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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)并實現(xiàn)工程化，實現(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現(xiàn)機(jī)器人控制系統(tǒng)在模型層的仿真和驗證, 并研究可重用實時組件設(shè)計方法，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)計方法；研究基于FPGA的接口設(shè)計方法。 (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 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)計機(jī)器人語言程序解釋器，實現(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)，基于實例的專家系統(tǒng)，規(guī)則和實例混合的專家系統(tǒng)，基于規(guī)則控制的實例診斷系統(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、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)計技術(shù)：采用簡化設(shè)計、降額設(shè)計、冗余設(shè)計、EMC 設(shè)計、熱設(shè)計、環(huán)境防護(hù)設(shè)計提高系統(tǒng)的可靠性。 c.可靠性試驗技術(shù)：在研制階段采用可靠性增長試驗提高系統(tǒng)可靠性，通過可靠性鑒定試驗確定系統(tǒng)定型，通過可靠性驗收試驗確定系統(tǒng)的可靠性是否達(dá)到要求，采用應(yīng)力篩選試驗提高產(chǎn)品的使用可靠性。通過加速壽命試驗評估MTBF值是否達(dá)到。 d.軟件可靠性試驗技術(shù)：采用軟件可靠性設(shè)計、可靠性增長測試、軟件可靠性測試和軟件可靠性驗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)器人真實參數(shù)的動力學(xué)模型及實時求解。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)器人空腔計算及處理 實現(xiàn)了機(jī)器人所能到達(dá)的所有位置范圍計算，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)騰飛打下堅實的基礎(chǔ)。

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。

成果簡介：ABS 樹脂強(qiáng)度高、韌性好，耐腐蝕、易于加工成型，是廣泛用于汽車、電器、電子、紡織、日用品、建材等領(lǐng)域的熱塑性材料。但因耐熱性 不好，一般等級 ABS 樹脂（耐熱溫度低于105℃）使用范圍受到了限制。耐 熱型(耐熱溫度 110-120℃)和超耐熱型(耐熱溫度 125-130℃)ABS 樹脂的開 發(fā)可以改善 ABS 樹脂使用性能、拓展其應(yīng)用，是目前高性能ABS 樹脂研發(fā)和 應(yīng)用的主流。馬來酰亞胺型高分子耐熱改性劑具有ɑ 、β-不飽和酰亞胺五 元環(huán)狀結(jié)構(gòu)，增加了高分子鏈的內(nèi)旋阻力，從而提高聚

已有樣品/n超寬帶光學(xué)示波器主要包括超短光脈沖源系統(tǒng)、 超快光學(xué)采樣子系統(tǒng)、 光電轉(zhuǎn)換及模數(shù)轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)、 信號處理子系統(tǒng)、 成像顯示子系統(tǒng)以及控制子系統(tǒng)6個子系統(tǒng)組成。 主要用于超高速光纖通信技術(shù)這一國際前沿領(lǐng)域相關(guān)指標(biāo)測量， 如：160-Gbit/s的SDH光纖系統(tǒng)和100-Gbit/s以太網(wǎng)的重要光子單元部件和子系統(tǒng)的性能參數(shù)以及相應(yīng)的光纖傳輸實驗結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的測量等。

差別化纖維研究室近年來關(guān)注高性能纖維的發(fā)展趨勢并對聚酰亞胺纖維的 制備、改性及其應(yīng)用進(jìn)行研究，針對聚酰亞胺的隔熱保暖、防輻射、高強(qiáng)高模、 天然抑菌、電絕緣等特性進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，現(xiàn)已開發(fā)出保暖被子、防護(hù)手套、電絕 緣紙等產(chǎn)品。針對聚酰亞胺難以染色的缺點(diǎn)進(jìn)行專項突破，聯(lián)合企業(yè)研發(fā)人員進(jìn) 行研究，通過化學(xué)改性和纖維原材料功能接枝改性等方法成功解決了染色難的問 題，拓展了聚酰亞胺纖維及面料在民用和產(chǎn)業(yè)用紡織品中的應(yīng)用范圍。 2 關(guān)鍵技術(shù) （1）通過化學(xué)改性和纖維原材料功能接枝改性等方法成功解決了聚酰亞胺 染色難的問題； （2）對聚酰亞胺面料的染色色牢度最高能達(dá)到 4； 3 知識產(chǎn)權(quán)及項目獲獎情況 發(fā)表學(xué)術(shù)論文 1 篇；申請發(fā)明專利 1 項 4 項目成熟度 實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，并已成功應(yīng)用制備民用產(chǎn)品。308 5 投資期望及應(yīng)用情況 項目研究成果已經(jīng)申請發(fā)明專利一項，并在企業(yè)建立了防護(hù)手套和保暖系列 產(chǎn)品的生產(chǎn)線

