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给月兔装手臂,为大桥做“心电图”,为航母做“B超”——东南大学获6项科技大奖

现代快报讯(通讯员 翟梦杰 实习生 陈婕 记者 仲茜/文 赵杰/摄)在1月8日国家科学技术奖励大会上,江苏共有54个项目获奖,其中有6项科技成果来自东南大学。东南大学作为第一完成单位的项目则有4个。现代快报记者发现,其中有3项技术发明目前已应用投产,有的服务于社会民生,有的则是配备在“国之重器”上。1月9日上午,现代快报记者来到东南大学国家重点实验室,现场领域一下“高精尖”技术的魅力。


人机交互遥操作,它是月兔的机器手臂

项目:《人机交互遥操作机器人的力觉感知与反馈技术》

奖项:技术发明二等奖

随着我国空间探测、核能利用、远程制造等领域的快速发展,很多探测领域都迫切需要可远程控制的机器人,去完成未知或危险环境中的复杂任务,开发一套高精度、可反馈的人机交互遥操作系统,成为当务之急。

东南大学宋爱国教授组建的团队,通过近20年的努力,研发人机交互遥操作机器人系统,攻克了关键技术“力觉感知与反馈”。“就像电影阿凡达里的人机操控模型,我们设计的人机交互遥操作系统不仅能替我们完成简单的操作动作,还能感知、辨别、反馈外部事物给予的力的分析。”在东南大学中心楼实验室,宋爱国向大家展示了月兔的机械手臂雏形,他一边操作机器手,一边解读屏幕上的量化指标,向大家介绍说,“现在模拟机器手在月球触摸到岩石,操作者就可以通过传感器,感知到材质的硬度甚至纹理,可以让人有一种身临其境的感受。”

更先进的是,宋教授还针对人机交互力反馈遥操作机器人在通讯环节上存在的短时延,提出了解决方案。“大家知道空间到地面的传输有延时,地月是3秒,火星到地球是7秒,由此造成了很多不稳定问题,如何克服在传输延时过程中,机器人不做出失误操作,我们也研发了一套解决方案。”宋教授解释说,“即自适性阻抗匹配无源控制算法和基于虚拟预测环境在线建模和修正的力反馈遥操作控制技术,解决了短时间和大时延情况下的机器人的稳定操作问题。”

目前,该项技术成果在我国载人航天与探月工程中已得到应用,为“嫦娥三号”月面巡视器遥操作任务和卫星在轨服务机器人遥操作任务提供了技术与设备保障,也为我国未来空间站舱外大型机械臂的人机交互遥操作任务完成了全面的地面试验验证。

在宋教授的实验室,现代快报记者还看到了不同形态的传感器,如传感手套、微小传感器等,据悉,这些都是宋教授科研团队正在研发技术应用的的新领域。“我们正在设计在核反应堆和核电站工程中应用该项技术,并且将在工业机器人、特种机器人、智能工程机械等领域投入应用并实现产业化。”宋爱国说。


光纤传感技术,为南京长江大桥做全天候“心电图”监测

项目:《土木工程结构区域分布光纤传感与健康监测关键技术》

奖项:技术发明二等奖

该项目主要由东南大学的吴智深教授带领完成,发明了结构区域分布光纤传感原理、技术与产品,并设计发明了光纤传感网络一体化监测技术及高性能解调装置,建立了结构与结构群健康监测评估方法与技术。

项目团队成员、东南大学土木工程学院张建老师介绍说,这项关键技术最牛的是建立了实现结构宏观以及微小损伤精准识别的成套方法,从根本上解决了传统局部与整体传感技术均难以识别结构微小损伤的难题。“我们在新建的建筑中植入光纤传感系统,或在现有的建筑核心部位安装该系统,就可以实现对该建筑动力学动态的掌握,如果出现0.05mm微裂纹、3%程度的钢筋早期腐蚀及支座劣化,我们都可以通过传感系统解读到。”可以说,有了这套系统,大型桥梁、隧道等建筑是否存在危险、老化等病灶,做一个检测即可以知道了。据悉,目前正在封闭施工的南京长江大桥,其中一项加固改造项目就是在桥表面安装近100个光纤传感设备,组成光纤传感网络一体化监测系统,改造后大桥将接受每天24小时的实时监控。“这个光纤传感系统非常灵敏,它也不需要全身覆盖,而是基于力学原理,比如桥墩是否安全,我们可以通过监测相连桥梁的状况得知。这也为项目应用节省了很多成本。”张建介绍说,“每天不同的车辆行驶过后,大桥反馈的‘心电图’都不同,如遇台风、撞船事故等,工程师就可以根据当天的大桥‘心电图’来见微知著,及时采取保护或整修措施。”

据悉,目前该技术已创新应用于苏通大桥、江苏大剧院、长江隨道、无锡地铁、美国高速公路桥、日本新干线铁路桥等50余处重要土建交通工程,并在江苏建成了包含11座特大桥梁在内的结构群协同监测中心。


智能超声技术,给核电站、航母做体检

项目:《工业智能超声检测理论与应用关键技术》

奖项:科技进步二等奖

超声无损检测是国家重大装备制造和工程建设质量控制的重要手段,也是设备健康状态监测评价、灾难性事故预防不可或缺的关键技术,东南大学丁辉教授带领团队建立了基于声场计算内核的智能超声检测应用关键技术,开发了多套智能超声检测系统,成为“国之重器”的有效检测器。

丁辉教授介绍说,智能超声检测技术通过国家核安全局检测能力验证,项目技术整体达到“国内领先,国际先进”,部分关键指标“达到国际领先水平”,经过不断深入研究,我国的智能超声技术在国际中有望从“并跑”逐渐转变为“领跑”,我国无损检测装备和应用技术水平也将日益提高。

据悉,超声无损检测技术目前已用于国内六大核电基地,20台百万千瓦级机组的核岛关键部件检测上,并在全球三代核电站首堆应用,显著减少了检测不可达区、提高了检测效率和检测可靠性。未来,该项技术还将会为航母体检,为航母甲板“做B超”,为深海探测机器做检测等。


 

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