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項(xiàng)目成果/簡介:鎂合金的腐蝕與防護(hù)是鎂合金應(yīng)用中的全球性瓶頸問題，如何解決鎂合金的腐蝕問題是決定鎂合金應(yīng)用前景的關(guān)鍵問題之一。上海交通大學(xué)輕合金精密成型國家工程研究中心是我國鎂合金材料和鎂合金制品的研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化示范基地，在致力于鎂合金腐蝕與防護(hù)機(jī)理和方法近14年的系統(tǒng)、深入研究基礎(chǔ)上，開發(fā)出了一系列功能獨(dú)特、裝飾性好的鎂合金表面處理技術(shù)及其生產(chǎn)工藝。其中，技術(shù)成熟、性能優(yōu)異、應(yīng)用效果和反應(yīng)良好的“鎂合金耐磨、耐蝕高性能協(xié)合涂層技術(shù)”最為突出，已在我國的航空、航天、衛(wèi)星、雷達(dá)、通訊、汽車、紡織等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。“協(xié)合涂層”不是傳統(tǒng)意義的涂層，而是采用特殊工藝將低摩擦系數(shù)的聚合物或者固體潤滑劑引入微弧氧化膜或者硬質(zhì)鍍層之中，從而結(jié)合了原始膜層和引入物兩者的優(yōu)點(diǎn)。該種涂層與基體金屬的表層形成一個整體，而非僅一層表面覆蓋層，故其性能優(yōu)于原來的基體金屬和單一的涂層組分性能。本項(xiàng)目對鎂合金微弧氧化處理的“火花”大小和密度可進(jìn)行調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)對氧化層微孔直徑、分布密度和膜層厚度的調(diào)控。協(xié)合涂層具有硬度高、強(qiáng)韌性好、耐磨耐蝕的優(yōu)點(diǎn)。該項(xiàng)目擁有鎂合金超聲濕噴丸方法、鎂合金陽極氧化用離子交換膜電解槽及其氧化方法兩項(xiàng) 授權(quán)發(fā)明專利，可廣泛應(yīng)用于航空、航天、衛(wèi)星、雷達(dá)、通訊、汽車、紡織等領(lǐng)域，具有很大的經(jīng)濟(jì)和社會效益潛力。知識產(chǎn)權(quán)類型:發(fā)明專利技術(shù)先進(jìn)程度:達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平成果獲得方式:獨(dú)立研究獲得政府支持情況:國家級計(jì)劃/專項(xiàng)類別:國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃、上海市科技創(chuàng)新行動重大項(xiàng)目

超高性能混凝土強(qiáng)度高（＞150MPa，可達(dá)普通混凝土的5倍以上）、韌性好（可達(dá)普通混凝土的100倍以上）、耐久性好（可達(dá)普通混凝土的10倍以上），可形成高效、輕型、耐久的混凝土結(jié)構(gòu)，可有效解決鋼結(jié)構(gòu)疲勞和橋面瀝青混凝土鋪裝易破壞的難題，已在國內(nèi)10余座橋梁中成功應(yīng)用。長沙橫四路跨街天橋是國內(nèi)首座超高性能混凝土橋梁。

針對點(diǎn)焊（弧焊）機(jī)器人和重載搬運(yùn)機(jī)器人的應(yīng)用，開展機(jī)器人控制器核心技術(shù)相關(guān)研究，研究開發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能低成本的工業(yè)機(jī)器人控制器，實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用。研究工業(yè)機(jī)器人控制器核心技術(shù)，完成控制器的研究與開發(fā)并實(shí)現(xiàn)工程化，實(shí)現(xiàn)示范應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)?？蛇_(dá)技術(shù)指標(biāo)序號名稱規(guī)格1插補(bǔ)周期4ms2重復(fù)定位精度20um3直線度40um4聯(lián)動軸數(shù)六軸5伺服驅(qū)動接口脈沖6插補(bǔ)方式關(guān)節(jié)，直線，圓弧，曲線7上位機(jī)（示教器）LINUX+QT8下位機(jī)（控制器）UCOSII9加減速功能直線型和S型10語言標(biāo)準(zhǔn)安川 inform II指令系統(tǒng)11PLC功能內(nèi)部軟PLC，標(biāo)準(zhǔn)支持32輸入/32輸出點(diǎn)，可擴(kuò)展128輸入/128輸出。