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該成果用于考慮材料--結(jié)構(gòu)--工藝--性能的多因素和多層次相互影響的材料和整體結(jié)構(gòu)多功能化設(shè)計建模、材料、機械產(chǎn)品和建筑結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計開發(fā), 以及提供復(fù)雜載荷工況下增材制造材料和整體結(jié)構(gòu)多功能化創(chuàng)新設(shè)計技術(shù)與軟件系統(tǒng)。該成果在增材制造產(chǎn)品和建筑結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計方面具有高效和高性能及低成本優(yōu)勢。 該成果在國家”863”和多項國家自然科學(xué)基金的支持下取得一系列創(chuàng)新性研究成果: (1) 發(fā)明了一種基于材料破損約束的連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓撲設(shè)計建模及優(yōu)化設(shè)計方法; (2)發(fā)展了多載荷工況下多相材料結(jié)構(gòu)的拓撲優(yōu)化設(shè)計方法;(3) 研制了涉及靜、動力學(xué)要求的柔性機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計技術(shù);(4) 提出了解決應(yīng)力集中和奇異問題、最大應(yīng)力波動問題、分析和計算量大問題和病態(tài)載荷工況問題等的關(guān)鍵技術(shù); (5)打通了技術(shù)工藝, 開發(fā)了長度尺寸控制和多個制造工藝要求的約束表征及模型化技術(shù);(6)發(fā)展了復(fù)雜載荷環(huán)境下結(jié)構(gòu)靜、動力學(xué)性能要求的拓撲優(yōu)化的灰度單元抑制方法和考慮邊界光滑化的結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型化方法；(7)在國內(nèi), 率先研發(fā)了考慮智能制造約束的功能特征空間布局和支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)型的復(fù)雜集成結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)和與軟件系統(tǒng);(8)率先研發(fā)了多功能化材料的創(chuàng)新設(shè)計技術(shù);(9) 研制了整體結(jié)構(gòu)多功能化創(chuàng)新設(shè)計技術(shù)平臺和工業(yè)應(yīng)用技術(shù)。

