1.痛点问题 协作机器人是在共享空间中与人互动或在附近安全工作的机器人。与传统工业机器人相比，协作机器人的优点主要体现在人机共融环境中的安全性、交互性、灵巧性和智能性。这种机器人不仅性价比高，而且安全方便，能够极大地促进制造企业的发展。针对我们国家协作机器人方向，机器人关键核心部件（一体化关节、扭矩传感器、力矩电机、自适应控制器）受到国外卡脖子影响，系统软件、智能感知和决策算法储备不足，整机集成设计方面需要极大提升，因此攻破关键制约，加速智能协作机器人发展刻不容缓。 2.解决方案 本项目总体目标是实现自治友好的智能协作机器人系统。突破了“感-驱-控”一体化关节集成设计技术、分布式实时控制系统架构设计技术、高带宽自适应柔顺运动控制技术、基于机器学习的视觉感知技术，形成一批关键核心部件，包括扭矩电机、力矩传感器、一体化关节、分布式控制器和末端执行器，实现轻量化、模块化的协作机器人单臂和双臂，和围绕复杂应用场景开展应用验证。 合作需求 1）构建针对于产品打磨的专业化团队； 2）组建针对产品的专业化管理和销售团队； 3）搭建研发的实验基地和批量生产基地，以及寻求资金支持。 或者，寻找有实力的产业企业，开展技术转移。

（1）提出了"裸燕麦双涡流研碾分层破壁"生产燕麦胚芽米策略，创制了横型双涡流裸燕麦研碾装备，实现了裸燕麦分层破壁、精准剥皮、保留胚芽等功能，实现了燕麦胚芽米好米率 90%，脱皮率 90%的目标 （2）以燕麦麸为原料，提出了"超声辅助亚临界流体萃取燕麦油技术"，并创制了智能化热泵型超声辅助亚临界流体萃取装备，实现了大规模、高效、节能、经济的燕麦原油生产过程，且燕麦原油品质好，燕麦粕利于进一步开发高附加值产品

项目背景：微小型无人装备以其操作方便、成本低的优 势在现代战争中扮演着越来越重要的角色。光电侦察探测载 荷作为其重要的配件，需求也日益增长。对比美军，我军微 小型无人装备仍处于发展初期，具有巨大的发展潜力。同时， 在军用领域，微小型无人装备在战争中的应用场景不断拓 展，消耗属性强，需求空间大。在微小型无人装备上应用成 熟以后，将逐步将此技术拓展到其他应用场景，包括气象、 勘探、测绘以及电力巡检等。本研究主要是面向单兵侦察或 察打一体无人载具配套的光电观瞄装置。要求装置体积小、 重量轻、成本低、全天候。本装置具有目标识别、目标跟踪、 自动/手动控制、可见光和红外光双模式任意切换功能。 所需技术需求简要描述：1.白光相机跟踪指标：1.5km 以内对 4*6m 目标稳定跟踪；2.红外相机跟踪指标：800m 以 内对 4*6m 目标稳定跟踪；3.稳定平台稳定度：2mrad；4.整 机重量：≤500g；5.整机功耗：≤15W；6.工作温度：-40~65℃。  对技术提供方的要求:1.在自动控制领域具有深厚的算 法研究能力与工程实践经验，有机器人、机械臂以及工业自 动化装置产品开发经验者优先。2.在图像处理领域具有深厚 的算法研究能力与工程实践经验。3、熟悉机器学习、人工 智能等领域相关知识。4.具有工学博士学位或高级工程师职 称，合作方为校方，技术方案成熟可靠稳定有创新思维，不涉及知识产权侵犯。

采用局部加载增量成形大型复杂构件可有效减少成形载荷、提高材料成形极限、拓展构件成形尺寸范围、提高设备成形能力，是采用难变形材料的大型复杂构件近净省力成形的有效途径。揭示了大型复杂构件局部加载成形过程的加载状态并建立了下材料流动解析模型；发展了适用于大型复杂构件三维坯料设计的解析-数值混合方法；构件了能快速稳定实现局部加载的液压机的液压系统，获得相同装机功率下远大于整体加载成形的成形能力。工艺理论已形成系统，且技术成熟度高，撰写综述论文发表于国际 SCI 期刊，已在实现局部的液压系统方面申请发明专利多项。