128個定時器，128個計(jì)數(shù)器12現(xiàn)場總線接口RS485，RS232，CAN 一、系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 1.工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟硬件體系結(jié)構(gòu)： (1) 基于領(lǐng)域建模的開發(fā)方法 研究面向機(jī)器人控制器開發(fā)的領(lǐng)域建模方法, 通過對機(jī)器人控制系統(tǒng)共性的提取和功能及非功能屬性的抽象, 借助形式化描述及工具集成實(shí)現(xiàn)機(jī)器人控制系統(tǒng)在模型層的仿真和驗(yàn)證, 并研究可重用實(shí)時組件設(shè)計(jì)方法，使得開發(fā)的重點(diǎn)從底層代碼轉(zhuǎn)向機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用。 (2) 基于組件的開放式控制器的軟件結(jié)構(gòu) 根據(jù)機(jī)器人控制的特點(diǎn)和開放性的要求，研究機(jī)器人組件模型，組件劃分方法，組件間的通信機(jī)制，連接配置方法以及系統(tǒng)的調(diào)度模型，并研究開放式機(jī)器人控制器的一般開發(fā)流程，開放式平臺下多傳感器機(jī)器人的控制方法。 (3) 開放式控制器模塊化硬件結(jié)構(gòu) 根據(jù)開放性的要求，研究硬件模塊的劃分方法，便于系統(tǒng)添加或更換各種接口、傳感器等；采用基于標(biāo)準(zhǔn)總線的結(jié)構(gòu)；研究多CPU系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法；研究基于FPGA的接口設(shè)計(jì)方法。 (4) 機(jī)器人操作系統(tǒng) 根據(jù)機(jī)器人應(yīng)用需求，在開源操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加機(jī)器人應(yīng)用層接口、機(jī)器人算法，中間件，增強(qiáng)實(shí)時性能的任務(wù)調(diào)度算法。 2.高速、高精度工業(yè)機(jī)器人輪廓控制技術(shù)和柔性加減速技術(shù)： (1) 速度前瞻控制和拐角控制技術(shù) 前瞻處理的主要任務(wù)是獲取路徑信息，并根據(jù)速度、加速度和加加速度等機(jī)器人運(yùn)動約束條件和選定的加減速規(guī)律進(jìn)行速度規(guī)劃。 (2) 柔性加減速技術(shù) 加減速控制算法可以避免機(jī)器人的沖擊、振動，并在不增加系統(tǒng)運(yùn)算量的情況下使得插補(bǔ)過程能夠平滑快速的執(zhí)行研究直線型加減速、S 型加減速、平滑 S 型加減速、力矩加減速提高系統(tǒng)的精度和速度。 (3) 最優(yōu)軌跡規(guī)劃算法 軌跡規(guī)劃的任務(wù)是根據(jù)給定的路徑點(diǎn)規(guī)劃處通過這些點(diǎn)并滿足邊界約束條件的光滑的最優(yōu)運(yùn)動軌跡，研究時間最小的軌跡規(guī)劃算法、能耗最小的軌跡規(guī)劃算法、加速度最小的優(yōu)化算法，使機(jī)器人的作業(yè)效率、能耗達(dá)到最優(yōu)，同時確保運(yùn)動的平穩(wěn)性。 3.工業(yè)機(jī)器人編程語言規(guī)范： (1)編程語言規(guī)范 根據(jù)機(jī)器人不同應(yīng)用領(lǐng)域的特點(diǎn)及具體要求，研究通用的機(jī)器人編程語言結(jié)構(gòu)，定義詞法及語法規(guī)則；充分考慮機(jī)器人控制系統(tǒng)的運(yùn)動控制、運(yùn)算-決策、通訊、工具指令以及傳感器數(shù)據(jù)處理等基本功能，規(guī)劃完善的指令集和內(nèi)部函數(shù)集；定義機(jī)器人物理環(huán)境模型，確定編程語言指令與目標(biāo)指令內(nèi)在的邏輯關(guān)系。 (2) 編程環(huán)境設(shè)計(jì) 機(jī)器人編程環(huán)境具有以下特征：面向應(yīng)用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、擴(kuò)展的通用算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。