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1、具有多項(xiàng)深海機(jī)器人自主知識(shí)產(chǎn)權(quán) 2、模仿藍(lán)鰭金槍魚，具備水下600米的作業(yè)能力

仿生機(jī)器人技術(shù)是近年來機(jī)器人方面最熱門的研究領(lǐng)域之一，通過借鑒自然生物的構(gòu)造、機(jī)理與表征特性，探索機(jī)器人設(shè)計(jì)和控制的未知，不斷創(chuàng)新探索機(jī)器人研究的全新可能性。 仿生機(jī)器人技術(shù)研究涉及軟材料、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、仿生學(xué)、微電子、控制和計(jì)算機(jī)科學(xué)等多個(gè)相關(guān)學(xué)科。在水下研究領(lǐng)域，仿生機(jī)器魚不使用傳統(tǒng)的螺旋槳推進(jìn)，而是采用仿生的擺尾推進(jìn)方式，噪音低、能耗低，不污染環(huán)境，在水下監(jiān)測(cè)、水下安全和生物科學(xué)研究

一、 項(xiàng)目簡(jiǎn)介電磁生物效應(yīng)主要研究生物體在電磁場(chǎng)下所產(chǎn)生的與生命現(xiàn)象有關(guān)的響應(yīng)。實(shí)驗(yàn)室建立了工頻電磁場(chǎng)環(huán)境、特高壓輸電環(huán)境等電磁生物效應(yīng)研究平臺(tái)，開展了工頻強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞的作用影響、特高壓輸電對(duì)生物體的作用研究，進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，研究電磁場(chǎng)對(duì)生物體細(xì)胞和組織器官的影響。實(shí)驗(yàn)室開展了人體植入器件無接觸能量傳輸研究，建立了小型無線傳能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的微型化，并對(duì)系統(tǒng)工作時(shí)對(duì)人體產(chǎn)生的生物效應(yīng)進(jìn)行了研究。二、 項(xiàng)目技術(shù)成熟程度電磁仿生屬于功能仿生，集電路設(shè)計(jì)、電磁兼容與防護(hù)、電磁生物效應(yīng)、仿生技術(shù)于一身，研究和模擬生物體的結(jié)構(gòu)、功能、行為及其調(diào)控機(jī)制，為工程技術(shù)提供新的設(shè)計(jì)理念、工作原理和系統(tǒng)構(gòu)成。實(shí)驗(yàn)室開展了基于仿生原理的電磁防護(hù)自修復(fù)技術(shù)的攻關(guān)研究。通過研究生物體電磁信息傳遞及抗擾機(jī)理，建立電磁仿生防護(hù)模型，探尋從模型到電路設(shè)計(jì)的領(lǐng)域轉(zhuǎn)換方法，為實(shí)現(xiàn)復(fù)雜電磁環(huán)境下電子系統(tǒng)的仿生防護(hù)奠定基礎(chǔ)，該研究獲得總裝備部“十二五”預(yù)研項(xiàng)目“XXXXX”資助。三、 技術(shù)指標(biāo)（包括鑒定、知識(shí)產(chǎn)權(quán)專利、獲獎(jiǎng)等情況）近年來完成河北省自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目1項(xiàng)，承擔(dān)其它省部級(jí)項(xiàng)目5項(xiàng)，發(fā)表論文數(shù)十篇，其中大部分被SCI、EI檢索，申請(qǐng)專利2項(xiàng)，已批準(zhǔn)1項(xiàng)。四、 高清成果圖片3-4張小型無線傳能系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

本發(fā)明涉及一種基于仿生原理的打結(jié)機(jī)構(gòu)，主要由固定架、打結(jié)固定架、繞線裝置、打結(jié)裝置、打結(jié)驅(qū)動(dòng)裝置、繞線驅(qū)動(dòng)裝置和動(dòng)力傳輸裝置組成。繞線裝置和打結(jié)裝置平行設(shè)置，保證動(dòng)力傳輸穩(wěn)定性，通過兩者與送繩機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)配合，提高打結(jié)成功率；動(dòng)力傳輸裝置采用多路線動(dòng)力傳輸機(jī)構(gòu)，通過錐齒輪圓盤與錐齒輪傳動(dòng)、錐齒輪與直齒輪傳動(dòng)、齒條與繞線器直齒輪和打結(jié)指直齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳輸?shù)亩嗦肪€動(dòng)力的間歇性、同步傳動(dòng)；打結(jié)裝置的打結(jié)舌與打結(jié)指鉸接，打結(jié)壓板控制打結(jié)指與打結(jié)舌張開與閉合的大小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)捆繩的打結(jié)與脫扣作業(yè)。該打結(jié)機(jī)構(gòu)基于仿生原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)秸稈的整稈打捆作業(yè)，大大提高秸稈打捆打結(jié)效率，降低農(nóng)業(yè)用工成本。