海上大型绞吸疏浚装备是远海岛礁大规模高效吹填造陆的国之重器，是南海资源开发、一带一路港口建设等国家战略任务和重大工程的紧迫需求。绞吸疏浚装备具有同步完成海底岩土快速挖掘和长距离管道连续输送的可靠作业能力，需要作业定位、岩土挖掘、物料输送和疏浚监控四大系统的高度集成，其核心技术长期被欧洲垄断并严格封锁。项目组围绕海上大型绞吸疏浚装备的自主研发与产业化，历经15年产学研用攻关取得如下创新成果：     一、多自由度顺应式重载精确定位技术：针对漂浮作业装备高效稳定定位的挑战，提出主体、挖掘、定位等系统的多体耦合动力学分析方法，揭示了海洋环境与疏浚作业载荷的复合作用机理，发明了多自由度顺应式重载钢桩台车定位系统，保障了恶劣海洋环境中“定得稳”的疏浚作业要求，使得作业抗风等级从6级提高到9级，南海作业窗口期从约120天增加到约180天。     二、多参数自适应重型大挖深挖掘技术：针对海底坚硬岩石快速挖掘的挑战，提出大挖深倾斜弹性结构超长轴系设计方法，解决了机构运动和岩石挖掘的强冲击载荷导致系统失效的难题，研制出特种重型挖岩绞刀、超长轴驱动装置及多参数自适应控制技术，实现了36米水深下快速挖掘单轴抗压强度超过60MPa的坚硬岩石，满足了国家重大工程“挖得快”的需求。     三、多介质高浓度长距离连续输送技术：针对大颗粒物料高浓度长距离连续输送的挑战，提出多级颗粒混合流态分析技术，攻克了扭曲叶片型叶轮和对数螺旋线泵壳内流道设计难题，研制出高效输送大颗粒物料的系列疏浚泵和驱动装置，实现“排得远”的强大能力，将高浓度管道连续输送距离由6公里提高至15公里。     四、多系统集成优化总体设计技术和装备研制：针对各类型疏浚工程的不同需求，攻克了多系统集成总体设计、多工况功率平衡动力配置、装备综合控制与信息化管理等关键技术，构建了大型绞吸疏浚装备数字化集成设计平台，研制出电轴、变频等五大类56座绞吸疏浚装备，形成“系列化”产品自主设计和制造能力。     本项目授权发明专利34项、实用新型专利21项、软件著作权33项，制修订国家标准5项，发表论文112篇，构建了我国大型绞吸疏浚装备自主研发与产业化应用的完整体系，研制的“新海旭”、“天鲸号”、“天麒号”等装备打破国外技术垄断、不断创造中国记录，中国机械工程学会和机械工业联合会组织的成果鉴定会认为：“海上大型绞吸疏浚装备在总体上达到了国际领先水平。”     获奖等级：特等奖，国家科技进步奖     完成单位：上海交通大学、中交上海航道局有限公司、长江航道局、中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司、中国船舶重工集团公司第七一一研究所、江苏科技大学、江苏海新船务重工有限公司

