（MR）技術、自動駕駛、物聯(lián)網(wǎng)以及機器視覺等領域的飛速發(fā)展，對圖像傳感器的采集速度提出了更高的要求。傳統(tǒng)基于“幀”掃描形式的CMOS 或 CCD 圖像傳感器較難滿足高速運動物體的拍攝需求，若提高相機的圖像采集幀率，則需要采用高性能且結構復雜的模數(shù)轉換器，大量的圖像會帶來較大的數(shù)據(jù)冗余，此外，也會面臨功耗高的問題。 相比于傳統(tǒng)的光電和圖像傳感器，生物視網(wǎng)膜具有許多不可比擬的優(yōu)勢。視網(wǎng)膜中的光感受器可根據(jù)外界光強的變化自適應調(diào)節(jié)增益，能夠感知超過 180dB 的光強范圍。另外，視網(wǎng)膜基于事件驅動式的采集方式，僅輸出場景中光強發(fā)生變化的信息，因而，能夠濾除低頻信息帶來的冗余。在信號處理和傳輸上，采用異步通信的方式，通過神經(jīng)節(jié)細胞將光強信息轉換為時空脈沖信號，實現(xiàn)低功耗。 受到生物視網(wǎng)膜的啟發(fā)，研究人員提出了基于事件驅動方式的仿生視覺圖像傳感器，用于高速場景的拍攝。該類傳感器多采用對數(shù)像素電路作為光強探測單元，因其動態(tài)響應范圍寬，可隨機讀取。然而，對數(shù)電路在弱光環(huán)境下靈敏度低，幾乎沒有光響應，即仍然無法模仿視網(wǎng)膜弱光下的高靈敏度，除此之外，其輸出受到 (Fixed Pattern Noise，F(xiàn)PN)的影響，降低了圖像質量。 我們提出了一種兼容 CMOS 工藝的光敏二極管體偏置場效應晶體管器件(PD- body biased MOSFET，簡稱 PD-MOS)，其結構圖和等效電路如圖 1所示。 利用 PD 的感光特性以及 MOSFET 的正向襯底偏置效應實現(xiàn)集成光強探測及信號放大于一體的光電器件。該器件可解決對數(shù)電路在弱光下靈敏度低的問題，并且提出了一種明暗傳感器的方案以降低噪聲。設計成像測試方案并搭建靜態(tài)圖像采集測試系統(tǒng)，實現(xiàn)靜態(tài)顯示，通過 MTALAB 進行圖像恢復從而實現(xiàn)動態(tài)圖像顯示功能。   圖 1 (a) PD-MOS 器件結構及其 (b) 等效電路圖 經(jīng)過商用 180nm CMOS 工藝流程制備后的器件概貌如圖 2 所示，圖 (a) 為三種不同像素設計的芯片實物圖，從上至下分別為環(huán)形結構、條形結構及對數(shù)像素電路，將其中的環(huán)形結構在顯微鏡下放大觀察可看到圖 (b) 所示的形貌，圖 (c) 為4個像素的顯微圖。   圖 2 (a) PD-MOS 成像陣列芯片的實物圖，(b) 環(huán)形結構芯片在顯微鏡下的放大圖以及 (c) 環(huán)形結構像素放大圖 上位機實時顯示效果如圖3所示，可以明顯看出兩根頭發(fā)相交。子圖 (a) 為暗態(tài)時的 100 幀平均灰度圖，子圖 (b) 為暗態(tài)時的曲面圖，子圖 (c) (e) (g) (i) 為光態(tài)下的圖，子圖 (d) (f) (h) (j) 為光態(tài)下的圖像數(shù)據(jù)減去暗態(tài)下圖像數(shù)據(jù)的降噪圖，可以發(fā)現(xiàn)在30nw/cm2 輻照度下已經(jīng)出現(xiàn)頭發(fā)的輪廓，當輻照度繼續(xù)增加，頭發(fā)的輪廓越來越清晰，當輻照度達到 3mw/cm2，仍然可以看到頭發(fā)的輪廓。   圖 3 陣列芯片采集的圖像 不同于傳統(tǒng)計算機視覺系統(tǒng)的圖像采集方式，生物視覺系統(tǒng)的成像由視野場景中發(fā)生的事件觸發(fā)，且生物視網(wǎng)膜具有寬動態(tài)響應范圍、超低功耗以及異步傳輸?shù)忍攸c，這為仿生視覺系統(tǒng)的研究提供了全新的思路。隨著物聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛以及安防等領域的快速發(fā)展，它們對高速動態(tài)圖像傳感器的需求也日益提升。近些年，針對這些需求，研究人員提出了一種用于采集高速動態(tài)信息的類視網(wǎng)膜相機，成為了一大熱點研究方向。類視網(wǎng)膜相機的工作原理模擬了生物視網(wǎng)膜事件驅動型的采集方式及異步型的傳輸模式，為動態(tài)視覺成像提供了硬件基礎。綜上，該類傳感器的研究具有十分重要的科研意義和深遠的經(jīng)濟價值。