專利名稱：

主要技術(shù)內(nèi)容： （1）提出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多電平 SVPWM 控制技術(shù)，研發(fā)了基于 FPGA 技術(shù) 的多電平 SVPWM 控制器，實現(xiàn)了塑料片材擠出裝備驅(qū)動電源的高效性。采用神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)參考電壓矢量所在區(qū)域判斷及矢量作用時間計算，降低了計算量； 將多電平 SVPWM 控制器集成到一片 FPGA 芯片上，為擠出裝備用交流電機驅(qū)動控 制提供高性能的專用 SVPWM 控制器，可以直接與通用變頻器對接。 （2）提出了分離型螺桿結(jié)合 CRD 分散混合器的高速螺桿技術(shù)，提升了擠出 效率及效果；研發(fā)了塑料片材擠出螺桿高頻電磁感應(yīng)加熱裝置，有效降低了擠出 機運行能耗。將常規(guī)三段式螺桿設(shè)計成五段式，改變了傳統(tǒng)螺桿直徑對擠出產(chǎn)量 的限制。在螺桿機筒外壁上纏繞電流線圈，線圈外再包覆隔熱層，線圈兩端連接 控制線圈電流的高頻電源模塊；在常規(guī)加熱瓦加熱的基礎(chǔ)上，通過電磁感應(yīng)原理 使螺桿產(chǎn)生熱量，使得螺桿及螺桿機筒同時加熱，縮短了機筒內(nèi)聚合物塑化時間、 降低了能耗。（3）提出了面向塑料片材擠出成套裝備運行過程的全息生產(chǎn)車間制造物聯(lián) 感知技術(shù)，開發(fā)了成套裝備運行的全息感知系統(tǒng)。構(gòu)建了 RFID-WSN 數(shù)據(jù)采集集 成網(wǎng)絡(luò)，提出了 LZM - WKPSO 優(yōu)化算法，在保證覆蓋率的前提下使干擾最小；借 鑒昆蟲協(xié)作機理，提出了基于昆蟲協(xié)作機理的源節(jié)點選擇概率算法，最大化降低 了網(wǎng)絡(luò)能量消耗。（4）提出了塑料片材擠出成套裝備多目標柔性資源優(yōu)化調(diào)度模 型，研發(fā)了塑料片材擠出裝備精益管控軟件平臺，實現(xiàn)了成套裝備的高效能運行。 建立了多目標柔性資源優(yōu)化調(diào)度模型，采用重力粒子群混合優(yōu)化算法進行求解。 按照 SOA 思想，設(shè)計了集成平臺；開發(fā)了塑料擠出成套裝備運行功能模塊，并與 底層全息車間無縫集成，形成塑料擠出成套裝備精益管控平臺。 行業(yè)意義： 本項目針對高效能塑料片材擠出裝備的關(guān)鍵技術(shù)取得了創(chuàng)新性成果，解決了 我國塑料片材擠出裝備業(yè)目前普遍存在的高能耗、高污染、低附加值、低勞動效 率等問題，提升了塑料片材擠出裝備的自動化與信息化水平，促進了塑料片材擠 出裝備的自動化、信息化深度融合；完成了塑料擠出裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)上的跨越式發(fā) 展，極大地推動了塑料擠出裝備產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級，實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)由高消耗 向高效率的轉(zhuǎn)變。 獲獎情況：2015 年獲中國商聯(lián)聯(lián)合會科學(xué)技術(shù)進步獎特等獎。 成果的技術(shù)指標、創(chuàng)新性與先進性: 目前市場上還沒有完全一樣的同類產(chǎn)品出現(xiàn)，國外主要有德馬克、克虜伯、 巴頓菲爾,日本的住友重工等公司在致力于開發(fā)塑膠擠出裝備產(chǎn)品，但是他們開 發(fā)的還是將單一系統(tǒng)的簡單組合，無法從單機與成套裝備精益化管控兩方面集合 提高系統(tǒng)的能效。由于本項目是從單機關(guān)鍵設(shè)備能效優(yōu)化設(shè)計和成套裝備精益化 管控能效優(yōu)化設(shè)計兩個方面入手，開發(fā)料擠出成套裝備，產(chǎn)品具有能耗低、效率 高等特點。綜上所述，本項目產(chǎn)品目前擁有先入的一定優(yōu)勢，競爭對手在技術(shù)方 面無法與本項目產(chǎn)品直接競爭。 本項目產(chǎn)品具有如下技術(shù)和性能優(yōu)勢： （1）螺桿的速度從同行的 100 轉(zhuǎn)/分鐘提高到 200 轉(zhuǎn)/分鐘，擠出量從類技 術(shù)的 200kg/h 提升 400kg/h；擠出效率的提升導(dǎo)致能耗降低 10%左右；同類技術(shù) 目前直徑 105mm 的螺桿需要配置 115KW 左右的電機，而本項目技術(shù)只需要配置 90KW 左右的電機，降低了能耗。 （2）螺桿高頻感應(yīng)加熱裝置使得加熱系統(tǒng)能耗降低 15%左右；（4）克服了同類技術(shù)在高速混合擠出時混合效果差導(dǎo)致溫度不均衡、色差 大等問題，提高了制品的品質(zhì)； （5）生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)自動數(shù)采率 95%以上； （6）生產(chǎn)效率提高 30%左右；優(yōu)等品率提高 20%；產(chǎn)能提高 1.5 倍； （7）填補國內(nèi)針對塑料擠出裝備生產(chǎn)過程的精益化生產(chǎn)軟件的空白； （8）本項目實現(xiàn)生產(chǎn)流程的閉環(huán)優(yōu)化，現(xiàn)有的 ERP、MES 系統(tǒng)則為開環(huán)控制； （9）本項目的軟件平臺有效提升了塑料擠出成套裝備的附加值。 技術(shù)的成熟度: 相關(guān)技術(shù)已經(jīng)形成產(chǎn)品，在廣東達誠機械有限公司及其下游企業(yè)進行了產(chǎn)業(yè) 化。 項目成果轉(zhuǎn)化造價：130 萬元； 投資預(yù)算：硬件成本（不包含塑料片材擠出機本體部分）85 萬元；軟件開發(fā) 45 萬元。 成果應(yīng)用范圍：塑料包裝行業(yè)、包裝機械行業(yè)。 應(yīng)用案例及單位：成果在廣東達誠機械有限公司等行業(yè)龍頭企業(yè)進行了產(chǎn)業(yè) 化，并在廣東、江浙等地區(qū)的 10 多家塑料企業(yè)進行了推廣應(yīng)用。 經(jīng)濟和社會效益： 項目成果能夠有效降低能耗 25%，提高生產(chǎn)效率 30%左右，使得企業(yè)投資效 益大幅度提升。近 3 年來，據(jù)不完全統(tǒng)計，累計新增產(chǎn)值約 67206 萬元，新增利 潤 5040 萬元，新增稅收 2872 萬元。項目成果解決了我國塑料片材擠出裝備業(yè)目 前普遍存在的高能耗、高污染、低附加值、低勞動效率等問題，提升了塑料片材 擠出裝備的自動化與信息化水平，促進了塑料片材擠出裝備的自動化、信息化深 度融合；完成了塑料擠出裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)上的跨越式發(fā)展，極大地推動了塑料擠出 裝備產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級，實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)由高消耗向高效率的轉(zhuǎn)變。 