研究機(jī)器人語言程序的詞法、語法和語義的分析，以及語法錯誤檢查和系統(tǒng)邏輯錯誤檢查技術(shù)；設(shè)計(jì)機(jī)器人語言程序解釋器，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人語言到系統(tǒng)內(nèi)部指令的轉(zhuǎn)化，并根據(jù)應(yīng)用需求優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)部指令序列。 4.故障診斷、測試與可靠性技術(shù)： (1) 智能故障診斷系統(tǒng) 研究基于規(guī)則的專家系統(tǒng)，基于實(shí)例的專家系統(tǒng)，規(guī)則和實(shí)例混合的專家系統(tǒng)，基于規(guī)則控制的實(shí)例診斷系統(tǒng)。 (2) 可靠性技術(shù) a.可靠性分析：對控制系統(tǒng)可靠性數(shù)據(jù)、故障模式、影響及危害度分析，以便發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中的薄弱環(huán)節(jié)，為提高控制系統(tǒng)可靠性提供依據(jù)。 b.可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)：采用簡化設(shè)計(jì)、降額設(shè)計(jì)、冗余設(shè)計(jì)、EMC 設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)提高系統(tǒng)的可靠性。 c.可靠性試驗(yàn)技術(shù)：在研制階段采用可靠性增長試驗(yàn)提高系統(tǒng)可靠性，通過可靠性鑒定試驗(yàn)確定系統(tǒng)定型，通過可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)確定系統(tǒng)的可靠性是否達(dá)到要求，采用應(yīng)力篩選試驗(yàn)提高產(chǎn)品的使用可靠性。通過加速壽命試驗(yàn)評估MTBF值是否達(dá)到。 d.軟件可靠性試驗(yàn)技術(shù)：采用軟件可靠性設(shè)計(jì)、可靠性增長測試、軟件可靠性測試和軟件可靠性驗(yàn)證測試提高軟件可靠性、通過建立控制系統(tǒng)軟件可靠性仿真測試平臺提高軟件可靠性測試水平。 5.面向重載機(jī)器人的先進(jìn)控制算法： (1) 基于系統(tǒng)動力學(xué)模型的控制 針對重載機(jī)器人慣量變化大，固有頻率低，高度非線性耦合的特點(diǎn)。研究基于機(jī)器人真實(shí)參數(shù)的動力學(xué)模型及實(shí)時求解。根據(jù)動力學(xué)模型，研究運(yùn)動規(guī)劃、柔性加減速以及模態(tài)控制等方面的技術(shù)，減少由于軌跡規(guī)劃引起的機(jī)器人振動。 (2) 負(fù)載自動識別 針對機(jī)器人不同應(yīng)用及負(fù)載變化，研究機(jī)器人在線自動識別負(fù)載的方法。 (3) 機(jī)器人空腔計(jì)算及處理 實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人所能到達(dá)的所有位置范圍計(jì)算，能提前提示用戶示教的位置是否合法, 是否在機(jī)器人能到的位置。 (4) 立方干涉處理 實(shí)現(xiàn)了最多六個干涉區(qū)的設(shè)置，在多機(jī)器人相互配合運(yùn)行工作時，通過干涉區(qū)避免了碰撞的危險(xiǎn)性。二、對國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)影響 我國汽車工業(yè)的工業(yè)機(jī)器人市場遠(yuǎn)未飽和。僅我國汽車工業(yè)就存在一個龐大的工業(yè)機(jī)器人市場，如果考慮到我國整個制造業(yè)的需要，工業(yè)機(jī)器人市場則更加龐大。 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和勞動力成本的不斷提高，發(fā)展高科技產(chǎn)業(yè)，提高制造業(yè)生產(chǎn)自動化水平，由勞動密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式和制造產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的必由之路。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域也隨之不斷擴(kuò)展和深化。