解剖結構正確，體表骨性標志清楚，關節(jié)運動靈活，可添加或替換不同的穿刺模塊，可進行腰椎穿刺、髂前上棘骨髓穿刺、胸腔穿刺、腹腔穿刺、靜脈穿刺等操作訓練。適用于臨床醫(yī)學本科生實習示教、住院醫(yī)師培訓等。 可根據(jù)用戶需求在此模型身上添加新的穿刺模塊。 注：模型充分體現(xiàn)經(jīng)濟價值性，行穿刺功能同時，還可定制克雷氏骨折、根骨骨折等全身各處骨折形式。

項目成果/簡介: 潛標可實現(xiàn)全海深海洋環(huán)境的定點、長期、連續(xù)、多層次、多要素同步觀測，并具有隱蔽性好、不易被破壞等優(yōu)點，是開展海洋環(huán)境長期連續(xù)觀測最有效的手段。 自主研發(fā)系列海洋動力環(huán)境監(jiān)測潛標：2008年以來，團隊突破了深海潛標系列關鍵技術，自主研發(fā)了“海洋動力環(huán)境多尺度同步觀測潛標”、“定時衛(wèi)星通訊潛標”等系列高可靠性深海潛標，實現(xiàn)了海洋動力環(huán)境長期連續(xù)準實時觀測。相關研發(fā)成果已獲4項國際發(fā)明專利及8項國家發(fā)明專利授權。基于研發(fā)的潛標，在南海、西太平洋、東印度洋累計布放潛標400余套次，總結出一套安全高效的規(guī)范化、標準化的潛標布放回收作業(yè)流程，作業(yè)成功率達到100%，解決了我國海洋環(huán)境長期連續(xù)觀測技術瓶頸，大幅提升了我國海洋環(huán)境長期連續(xù)觀測水平。 構建了國際上規(guī)模最大的區(qū)域海洋潛標觀測網(wǎng)—南海潛標觀測網(wǎng)：自2009年以來，在南海開展?jié)摌瞬挤呕厥蘸酱?2次，累計布放各類潛標350套次，目前同時在位觀測潛標42套，觀測海域橫跨呂宋海峽、南海深海盆、南海東北部與西北部陸坡陸架區(qū)，最長工作時間已接10年，是世界上規(guī)模最大的區(qū)域潛標觀測網(wǎng)。南海潛標觀測網(wǎng)于2017年完成潛標觀測站位在南海深海盆的全面覆蓋，實現(xiàn)了南海復雜環(huán)境的長期連續(xù)觀測。上述成果入選2017年度“海洋與湖沼十大科技進展”。 構建了橫跨西太平洋熱帶-副熱帶的全水深潛標觀測陣：2015年以來，在西太平洋熱帶、副熱帶海域布放海洋動力環(huán)境監(jiān)測潛標60余套次，構建了橫跨熱帶、副熱帶（0-22°N）的西太平洋潛標觀測陣，實現(xiàn)了西太平洋低緯度流系時空特征、中尺度/亞中尺度過程及混合的長期連續(xù)觀測，有力支撐了西太平洋海洋動力環(huán)境研究工作的開展。 成功布放回收國際上首套萬米綜合觀測潛標：基于自主研發(fā)的海洋動力環(huán)境監(jiān)測潛標，2016年1月在馬里亞納海溝挑戰(zhàn)者深淵成功布放國際上首套萬米多學科綜合觀測潛標，并于2016年9月成功回收。目前以在馬里亞納海溝深淵海域構建了由6套潛標構成的海溝觀測陣，實現(xiàn)了深遠海域海洋動力環(huán)境的長期連續(xù)監(jiān)測，體現(xiàn)了我國深遠海長期連續(xù)調(diào)查的技術水平。項目階段:工業(yè)化生產(chǎn)階段效益分析: 該系統(tǒng)主要用于海洋動力環(huán)境的長期連續(xù)監(jiān)測，是海洋環(huán)境監(jiān)測最基本的設備和手段，可為海洋動力過程科學研究、海洋數(shù)值預報模式同化驗證、海洋環(huán)境安全保障、海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測等提供數(shù)據(jù)和平臺支撐，具有重要的科學、社會和軍事意義。