發(fā)明了一種無機/有機雜化納米粒子, 與有機物和高聚物的相容性好，將其 添加到環(huán)氧樹脂或各種涂料中，能夠提高材料的玻璃化溫度，增強材料的耐高溫 性能，同時還可以提高材料的耐沖擊性能和阻燃性能。 經(jīng)濟技術(shù)指標與應(yīng)用效果：按 10% 重量比添加該雜化物到環(huán)氧樹脂中，可 提高環(huán)氧樹脂的玻璃化溫度 15o C,提高維卡軟化溫度 13o C,提高抗沖擊強度 3 倍。 提高抗氧指數(shù)提高 52%。實驗室應(yīng)用效果顯著。 2、創(chuàng)新要點 納米雜化物合成方法簡單，成本低廉，對環(huán)氧樹脂的改性效果顯著 3、效益分析 ,根據(jù)投資規(guī)模確定

電機項目針對高效能電機綜合設(shè)計方法與技術(shù)進行了系統(tǒng)深入的研究，提出了一套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高效能電機智能化綜合設(shè)計技術(shù)，解決了電機效能提升的關(guān)鍵技術(shù)難題，在關(guān)鍵技術(shù)和推廣應(yīng)用方面取得了實質(zhì)性創(chuàng)新和重大突破。項目成果大幅提升了企業(yè)的市場競爭力，在意大利ZEL等單位得到了全面推廣，并且在推動產(chǎn)業(yè)進步、促進節(jié)能減排、培養(yǎng)高端人才等方面實現(xiàn)了重大突破，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

一種含Te-Ti-Cu預(yù)置層的碲化鎘太陽電池，采用一種周期結(jié)構(gòu)的Te-Ti-Cu預(yù)置層，置于碲化鎘太陽電池的吸收層背表面，作為碲化鎘太陽電池的背接觸層和背電極材料。從材料構(gòu)型和材料本身性質(zhì)上抑制銅擴散，消除銅擴散帶來的負面影響，實現(xiàn)歐姆接觸，避免化學(xué)腐蝕和單獨沉積其他金屬作電極，減少器件制作工序，提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率和改善器件的長效穩(wěn)定性。

本發(fā)明公開了一種模塊化嵌入式多足機器人運動控制器，包括PC 模塊、機身控制模塊和分別位于各條足上的足單元控制模塊。PC模塊用于識別機器人所處環(huán)境，確定機器人的下一步動作并將數(shù)據(jù)傳送給機身控制模塊。機身控制模塊用于將該數(shù)據(jù)處理成為具體運動數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)通過機身總線分發(fā)到各足單元控制模塊。本發(fā)明采用分層式控制方式，由數(shù)據(jù)運算層、機身控制層和關(guān)節(jié)控制層組成。數(shù)據(jù)運算層建立在 PC 機上，根據(jù)機器人的正逆運動學(xué)、動力學(xué)計算出機器人的步態(tài)數(shù)據(jù)。機身控制層以 ARM 處理器為控制核心。機身控制層有較大的存儲空間