本技術(shù)適用于芳綸纖維、高強(qiáng)高模聚乙烯纖維、碳纖維、聚醚醚酮纖維、聚 酰亞胺纖維等高性能化學(xué)纖維，采用濕法造紙技術(shù)，制備絕緣紙、摩擦材料等紙 基功能材料和蜂窩紙等高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)材料等。解決了高性能纖維紙基功能材料生產(chǎn) 中的纖維改性、分散、濕法成形和高溫?zé)釅旱汝P(guān)鍵技術(shù)。可提供高性能纖維紙基 材料濕法連續(xù)生產(chǎn)線成套技術(shù)，為相關(guān)行業(yè)提供高性能纖維紙基功能材料和結(jié)構(gòu) 材料及其復(fù)合材料等高新技術(shù)材料產(chǎn)品。 2 關(guān)鍵技術(shù) 對于濕法抄造工藝來說，纖維能否均勻分散、濕法成型工藝和熱壓工藝是否 合理是決定產(chǎn)品質(zhì)量是否合格的重要因素。本項目成果解決了高性能纖維紙基材 料生產(chǎn)中的纖維改性、分散、濕法成形和高溫?zé)釅旱汝P(guān)鍵技術(shù)。 超高效碳纖維電磁屏蔽紙的制備創(chuàng)新地利用碳纖維、金屬導(dǎo)電纖維這兩種纖 維的優(yōu)勢互補(bǔ)，保證成紙在擁有良好屏蔽效能的同時具有很好的機(jī)械性能和柔韌299 性。性能良好的超高分子量聚乙烯纖維紙主要是采用纖維洗滌-超聲預(yù)處理-疏解 分散-分散劑分散工藝，通過預(yù)處理、添加助劑、成型和增強(qiáng)而制得。采用聚酰 亞胺纖維通過自有技術(shù)制備得到高性能的聚酰亞胺纖維絕緣紙等紙基功能材料。 采用碳纖維配用聚醚醚酮纖維制備紙基摩擦材料。 3 知識產(chǎn)權(quán)及項目獲獎情況 一種聚酰亞胺導(dǎo)電紙的制備方法 201610487328.X 一種超高分子量聚乙烯纖維紙的制備方法 201610921059.3 一種超高分子量聚乙烯纖維的預(yù)處理分散方法 201610920332.0 一種超高效碳纖維電磁屏蔽紙 201710204473.7 一種聚醚醚酮纖維紙及其制備方法 201710544478.4 一種碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮紙基摩擦材料及其制備方法 201710559878.2 4 項目成熟度 實驗室試驗和中試已完成，部分成果已經(jīng)用于試生產(chǎn)。 5 投資期望及應(yīng)用情況 期望在碳纖維、高強(qiáng)高模聚乙烯纖維、聚醚醚酮纖維技等高性能纖維共同進(jìn) 行技術(shù)開發(fā)或技術(shù)轉(zhuǎn)讓。 采用高性能纖維制備紙基功能材料和結(jié)構(gòu)材料是航空航天、國防、高鐵和電 力電機(jī)等重要領(lǐng)域開發(fā)的一類產(chǎn)品，目前主要是日本、奧地利和美國等國家生產(chǎn)。 國內(nèi)近年開始關(guān)注，并有少數(shù)幾家開始進(jìn)行，但尚只能生產(chǎn)少數(shù)幾類低檔次產(chǎn)品。 目前已經(jīng)利用本項目成果建成年產(chǎn) 150 噸聚酰亞胺纖維絕緣紙生產(chǎn)線，生產(chǎn) 聚酰亞胺纖維絕緣紙