隨著當前海洋科學研究、海洋資源開發(fā)、海上經(jīng)濟貿(mào)易、海上軍事活動等方面的迅速發(fā)展，對海洋動力環(huán)境的觀測和認知的需求日益迫切，海洋動力環(huán)境監(jiān)測潛標的需求量迅速增加，具有突出的經(jīng)濟效益前景。知識產(chǎn)權類型:發(fā)明專利 、 軟件著作權知識產(chǎn)權編號:US 9,372,082 B1 US 9,423,251 B2 US 9,593,947 B2 US 9,557,171 B2 201410252441.0 201410252601.1 201410821320.3 201510243938.0 201510244120.0 201510244469.4 201510244144.6 201410820855.9技術成熟度:通過中試技術先進程度:達到國內(nèi)領先水平成果獲得方式:獨立研究獲得政府支持情況:無

在國家海洋強國戰(zhàn)略中，“海空天”對海觀測和探測是必要手段。面向我國海洋強國戰(zhàn)略需求和十四五規(guī)劃中軍民領域技術挑戰(zhàn)，以及山東省地方經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級重大需求，威海校區(qū)“海空天”對海觀測團隊開展了關鍵技術突破、觀測裝備研發(fā)、系統(tǒng)研制和應用服務，同時與涉海企業(yè)和科研院所合作，升級傳統(tǒng)行業(yè)，提升產(chǎn)業(yè)行業(yè)競爭力，服務新舊動能轉換。課題組十三五期間承擔了國家級、省部級項目30余項，包括國家自然科學基金、山東省自然科學基金在內(nèi)基金的基礎研究類項目，國家、省市重點研發(fā)計劃等民口類項目，此外還承擔了軍委科技委、裝備發(fā)展部等國防類項目，形成了諸多科技成果。科研經(jīng)費累計約1.5億元。獲批國家雙一流高校基礎設施建設——新一代海空天對海觀測技術綜合試驗平臺、工信部對海監(jiān)測與信息處理重點實驗室、山東省海洋通信與智能無人觀測裝備工程技術中心、山東省海洋智能無人裝備工程技術協(xié)同創(chuàng)新中心等7個省部級科研平臺。課題組重點打造一個中心：海洋信息綜合獲取技術及裝備創(chuàng)新中心，建設兩個基地：數(shù)據(jù)獲取及處理平臺建設，標準化綜合試驗測試平臺建設；解決三大難題：海洋探測手段不完善、海洋探測裝備可靠性低、海洋技術復合型人才嚴重不足的難題；提供四個支撐：支撐“海空天”一體化空海協(xié)同探測技術體系、海洋裝備試驗測試標準化體系、山東省十強產(chǎn)業(yè)和新舊動能轉換、海洋強國和海防建設。 面向我國海洋強國戰(zhàn)略重大需求，軍民領域對海觀測技術挑戰(zhàn)，以及山東省地方經(jīng)濟經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級重大需求，針對我國海洋智能裝備企業(yè)研發(fā)投入大、產(chǎn)出慢、可靠性差、穩(wěn)定度低，難以滿足應用需求的問題，威海校區(qū)“海空天”對海探測團隊開展智能裝備核心技術突破和共用技術研發(fā)，降低裝備研發(fā)成本。通過標準化試驗和測試保障可靠性和穩(wěn)定度，形成了涵蓋綜合環(huán)境感知目標探測、智能觀測平臺技術（無人機、無人船、水下自主航行器和水下機器人）、跨域通信協(xié)同組網(wǎng)技術、觀測數(shù)據(jù)處理、服務與應用等為一體的“海空天”對海觀測技術體系。基于“海空天”一體化空海協(xié)同觀測技術體系，開展相關探測裝備研發(fā)，構建演示示范系統(tǒng)。取得典型研究成果如圖所示。 科研團隊規(guī)模60余人，目前烏克蘭外籍院士1人、教授/研究員3人，副教授10人，講師4人，基本科研崗和任務型工程師2人，研究生40余人。 研究成果將為組建山東省“高密度、多要素、全天候、智能化的海空天立體觀測網(wǎng)”，提升我省乃至國家的自主海洋裝備研發(fā)能力、海洋資源開發(fā)能力以及建立海洋裝備測試服務體系提供技術及裝備支撐。