針對上述社會安全事件綜合研判的難題，本成果利用系統(tǒng)工程的綜合集成研討方法論，綜合公安學(xué)、管理科學(xué)、計算機科學(xué)等相關(guān)學(xué)科理論、方法與技術(shù)，提出了基于多時空線索鏈的社會安全事件智能綜合研判關(guān)鍵技術(shù)以及面向社會安全警情事件的警務(wù)資源指揮調(diào)度方法。 ①基于多時空線索鏈的社會安全事件智能綜合研判關(guān)鍵技術(shù)以群體性聚集事件作為典型社會安全事件，構(gòu)建基于六空間的社會安全事件綜合集成研討廳體系：融合構(gòu)建“情景數(shù)據(jù)-元數(shù)據(jù)-知識-實體模型-形式模型-算子”六空間體系，提出多時空線索鏈生成技術(shù)，抽取知識空間中共性的時空線索鏈模式；基于知識和數(shù)據(jù)共同驅(qū)動的思想，提出了社會安全事件的研判支持方法，包括基于知識圖譜的推理方法、基于相似案例的推理方法、以及基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的推理方法等；進而結(jié)合專家研判，實現(xiàn)典型社會安全事件智能綜合研判。 ②面向社會安全警情事件的警務(wù)資源指揮調(diào)度方法是在層次任務(wù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃（Hierarchical Task Network, HTN）的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)任務(wù)執(zhí)行時間、空間和資源約束的推理，解決考慮多任務(wù)類型、多警種、多出警地點、任務(wù)帶有時效性、考慮交通和處置時間等實際因素的警務(wù)資源調(diào)度方案制定問題；進而考慮執(zhí)行時間等不確定因素的影響，在規(guī)劃過程中處理不確定性，制定柔性調(diào)度方案，使生成的調(diào)度方案更好地適應(yīng)不確定的執(zhí)行環(huán)境。 ③在此上述關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)上，運用系統(tǒng)工程方法，研究了基于云計算與邊緣計算的端網(wǎng)云的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、通訊協(xié)議及協(xié)同計算模型，綜合考慮各方面因素對平臺體系架構(gòu)進行了設(shè)計，從頂層設(shè)計層面解決信息孤島、資源有限等難題，構(gòu)建了基于云計算于邊緣計算的社會安全事件智慧化立體綜合預(yù)警與指揮平臺。整體技術(shù)路線如下圖所示： 圖 1 社會安全事件智慧化立體綜合預(yù)警與智慧平臺整體技術(shù)路線 研制的基于云計算于邊緣計算的社會安全事件智慧化立體綜合預(yù)警與指揮平臺，主要由四個系統(tǒng)組成。其中，融合“人、車、物、網(wǎng)、地”的警情大數(shù)據(jù)支撐平臺與公安部門現(xiàn)有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)相對接，關(guān)聯(lián)研發(fā)的目標識別與警情事件監(jiān)測預(yù)警結(jié)果，實現(xiàn)警情數(shù)據(jù)的采集、整理和分析。社會安全事件智慧化綜合預(yù)警與分析系統(tǒng)基于大數(shù)據(jù)支撐平臺提供的公安業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)輿情信息和研判結(jié)果數(shù)據(jù)等，提供了公安部門需要的事件分析和研判功能。面向社會安全事件的警務(wù)資源指揮調(diào)度系統(tǒng)基于研判結(jié)果，具有領(lǐng)域知識管理、調(diào)度方案生成和執(zhí)行異常識別等功能，為指導(dǎo)指揮員進行調(diào)度方案制定提供輔助決策能力。最后，基于研發(fā)的系統(tǒng)間及與公安相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的互操作模式、資源可伸縮的并發(fā)處理技術(shù)，由應(yīng)用集成管理平臺提供應(yīng)用集成和服務(wù)集成功能，包括統(tǒng)一的用戶管理和認證、工作界面、應(yīng)用云服務(wù)管理等，實現(xiàn)各系統(tǒng)間的有機集成，平臺體系架構(gòu)如下圖所示。 圖 2 社會安全事件智慧化立體綜合預(yù)警與指揮平臺體系結(jié)構(gòu) 成果相關(guān)圖片展示： 圖 3 社會安全事件智慧化綜合預(yù)警與分析系統(tǒng)駕駛艙 圖 4 時空大數(shù)據(jù)查詢模塊 圖 5 研判規(guī)則管理模塊 圖 6 預(yù)案管理模塊