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，可以看做工業(yè)自動化的一場革命，南通作為科技重鎮(zhèn)、制造重鎮(zhèn)，把握機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)，大力發(fā)展工業(yè)機(jī)器人制造業(yè)，應(yīng)是一個戰(zhàn)略性的決策。 應(yīng)用范圍： 伴隨我國經(jīng)濟(jì)的高速增長，以汽車等行業(yè)需求為牽引，我國對工業(yè)機(jī)器人需求量急劇增加，國際工業(yè)機(jī)器人知名企業(yè)如ABB、FANUC 等紛紛在中國建廠，目前，我國工業(yè)機(jī)器人新裝機(jī)量近90% 仍依賴進(jìn)口。因此，對于工業(yè)機(jī)器人制造業(yè)，擺脫依賴關(guān)系，拒絕跟隨式發(fā)展，成為目前國內(nèi)基礎(chǔ)制造業(yè)的重中之重。 工業(yè)機(jī)器人制造是一個嶄新而又創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)，由于工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用極為廣泛，其前景非常看好。本項(xiàng)目對工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)有其獨(dú)到之處加之雄厚的制造業(yè)基礎(chǔ)，兩者相結(jié)合將為國內(nèi)制造業(yè)開創(chuàng)一個新的主流產(chǎn)業(yè)。該產(chǎn)業(yè)的逐步形成既符合國家新興高端制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，又為國家的經(jīng)濟(jì)騰飛打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1. 項(xiàng)目概述密封材料的性能主要包括密度、橫向抗拉強(qiáng)度、柔軟性、耐油性、燒失量等；它們是篩選和評價(jià)密封材料的依據(jù)。墊片的性能為密封元件的整體性態(tài)，可分成兩類：一是與墊片質(zhì)量控制有關(guān)的指標(biāo)，如壓縮率、回彈率、應(yīng)力松弛率和泄漏率等；二是與連接結(jié)構(gòu)的規(guī)范設(shè)計(jì)方法有關(guān)的墊片性能參數(shù)，如 m，y 值等。本研究室具有完善的測試裝備和儀器，包括壓縮回彈試驗(yàn)機(jī)、多功能全自動墊片綜合性能試驗(yàn)機(jī)、墊片應(yīng)力松弛試驗(yàn)機(jī)、非金屬材料力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)、非金屬密封材料結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)、墊片加速壽命試驗(yàn)系統(tǒng)等。可為密封材料和元件生產(chǎn)和使用部門提供相關(guān)分析、測試和評價(jià)服務(wù)，為產(chǎn)品質(zhì)量控制和新產(chǎn)品研發(fā)和連接設(shè)計(jì)參數(shù)的確定提供技術(shù)支持。此外可提供密封連接設(shè)計(jì)、選用、緊密性評價(jià)、可靠性維修等方面的技術(shù)服務(wù)，并已開發(fā)相應(yīng)的專家系統(tǒng)。2. 技術(shù)優(yōu)勢: 原化工部靜密封檢測中心掛靠單位；20多個國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)起草單位；全國管路附件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會委員、化學(xué)工業(yè)專用密封標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會委員單位。3. 技術(shù)水平:國內(nèi)領(lǐng)先，獲獎成果

項(xiàng)目概況 基于實(shí)時、歷史數(shù)據(jù)庫或熱力試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對大型火電機(jī)組各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行分析計(jì)算、能損診斷、運(yùn)行優(yōu)化、性能試驗(yàn)，全廠綜合分析，為機(jī)組節(jié)能運(yùn)行提供指導(dǎo)。