 主要从事蒸发过程及设备、工业废水的综合治理、化工设备设计等方面研究开发与推广。完成开发、设计的降膜蒸发器、L型蒸发器、强制循环蒸发器、自然循环蒸发器、真空闪蒸结晶器、多效蒸发装置、含氯化铵废液的蒸发回收技术、制碱母液的综合回收处理技术等已成功应用于全国几十家企业的蒸发系统中，取得了明显的经济效益和社会效益。是《化学工程手册》、《石油化工设计手册》等蒸发篇的编写单位。一、含氯化铵废液的综合处理技术（发明专利：ZL 99 1 00015.3）1、技术特点该技术是一种对含氯化铵工业废水综合治理并从废水中回收氯化铵的工艺，具有以下技术特点：  (1)利用多效蒸发工艺使二次蒸汽得到多次利用，因而降低了生蒸汽的消耗，降低废水治理及回收产品的成本。  (2)使用热泵蒸发技术，将低品位能源，通过热泵后变为高品位能源，消耗较小的动力，得到较大的二次能源，从而降低了工艺成本。  (3) 采用低温蒸发路线，使蒸发系统全部或部分为真空蒸发，采用真空蒸发的目的是保证设备不被腐蚀，一般设备使用寿命在10年以上。设备折旧费的减小，使得废水治理和回收产品的成本降低。(4) 采用常温结晶工艺路线，使蒸发后废液直接进入结晶器。采用直接结晶省去能耗较大的低温冷却系统系统，便于节约一次能源。(5) 本项技术不产生二次污染。工艺过程的产物，一是固体氯化铵产品，一是蒸发冷凝水，可达标排放。工艺中冷却水闭路循环使用。(6) 本技术使用降膜蒸发器，在蒸发器外设置两个小流量的循环泵，开一备一，保证降膜蒸发器生产中不停机，另外本技术使蒸发系统中的溶液不达到饱和，因而蒸发器中没有结晶析出，产生垢层机会少，使得清洗蒸发器周期延长，开工率较高。小流量的循环泵，耗电量较少。目前本项技术不仅解决了含氯化铵工业废水对环境的污染，而且有较高的经济效益。本工艺技术目前已在河北、浙江、山东、河南、天津、内蒙、广东等省推广应用，直接经济效益好，环保效益巨大。且本项目所研究开发的废水治理工艺，也可在其它工业废水的综合治理中推广应用。2、应用实例：浙江大洋化工有限公司，该企业生产主产品为碳酸钾，副产品为含氯化铵溶液，处理能力为12吨/小时，其中含有氯化铵10%，蒸汽消耗量为0.4吨蒸汽/吨水。项目厂家列表如下：企业名称 项目名称 时间河北眺山实业有限责任公司(原河北省眺山化工厂) 氯化铵废水蒸发一期、二期工程 2001年河北眺山实业有限责任公司(原河北省眺山化工厂) 氯化铵废水蒸发二期扩建工程 2004年浙江大洋化工股份有限公司 碳酸氢钾与氯化铵蒸发工程 2001年山东兖矿鲁南化肥厂 氯化铵蒸发 2002年内蒙古和发稀土科技开发股份有限公司 稀土冶金中氯化铵废水处理工程 2003年浙江省常山化工有限责任公司 氯化铵蒸发 2004年深圳环保垃圾处理站 氯化铵蒸发 2006年济源市大洋化工有限公司 氯化铵蒸发 2005年郑州方泰化工有限责任公司 氯化铵蒸发 2004年青海盐湖元通钾肥有限公司 硝酸钾与氯化铵蒸发工程 2007年山西文通盐桥复合肥有限公司 碳酸钾与氯化铵蒸发工程 2008年天津北方食品有限公司 硫酸铵废水蒸发处理工程 2008年广州正川环保工程技术有限公司 氯化铵三效蒸发工程 2009年3、现场图片 天津北方食品有限公司 三效蒸发现场 浙江大洋化工股份有限公司 蒸发现场二、制碱母液综合处理技术（发明专利：ZL 2009 1 0068695.6）1、技术特点：制碱母液为含氯化铵、氯化钠、碳酸氢根的废水，综合治理采用蒸氨、蒸发、结晶及分离工艺处理。蒸发采用多效、热泵、真空蒸发工艺，选用降膜蒸发器及强制循环蒸发器，三效混流流程，蒸发过程中结晶析出氯化钠，蒸发后再冷却结晶析出氯化铵。本技术有效降低了设备操作温度，二次蒸汽和冷凝水可重复使用，减小了氯化铵溶液对设备的腐蚀，节约能源，降低成本，提高了生产效率，减少环境污染，该技术已成功应用于工业生产。该技术解决了纯碱工业中多年来一直未能很好解决的热法氯化铵生产难题。2、应用实例：衡阳裕华化工实业有限公司，是专门生产小苏打、工业盐和农业氯化铵的高新民营企业。处理量：600吨/天，回收氯化铵100吨，32吨氯化铵，12%的氨水40吨，蒸汽消耗量为0.45吨蒸汽/吨水。唐山三友化工股份有限公司-氨碱法纯碱生产中滤后母液浓缩排盐处理工程，该项目处于建设阶段，近期开车运行。该项目处理能力为每小时160吨，其中蒸水量为80吨/小时，回收氯化纳3吨/小时，蒸汽消耗为生蒸汽消耗20吨，废热蒸汽40吨。该项目为技改项目，解决了原主工艺中氯化钙处理中蒸发能耗高的问题。3、现场图片衡阳裕华化工实业有限公司 蒸发现场联系人：史晓平 13323307376 E-mail：xpshi@hebut.edu.cn    胡柏松 13752262297 E-mail：hubaisong@163.com