隨著工業(yè)生產(chǎn)的加快以及人類生活品質(zhì)的提高，對(duì)多相分離中的分離效率和膜材料的使用壽命都有了更高的要求。本項(xiàng)目旨在研究制備仿生液體復(fù)合膜材料。通過仿生多孔膜材料與功能液體的協(xié)同物理化學(xué)設(shè)計(jì)，制備的仿生液體復(fù)合膜材料突破傳統(tǒng)固/液界面設(shè)計(jì)的限制，應(yīng)用全新的動(dòng)態(tài)固/液/液界面設(shè)計(jì)制備液體復(fù)合膜材料，可用于污水處理和工業(yè)生產(chǎn)中的油/氣/水分離，較傳統(tǒng)商業(yè)膜在抗污節(jié)能，力學(xué)性能，耐用性和使用壽命等方面有顯著提高。同時(shí)通過構(gòu)筑應(yīng)力響應(yīng)等仿生響應(yīng)性液體復(fù)合膜材料，也將為實(shí)現(xiàn)新型智能可控膜體系的構(gòu)建與成果產(chǎn)業(yè)化提供技

本項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化的市場(chǎng)定位為需要長(zhǎng)時(shí)間、遠(yuǎn)航程可進(jìn)行水下目標(biāo)偵測(cè)及定位的單位。Robo Shark智能仿生深海潛航器采用鯊魚為原型，以三關(guān)節(jié)仿生尾鰭取代無刷推進(jìn)器，有效降低設(shè)備運(yùn)行噪聲的同時(shí)節(jié)省了能量消耗。設(shè)備外殼采用吸音材料制成，可以提高設(shè)備的隱蔽性。通過重力艙吸排水實(shí)現(xiàn)設(shè)備的上浮下潛，控制更為靈活，具有定點(diǎn)懸停、定深巡游等多種智能運(yùn)動(dòng)功能，最大下潛深度可達(dá)1000 m。 此潛航器的主要特點(diǎn)： 1.節(jié)能高效：采用仿生+滑翔作為動(dòng)力源，利用反卡門渦街的驅(qū)動(dòng)原理，仿生推進(jìn)效率高達(dá)80%； 2.隱蔽環(huán)保：模擬鯊魚的外形與游動(dòng)方式，隱蔽性強(qiáng)，對(duì)環(huán)境擾動(dòng)小，不會(huì)傷害水下生物； 3.安全可靠：采用整體開放，局部密封的設(shè)計(jì)， 配備六方向避障傳感器，具有低電量返航、失聯(lián)返航等功能； 4.載荷擴(kuò)展：可搭載聲、光、電、磁傳感器，滿足水下通信、水下定位和水下探測(cè)等需求。

