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項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)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(guó)家工程研究中心是我國(guó)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(guó)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(rùn)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(gè)整體，而非僅一層表面覆蓋層，故其性能優(yōu)于原來(lái)的基體金屬和單一的涂層組分性能。本項(xiàng)目對(duì)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(duì)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(yáng)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(huì)效益潛力。知識(shí)產(chǎn)權(quán)類型:發(fā)明專利技術(shù)先進(jìn)程度:達(dá)到國(guó)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(guó)家級(jí)計(jì)劃/專項(xiàng)類別:國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃、上海市科技創(chuàng)新行動(dòng)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(guó)內(nèi)10余座橋梁中成功應(yīng)用。長(zhǎng)沙橫四路跨街天橋是國(guó)內(nèi)首座超高性能混凝土橋梁。

針對(duì)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(shí)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)。可達(dá)技術(shù)指標(biāo)序號(hào)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(dòng)軸數(shù)六軸5伺服驅(qū)動(dòng)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(yǔ)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(gè)定時(shí)器，128個(gè)計(jì)數(shù)器12現(xiàn)場(chǎng)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(guò)對(duì)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(shí)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(tái)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(shí)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(dòng)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(dòng)，并在不增加系統(tǒng)運(yùn)算量的情況下使得插補(bǔ)過(guò)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(guò)這些點(diǎn)并滿足邊界約束條件的光滑的最優(yōu)運(yùn)動(dòng)軌跡，研究時(shí)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(shí)確保運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。 3.工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言規(guī)范： (1)編程語(yǔ)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(yǔ)言結(jié)構(gòu)，定義詞法及語(yǔ)法規(guī)則；充分考慮機(jī)器人控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)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(yǔ)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(yǔ)言程序的詞法、語(yǔ)法和語(yǔ)義的分析，以及語(yǔ)法錯(cuò)誤檢查和系統(tǒng)邏輯錯(cuò)誤檢查技術(shù)；設(shè)計(jì)機(jī)器人語(yǔ)言程序解釋器，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人語(yǔ)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(cè)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(duì)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(jiǎn)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(zhǎng)試驗(yàn)提高系統(tǒng)可靠性，通過(guò)可靠性鑒定試驗(yàn)確定系統(tǒng)定型，通過(guò)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(guò)加速壽命試驗(yàn)評(píng)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(zhǎng)測(cè)試、軟件可靠性測(cè)試和軟件可靠性驗(yàn)證測(cè)試提高軟件可靠性、通過(guò)建立控制系統(tǒng)軟件可靠性仿真測(cè)試平臺(tái)提高軟件可靠性測(cè)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(dòng)力學(xué)模型的控制 針對(duì)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(dòng)力學(xué)模型及實(shí)時(shí)求解。根據(jù)動(dòng)力學(xué)模型，研究運(yùn)動(dòng)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(dòng)。 (2) 負(fù)載自動(dòng)識(shí)別 針對(duì)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(dòng)識(shí)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(gè)干涉區(qū)的設(shè)置，在多機(jī)器人相互配合運(yùn)行工作時(shí)，通過(guò)干涉區(qū)避免了碰撞的危險(xiǎn)性。二、對(duì)國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)影響 我國(guó)汽車工業(yè)的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)遠(yuǎn)未飽和。僅我國(guó)汽車工業(yè)就存在一個(gè)龐大的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)，如果考慮到我國(guó)整個(gè)制造業(yè)的需要，工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)則更加龐大。 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和勞動(dòng)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(dòng)化水平，由勞動(dòng)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(dòng)化的一場(chǎng)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(gè)戰(zhàn)略性的決策。 應(yīng)用范圍： 伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，以汽車等行業(yè)需求為牽引，我國(guó)對(duì)工業(yè)機(jī)器人需求量急劇增加，國(guó)際工業(yè)機(jī)器人知名企業(yè)如ABB、FANUC 等紛紛在中國(guó)建廠，目前，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人新裝機(jī)量近90% 仍依賴進(jìn)口。因此，對(duì)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(guó)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(gè)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(duì)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(guó)內(nèi)制造業(yè)開創(chuàng)一個(gè)新的主流產(chǎn)業(yè)。該產(chǎn)業(yè)的逐步形成既符合國(guó)家新興高端制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，又為國(guó)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(píng)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(cè)試裝備和儀器，包括壓縮回彈試驗(yàn)機(jī)、多功能全自動(dòng)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(cè)試和評(píng)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(píng)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(shì): 原化工部靜密封檢測(cè)中心掛靠單位；20多個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)起草單位；全國(guó)管路附件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)委員、化學(xué)工業(yè)專用密封標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì)委員單位。3. 技術(shù)水平:國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，獲獎(jiǎng)成果

項(xiàng)目概況 基于實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)或熱力試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)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(guó)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(duì)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(lái)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(guó)家已經(jīng)立法禁止使用。高性能纖維增強(qiáng)無(wú)石棉制動(dòng)材料已達(dá)到商品化規(guī)模，而我國(guó)在該領(lǐng)域的研究相對(duì)比較落后，基本依賴于進(jìn)口。只有

北京工業(yè)大學(xué)在國(guó)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(zhǎng)壽命和低成本等應(yīng)用需求。

針對(duì)集群和多核服務(wù)器平臺(tái)，該軟件工具集可以對(duì)系統(tǒng)資源和并行程序性能進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和性能分析展示，幫助用戶監(jiān)測(cè)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(guò)對(duì)被監(jiān)測(cè)進(jìn)程的插樁和包裝庫(kù)的結(jié)合實(shí)現(xiàn)，可對(duì)MPI程序、OpenMP程序和CUDA程序進(jìn)行性能監(jiān)測(cè)。 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(duì)混合結(jié)構(gòu)高性能計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行性能監(jiān)測(cè)，較少的監(jiān)測(cè)擾動(dòng)； 2.基于MRnet的樹形數(shù)據(jù)匯聚和類庫(kù)，保證了大量性能監(jiān)測(cè)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(guó)家863計(jì)劃支持下，已在多個(gè)計(jì)算中心應(yīng)用，獲得國(guó)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(lái)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(shì)。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(duì)其性能進(jìn)行全面、科學(xué)的測(cè)試評(píng)價(jià)至關(guān)重要。另一方面，我國(guó)是碳纖維的研發(fā)和生產(chǎn)大國(guó)，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(guó)外，其中碳纖維及其復(fù)合材料性能評(píng)價(jià)技術(shù)的落后是阻礙我國(guó)碳纖維應(yīng)用和發(fā)展的重要原因。在國(guó)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(píng)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(cè)試分析與評(píng)價(jià)，包括物理化學(xué)特性測(cè)試、微結(jié)構(gòu)分析、工藝特性分析、力學(xué)性能測(cè)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(píng)價(jià)、新材料體系的應(yīng)用和開發(fā)提供了重要依據(jù)。