本項目所研究成果不僅能夠突破海洋傳感器低功耗設計、自主無人觀測平臺控制、異構網(wǎng)絡組網(wǎng)、海洋數(shù)據(jù)深度學習及處理等關鍵技術，進而實現(xiàn)海洋觀測裝備的立體化和智能化跨越式發(fā)展，而且對于樹立我國海洋觀測產(chǎn)品品牌的國際形象，提升國際影響力和市場競爭力，增強對全球性資源要素的控制能力具有重大戰(zhàn)略意義，在海工裝備、航空、航天、軍工等領域具有廣闊的技術應用產(chǎn)業(yè)化前景。 項目產(chǎn)品旨在通過關鍵技術的開發(fā)滿足我國在海洋國防安全、海洋地形觀測、海洋漁業(yè)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測、勘探、打撈等以及災害預警方面的智能化裝備亟需，有著極其廣泛的應用市場，特別對于山東省半島藍色經(jīng)濟帶和海上糧倉的需求，具有極大經(jīng)濟價值和效益。預計未來3 年，年投資增幅超過百億元，保守估計平均年復合增長率將達到40%以上，行業(yè)前景良好，將提升我省海洋產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力。同時，我國其他臨海省份也存在巨大海洋和漁業(yè)需求，同時為相關行業(yè)的競爭力起到不可估量的作用。項目研發(fā)將推動牽頭公司產(chǎn)品提檔升級，具有海空天立體化監(jiān)測功能的智能海洋觀測裝備在未來將成為市場上極具競爭力的主流產(chǎn)品之一，市場容量極大，可達數(shù)千億元。

潛標可實現(xiàn)全海深海洋環(huán)境的定點、長期、連續(xù)、多層次、多要素同步觀測，并具有隱蔽性好、不易被破壞等優(yōu)點，是開展海洋環(huán)境長期連續(xù)觀測最有效的手段。 自主研發(fā)系列海洋動力環(huán)境監(jiān)測潛標：2008年以來，團隊突破了深海潛標系列關鍵技術，自主研發(fā)了“海洋動力環(huán)境多尺度同步觀測潛標”、“定時衛(wèi)星通訊潛標”等系列高可靠性深海潛標，實現(xiàn)了海洋動力環(huán)境長期連續(xù)準實時觀測。相關研發(fā)成果已獲4項國際發(fā)明專利及8項國家發(fā)明專利授權。基于研發(fā)的潛標，在南海、西太平洋、東印度洋累計布放潛標400余套次，總結出一套安全高效的規(guī)范化、標準化的潛標布放回收作業(yè)流程，作業(yè)成功率達到100%，解決了我國海洋環(huán)境長期連續(xù)觀測技術瓶頸，大幅提升了我國海洋環(huán)境長期連續(xù)觀測水平。 構建了國際上規(guī)模最大的區(qū)域海洋潛標觀測網(wǎng)—南海潛標觀測網(wǎng)：自2009年以來，在南海開展?jié)摌瞬挤呕厥蘸酱?2次，累計布放各類潛標350套次，目前同時在位觀測潛標42套，觀測海域橫跨呂宋海峽、南海深海盆、南海東北部與西北部陸坡陸架區(qū)，最長工作時間已接10年，是世界上規(guī)模最大的區(qū)域潛標觀測網(wǎng)。南海潛標觀測網(wǎng)于2017年完成潛標觀測站位在南海深海盆的全面覆蓋，實現(xiàn)了南海復雜環(huán)境的長期連續(xù)觀測。上述成果入選2017年度“海洋與湖沼十大科技進展”。 構建了橫跨西太平洋熱帶-副熱帶的全水深潛標觀測陣：2015年以來，在西太平洋熱帶、副熱帶海域布放海洋動力環(huán)境監(jiān)測潛標60余套次，構建了橫跨熱帶、副熱帶（0-22°N）的西太平洋潛標觀測陣，實現(xiàn)了西太平洋低緯度流系時空特征、中尺度/亞中尺度過程及混合的長期連續(xù)觀測，有力支撐了西太平洋海洋動力環(huán)境研究工作的開展。 成功布放回收國際上首套萬米綜合觀測潛標：基于自主研發(fā)的海洋動力環(huán)境監(jiān)測潛標，2016年1月在馬里亞納海溝挑戰(zhàn)者深淵成功布放國際上首套萬米多學科綜合觀測潛標，并于2016年9月成功回收。目前以在馬里亞納海溝深淵海域構建了由6套潛標構成的海溝觀測陣，實現(xiàn)了深遠海域海洋動力環(huán)境的長期連續(xù)監(jiān)測，體現(xiàn)了我國深遠海長期連續(xù)調(diào)查的技術水平。