一、項目進展 創(chuàng)意計劃階段 二、負責人及成員 姓名 學(xué)院/所學(xué)專業(yè) 入學(xué)/畢業(yè)時間 學(xué)號 簡凱納 機電工程學(xué)院/機械工程 2018.9/2022.6 201831031312 張星 電氣信息學(xué)院/電子信息工程 2018.9/2022.6 201831072307 陳浩彬 機電工程學(xué)院/機械設(shè)計及其自動化 2020.9/ 202031030285 鄧青藍 機電工程學(xué)院/機械設(shè)計及其自動化 2018.9/2022.6 201831053229 三、指導(dǎo)教師 姓名 學(xué)院/所學(xué)專業(yè) 職務(wù)/職稱 研究方向 楊林君 工程訓(xùn)練中心/機械工程 實驗師 機械工程 陳建勇 理學(xué)院/凝聚態(tài)物理 講師 凝聚態(tài)物理 四、項目簡介 目前，在移動機器人領(lǐng)域，輪式移動機器人因具有結(jié)構(gòu)相對簡單、驅(qū)動和控制方便、工作效率高等優(yōu)點被廣泛用在需要越過障礙物的工作中。但是，一般常用的移動裝置為四輪驅(qū)動結(jié)構(gòu)，動力相對不足，越障能力差；各種零部件之間拆裝特別繁瑣，不同模塊之間管理混亂，更換屬于一個模塊的壞掉的零部件往往需要拆卸掉其它模塊的零部件，電氣元器件之間走線雜亂無序，電池等器件暴露在外部空氣中，容易造成短路等安全問題。因此，增大驅(qū)動動力，提高越障能力，加強模塊之間的管理，方便模塊之間的拆裝，提高電子元器件的安全性顯得尤為重要。 我們項目本次設(shè)計和研究的是一種六輪結(jié)構(gòu)的全地形機器人，使用模塊化安裝，使結(jié)構(gòu)更為緊湊穩(wěn)定，適用于多場景，提高輪式全地形機器人的應(yīng)用度。我們采用基于探索者的PLA材料高提純外分子重結(jié)晶化密致處理，極大增強了摩擦系數(shù)，底盤采用西南石油大學(xué)自主研發(fā)探索者二代原理高致合度準剛性攀巖越障地盤，越野能力增強，其底盤后側(cè)主要為空體重心靠前，便于越障。

本產(chǎn)品技術(shù)由華南理工大學(xué)模式識別與智能系統(tǒng)研發(fā)團隊開發(fā)，獲得具有自主知識產(chǎn)權(quán)的發(fā)明專利和實用新型專利12項。該產(chǎn)品采用最新技術(shù)讓電極壽命增加了50%以上，節(jié)能30%左右，且在全球范圍內(nèi)首次實現(xiàn)了整個控制器都集成再一塊核心電路板上，集控制、驅(qū)動、電源于一體，既減少了控制器尺寸，又便于售后維護，技術(shù)水平處于世界領(lǐng)先地位。該產(chǎn)品主要用于家電、汽車生產(chǎn)線、制冷壓縮機、電池、精密五金、航空航天、低壓電器、汽配五金等行業(yè)的生產(chǎn)過程。目前已在8家企業(yè)中得到成功應(yīng)用，獲得廣泛好評。