本項(xiàng)目通過使用仿生概念，制備出一種新型的具有籠狀結(jié)構(gòu)的鉑催化劑。在該催化劑中，金屬鉑被包覆在有機(jī)物籠內(nèi)，反應(yīng)物可以自由進(jìn)出籠內(nèi)外，在鉑的催化作用下合成有機(jī)硅化合物，金屬鉑被困于籠內(nèi)，可以有效地阻止團(tuán)聚而失去活性，從而可以反復(fù)發(fā)揮其催化作用，使其同時(shí)具備高活性和高穩(wěn)定性。該新型催化劑在全世界第一次實(shí)現(xiàn)了鉑催化劑在多次循環(huán)使用后，依然保持其極高的催化活性。 有機(jī)硅產(chǎn)品的制備過程中，硅氫加成反應(yīng)是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，目前該反應(yīng)主要使用卡斯特催化劑進(jìn)行催化，若替換為本項(xiàng)目所研發(fā)出的新型催化劑，催化效率將實(shí)現(xiàn)指數(shù)級(jí)的提高。對(duì)于三烷氧基硅烷同己烯制備己烷偶聯(lián)劑這一最常見的氫硅化反應(yīng)，如使用本項(xiàng)目所制備出的新型催化劑，其催化效率較卡斯特催化劑能夠提高1000倍以上。 該技術(shù)在國(guó)際上首次提出，目前已經(jīng)在國(guó)際頂級(jí)期刊《SCIENCE》上投稿并獲得了審稿人的好評(píng)，審稿人認(rèn)為該項(xiàng)目研究工作將很快在實(shí)際生產(chǎn)中得到應(yīng)用。同時(shí)，該項(xiàng)目正在開展進(jìn)行相關(guān)專利申請(qǐng)工作。

相對(duì)尾鰭推進(jìn)方式，胸鰭推進(jìn)模式仿生機(jī)器魚在效率、機(jī)動(dòng)性、噪聲及穩(wěn)定性等方面表現(xiàn)更加突出。課題組目前共研制出四代胸鰭推進(jìn)式仿生機(jī)器魚。性能指標(biāo)如下：樣機(jī)名稱 樣機(jī)參數(shù) 最大游動(dòng)速度第一代身長(zhǎng)0.6m，翼展0.7m0.5m/s第二代身長(zhǎng)0.7m，翼展1.0m0.65m/s第三代身長(zhǎng)0.4m,翼展0.62m0.44m/s第四代身長(zhǎng)0.44m，翼展0.71m0.32m/s第五代身長(zhǎng)0.46m，翼展0.83m0.45m/s 胸鰭推進(jìn)式仿生機(jī)器魚續(xù)航時(shí)間達(dá)2.5小時(shí)，可根據(jù)需要搭載攝像頭等傳感器件，在水環(huán)境監(jiān)測(cè)、魚類觀察、科教、觀賞等民用領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。在軍用領(lǐng)域，相對(duì)螺旋漿推進(jìn)，1Hz以下的拍動(dòng)頻率使仿生魚具有更小的推進(jìn)噪聲，面對(duì)雷達(dá)監(jiān)測(cè)具有更好的隱蔽性，因而具有很強(qiáng)的應(yīng)用潛力。

微納米機(jī)器人（Micro/Nano-motors, MNMs）作為一種具有自主運(yùn)動(dòng)功能的智能化微納米平臺(tái)，成為一種變革性的新技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于靶向藥物遞送、微創(chuàng)手術(shù)、生物傳感、污水降解等眾多領(lǐng)域。?

課題組受植物體多孔三維結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，直接利用干燥的自然材料（例如花瓣、葉片）作為電子皮膚的介電層（Small 2018, 1801657）。研究表明，新鮮的自然植物材料的離子液和電極之間形成的雙電層作用，器件具有較大的電容響應(yīng)，但隨著自然材料干燥水分揮發(fā)，器件的性能穩(wěn)定性較差。通過臨界點(diǎn)干燥處理植物材料，材料本身的幾何構(gòu)架不發(fā)生改變，所制備的器件性能穩(wěn)定，具有較高的靈敏度、較低的檢測(cè)限以及較高的穩(wěn)定可靠性，能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、壓力分布測(cè)試等。該工作被評(píng)為月度熱點(diǎn)論文。使用仿生微結(jié)構(gòu)或直接利用自然材料制備柔性觸覺傳感器，能大大簡(jiǎn)化制備工藝，降低制備成本，符合可持續(xù)發(fā)展理念，對(duì)構(gòu)建環(huán)境友好型柔性電子體系具有重要意義。 這一系列基于植物模板或自然植物材料的電子皮膚的研究，有效降低了器件制造成本，提高了器件的靈敏度等性能，開辟了一條制備柔性電子器件的新道路。本系列研究中制備的電子皮膚能用于人體健康監(jiān)測(cè)、運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、人機(jī)交互等，在智能機(jī)器人、智能假肢、可穿戴柔性設(shè)備等方面有潛在的應(yīng)用前景。