我國現(xiàn)行汽車剎車材料大都采用石棉作為增強(qiáng)材料，然而，隨著汽車運(yùn)載功能的不斷增加，以及汽車速度的提高，對剎車材料提出了更高的要求。石棉增強(qiáng)剎車材料已不能滿足汽車工業(yè)越來越高的發(fā)展要求，特別是含石棉剎車材料具有污染環(huán)境及致癌作用，因而在許多國家已經(jīng)立法禁止使用。高性能纖維增強(qiáng)無石棉制動材料已達(dá)到商品化規(guī)模，而我國在該領(lǐng)域的研究相對比較落后，基本依賴于進(jìn)口。只有

北京工業(yè)大學(xué)在國家 973、863 計(jì)劃等支持下，發(fā)現(xiàn)添加鉺元素（Er）可增加鋁合金的強(qiáng)韌性和耐熱性，提高耐腐蝕性能和焊接性能；含鉺鋁合金應(yīng)用意義：良好的耐蝕性、可焊性、成型性等工藝  應(yīng)用性能，在此基礎(chǔ)上發(fā)展靜載荷強(qiáng)度（拉伸性能）、抗沖擊、抗疲勞及高損傷容限等綜合力學(xué)性能； 滿足輕質(zhì)高效、安全性、長壽命和低成本等應(yīng)用需求。

針對集群和多核服務(wù)器平臺，該軟件工具集可以對系統(tǒng)資源和并行程序性能進(jìn)行在線監(jiān)測和性能分析展示，幫助用戶監(jiān)測系統(tǒng)資源和發(fā)現(xiàn)并行程序瓶頸，輔助進(jìn)行程序優(yōu)化。性能數(shù)據(jù)的采集主要是通過對被監(jiān)測進(jìn)程的插樁和包裝庫的結(jié)合實(shí)現(xiàn)，可對MPI程序、OpenMP程序和CUDA程序進(jìn)行性能監(jiān)測。 本項(xiàng)目主要特點(diǎn)如下。 1.合理的數(shù)據(jù)采集方式，可以對混合結(jié)構(gòu)高性能計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行性能監(jiān)測，較少的監(jiān)測擾動； 2.基于MRnet的樹形數(shù)據(jù)匯聚和類庫，保證了大量性能監(jiān)測數(shù)據(jù)的快速高效匯集，并提供同步，匯總等功能接口； 3.多種數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)方法，高效的分析和多視角可視化圖形展示，輔助用戶分析瓶頸進(jìn)行優(yōu)化。該成果在國家863計(jì)劃支持下，已在多個計(jì)算中心應(yīng)用，獲得國家專利3項(xiàng)。

先進(jìn)復(fù)合材料，尤其是碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料具有質(zhì)輕高強(qiáng)、抗疲勞、耐腐蝕、制造工藝靈活、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、易于實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)/功能一體化等優(yōu)異特點(diǎn)，在輕質(zhì)化、小型化、多功能等方面發(fā)揮著越來越重要的作用，在航空航天、工業(yè)、綠色能源、文體休閑用品等領(lǐng)域的應(yīng)用規(guī)模呈明顯遞增趨勢。然而，碳纖維復(fù)合材料如何應(yīng)用、其應(yīng)用能否獲得顯著效益，對其性能進(jìn)行全面、科學(xué)的測試評價(jià)至關(guān)重要。另一方面，我國是碳纖維的研發(fā)和生產(chǎn)大國，已建和在建的碳纖維產(chǎn)能已達(dá)到世界碳纖維總產(chǎn)能的水平，但是其碳纖維性能水平和下游產(chǎn)品的開發(fā)明顯落后于國外，其中碳纖維及其復(fù)合材料性能評價(jià)技術(shù)的落后是阻礙我國碳纖維應(yīng)用和發(fā)展的重要原因。在國家重大研究項(xiàng)目支持下，北航先進(jìn)復(fù)合材料研究團(tuán)隊(duì)建立了一整套碳纖維及其復(fù)合材料性能評價(jià)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)纖維、樹脂、界面、復(fù)合材料等從微觀到宏觀性能的測試分析與評價(jià)，包括物理化學(xué)特性測試、微結(jié)構(gòu)分析、工藝特性分析、力學(xué)性能測試等，該系統(tǒng)已用于航空航天飛行器、大型風(fēng)電葉片、新能源汽車等領(lǐng)域，為碳纖維復(fù)合材料在相關(guān)產(chǎn)品上應(yīng)用效益的評價(jià)、新材料體系的應(yīng)用和開發(fā)提供了重要依據(jù)。