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仿生表面织构起源 传统摩擦学认为光滑表面具有较低摩擦力和磨损，反之，非光滑表面会带来较大的摩擦力和磨损。而自然界进化过程中，某些生物的表面微观结构具有优异的自润滑和抗磨减磨性能，如鲨鱼皮表面微沟槽表现的超低流体阻力，穿山甲表面微结构的优异耐磨抗磨性能。因此，如能掌握其机理，则可进行工业应用。 钻头轴承及压裂泵柱塞密封系统仿生织构润滑减磨设计及应用 织构化钻头轴承 钻头作为破碎岩石形成井眼的重要工具之一，在高温高压、冲击动载及贫脂润滑的恶劣环境下，其核心部件钻头滑动轴承易发生黏着磨损从而最终导致钻头整体失效破坏，亟需降耗增寿的新技术来为其安全、可靠使用和延寿经济运行保驾护航。 发明了基于多物理场耦合的超快激光精准高效制备的冰霜辅助超快激光刻蚀分束技术（US17026096，ZL202011229792.1），形成了钻头轴承轴径曲面仿生织构的纳秒/皮秒的激光加工与表征评价方法；目前正在与中国科学院上海光学精密机械研究所和中石化江钻石油机械有限公司开展钻头轴承织构工业化的超快激光加工与质量检测流水线建设和现场应用研究测试，可满足织构化钻头2000支的年产量需求。 建立了织构钻头轴承润滑减磨性能优化设计的理论研究与实验测试评价方法(ZL201310416270.6，ZL201710973537.X，.ZL201810946598.1）。以摩擦系数、磨损量、油膜厚度、温升和无量纲承载能力等为评价指标，基于理论研究、单元实验和全尺寸的台架实验，模拟测试工况下初步优选的圆形、椭圆形、人字形沟槽织构可使钻头轴承减磨性能和寿命提升50%以上。 织构化柱塞密封系统 柱塞动密封系统是油气增产压裂作业实施中压裂泵装备的关键部件之一，其在超高压、冲击动载及交变往复运动工况下，压裂泵柱塞动密封系统易发生磨损失效而导致密封刺漏等失效，是制约压裂泵工作性能、可靠性和作业成本的关键因素， 亟需创新的设计方法来提升压裂泵柱塞动密封系统的寿命及可靠性。 发明了柱塞表面仿生织构大尺寸拼接刻蚀工艺规划及参数优化设计方法（ZL201910892024.5）， 创新研发了柱塞织构批量化激光分束加工的软件控制系统和配套夹具系统。 发明了表面织构化压裂泵柱塞及其动密封系统性能抗磨减磨性能优化设计的理论研究与试验测试评价方法(ZL201310423514.3)，基于理论模拟、单元及全尺寸台架实验，初步优选的圆形和椭圆形织构布置于压裂泵柱塞表面可实现柱塞动密封系统的摩擦系数和温升降低45%以上，寿命延长30%以上，目前正在与中石油第四石油机械有限公司和中油国家钻井装备工程技术研究中心有限公司开展现场应用试验测试。 未来应用前景及市场规模预测 该技术垂直应用领域为油气勘探开发装备、油气集输装备、通用机械装备的润滑、密封、抗冲蚀与减阻等领域，摩擦消耗了一次能源的1/3以上，80%的装备失效是由磨损引起的。两者造成的损失相当于GDP2%-7%，2019年我国的GDP为99万亿元，按5%计算约为4.95万亿元。

本激光切割是激光加工行业中一项重要的应用技术，也是激光加工中应用最多的加工方 式。我国的数控激光切割机生产，经过近20年的发展已取得了很大成就。我国的激光切割机产 品与国外先进产品相比，还有较大差距，主要表现在切割机的运行速度低，动态精度差，配套 功能不够，切割工艺参数不完善和切割断面质量不易保证等。 为了使得新型切割机床的切割效率更高，切割质量进一步提升，本项目专门开发出了一款 更加高效的软件控制系统。通过该软件来控制嵌入式运动控制器，进而控制三个伺服电机的运 动。利用机构运动学原理，推导出两个并联结构的运动变换模型。采用VC++编程语言，结合 了开放式控制系统的多层次、模块化设计方法在Windows操作系统平台上编写了控制软件。 本项目在传统激光切割机床的基础上，提出了一种新型激光切割机床的结构串并联激光切 割机床，在激光切割的过程中，可以自动合理地选择串并联杆件进行控制执行机构，使得切割 效率更高，机床振动减小。 本项目为了保证控制系统的安全可行性，对多个方面进行了研究。首先对串并联结构的插 补算法进行研究，提高了运动部件运动的合理性以及切割速度；其次，对该串并联结构进行了 干涉检验和奇异性分析，验证了该机构的可行性；再次，对在切割过程中的共边图形以及边界 等问题进行了深入研究和规划，使得图形的加工次序更加合理；最后，本系统需要根据数控G 代码进行控制，将DXF文件中的加工图案转化为G代码具有非常重要的作用，所以对DXF转G 代码的规则进行了更加深入的分析，并完成软件操作功能。

在集成电路、太阳能电池等制造产业中，单晶硅在线切割过程中会产生大量的废砂浆。废砂浆经预处理，除去聚乙二醇和大颗粒碳化硅，剩余部分称为环保废砂浆，其主要成分为二氧化硅、硅、小颗粒碳化硅及少量金属杂质。然而，环保废砂浆易自燃，人们对其回收利用研究的很少，一般封存填埋处理，不但造成资源浪费，而且给环境带来巨大的危害。本项目利用环保废砂浆制备附加值高、应用广泛的白炭黑并分离回收碳化硅的资源化工艺，具有较为重要的环境保护和循环经济意义。制得二氧化硅含量可达到98%以上，各项指标达到白炭黑产品的国家标准。