開發(fā)的新型快速時效響應(yīng)型 Al-Mg-Si-Cu-Zn 系合金兼具優(yōu)異沖壓成形性能（r>0.6，Δr<0.1）和彎邊性能（rmin/t≤0.6）以及高烤漆硬化增量，其模擬烤漆硬化增量達(dá)到 130-160MPa，室溫放置 45 天后的烤漆硬化增量仍可達(dá) 140MPa 以上，遠(yuǎn)高于目前國內(nèi)外所報道 Al-Mg-Si 系合金（包括商用 AA6016 和 AA6111合金）80-120MPa 的烤漆硬化增量。成功實現(xiàn)工業(yè)大鑄錠及 2m 以上寬幅薄板的制造，所獲薄板的成形性能、烤漆硬化性能均表現(xiàn)優(yōu)異，成功沖制出典型汽車部件。成功開發(fā)出可熱處理強(qiáng)化的 Al-Mg-Zn 系合金及配套雙級時效/預(yù)時效-烤漆硬化處理工藝，使新型合金 H131 和 H321 態(tài)的強(qiáng)塑性高于 ASTM B928 對船用合金的要求，且綜合性能全面優(yōu)于國外最先進(jìn)的 AA5059 鋁合金，填補(bǔ)了我國高性能船用鋁板的技術(shù)空白。研發(fā)的系列 Al-Zn-Mg-Cu 合金具有與 AA7449、AA7085 和 AA7081 商用合金相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和更高的斷裂韌性，部分性能優(yōu)于美鋁開發(fā)的 AA7055 高強(qiáng)鋁合金；掌握中厚鋁板多道次、無翹曲連續(xù)異步軋制技術(shù)，顯著改善厚向組織性能均勻性，是解決中厚板心部難變形問題的關(guān)鍵技術(shù)；開發(fā)出適用于高強(qiáng) 7000 系鋁合金的高效短流程中間/最終形變熱處理加工工藝，明顯提升高強(qiáng)鋁合金薄板室溫拉伸塑性，其綜合性能比肩 HSLA、DP 及 TR 等汽車用鋼；開發(fā)的超低溫變形加工技術(shù)可將現(xiàn)有商用鋁合金及不銹鋼板帶的屈服強(qiáng)度提高 20-30%以上，綜合性能優(yōu)于如 AK Steel/Outokumpu/太鋼等生產(chǎn)的薄板產(chǎn)品。

熱電效應(yīng)（Thermoelectric Effects）提供了一種在熱能和電能之間直接轉(zhuǎn)化的手段，在現(xiàn)今世界能源和環(huán)境問題的背景下，熱電效應(yīng)作為一種清潔有效的能源轉(zhuǎn)化方式而受到廣泛關(guān)注。相比于傳統(tǒng)的熱電材料，I?V?VI2 (I=Ag; V=Sb, Bi; and VI=S, Se, Te)型半導(dǎo)體由于本征的極低晶格熱導(dǎo)率而成為具有良好潛力的熱電材料體系。盡管AgSbTe2是其中最為廣泛研究的材料，但是由于其制備需要大量豐度較低的元素碲（Tellurium），且熱穩(wěn)定性較差，因而人們希望用更加廉價和穩(wěn)定的AgBiSe2來代替。之前對于AgBiSe2的研究，主要集中在通過對其進(jìn)行元素?fù)诫s優(yōu)化載流子濃度這一方面，而本文指出通過將AgBiSe2與AgBiS2復(fù)合，使用球磨的方法使兩相完全固溶，可以更進(jìn)一步降低材料的晶格熱導(dǎo)率。結(jié)果顯示，材料的熱導(dǎo)率在773K溫度下，從原本的~0.5 W/mK降低到了0.33 W/mK，成為這個體系到目前為止報道的最低的熱導(dǎo)率。結(jié)合電性能用銦摻雜改性，最終，該材料在773K時的最高ZT值到達(dá)了0.9，與該體系之前取得的最高ZT相近，是本征AgBiSe2的2.5倍左右(如圖所示)。這種運(yùn)用球磨實現(xiàn)多相固溶以降低晶格熱導(dǎo)率的方法，也為其他體系熱電材料的相關(guān)研究指出了一個值得嘗試的方向。