4足机器人及其运动协调的仿生研究和研制

亿万年的演化和进化，多数陆上哺乳动物选择了腿足（杆机构）运动机构。杆式运动机构具有轮式运动机构所不具备的优点：地面状态适应性好、越障能力强，可实现多种方式的运动（如走、跑、跳等），运动系统的鲁棒性强（如4足动物在1腿受伤时仍可运动）。通过对杆机构机器人在机构设计和分析、驱动与动力学、运动协调与控制等方面的探索研究，实现杆式机器人的某些关键技术的突破。因而是军用、搜救和外空探测等非结构环境用机器人运动机构的首选。     

高温高压高密度物质的压缩性质、不透明度和输运系数研究

高温高压高密度物质状态是天体演化和核武器动作过程等必然经历的极端状态。高温高压高密度物质的压缩性质、不透明度和输运性质研究是理解高能量密度物理现象和动力学演化规律的基础,对国家重大应用研究具有不可或缺的支撑作用。高温高压高密度物质状态具有强耦合、强非线性和多时空尺度等特征,亟待理论和实验研究的创新。为解决上述问题,本项目将依托神光系列激光装置,将高温高压高密度物质性质研究分解为两个关键科学问题:(1)高温高压高密度条件下中低Z物质微观结构和运动形态的表征;(2)含高温高密度环境效应的复杂离子结构物理建模,采取"理论与实验结合、基础与应用结合"的方式开展研究。基于理论研究对实验的需求,发展新的实验方法与诊断技术,实验上将突破4项关键技术问题,同时通过设计针对性的物理实验,获得精密的实验结果,改进、发展并检验相关理论和物理模型,提升对物理规律的认识,并将研究成果及时转移到应用研究中。     

车路协同系统要素耦合机理与协同优化方法研究进展

车辆网联化和智能化的发展,改变了交通系统内部诸元素的耦合关系。本文面向混行条件下的车路协同系统,以解析人—车—路耦合机理优化、车—路—网协同运行优化为研究重点,对人车耦合机理、车车耦合机理、车路耦合机理、系统协同优化和仿真与实地测试系统等进行研究。     

光刻机工件台六自由度超精密位移测量研究

工件台是光刻机的核心子系统之一，直接决定了光刻机所能实现的关键尺寸、套刻精度及生产率。六自由度（6-DOF ）超精密动态位移测量技术是工件台实现动态精度的关键技术之一，其中多自由度间非线性耦合导致解算误差是其核心科学问题。针对工件台超精密位移精度、快速计算需求，本文介绍了在测量拓扑、解算算法等几个方面开展的研究，提出测量原则、方案及解算方法，解决了6-DOF超精密动态位移中的解算误差问题。     

基于高频相干散射雷达网的中纬度电离层动力学过程研究

中纬度电离层衔接极区和低纬度电离层，是电离层高中低纬耦合与扰动传播的重要区域，其电离层动力学过程尤为复杂。欧美国家依靠布设的高频相干散射雷达网对欧美扇区中纬度电离层动力学过程开展了大量研究，但对亚洲扇区中纬度电离层环境变化特征及机制尚缺乏深入研究，电离层扰动从极区向中低纬度地区的传播特征及其动力学过程和扇区异同性并不明确。基于此，回顾国际超级双极光雷达网的发展历程，总结基于高频相干散射雷达网研究中纬度电离层动力学过程的国际、国内研究现状和发展趋势，凝练我国高频相干散射雷达网建设完成之后的重点研究方向。     

大尺寸掺镁化学计量比LiNbO3、LiTaO3光学超晶格材料和全固态白光激光器

本课题主要在我们已有的工作基础上,改进微结构材料的极化制备技术,研制大尺寸、高损伤阈值的掺镁化学计量比铌酸锂（MgSLN）和钽酸锂（MgSLT）光学超晶格材料,同时优化超晶格结构设计,研究多个非线性光学耦合过程的方案,研制出输出大功率全固态红、绿、蓝三基色激光器和准白光激光器,解决材料和器件产业化方面的关键技术,为最终实现产业化奠定基础。     

基于大气、海洋、潮汐和地表水数值耦合模式的地球角动量研究

本文在总结地球总系统角劝量变化的研究现状和所存在问题的基础上，首次给出了一个耦合了大气运动、海洋运动、海洋潮汐和地表水循环的无需通量修正的自由气候耦合模式，该模式的海洋分量考虑了大气压反变效应、固体地球潮汐作用和海洋水体自引力效应，细致地刻画了地球总系统内部的角动量交换过程。数值研究的初步结果表明，上述气候耦合模式的研制非常成功，可以作为进行地球旋转参数研究的新手段。     

压电精密驱动功能部件的基础研究

精密驱动功能部件是高端装备的关键基础件,广泛应用于航空航天等领域,对国家的科技影响力和国防威慑力有着重要影响。在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020)》中,以"嫦娥系列-探月工程"为代表的多个重大专项对精密驱动功能部件的轻量化、精密化和智能化等方面提出更高的要求。国家重点基础研究发展计划(973计划)"压电精密驱动功能部件的基础研究"项目围绕压电驱动功能部件(超声电机系统)的织构化接触界面的能量传递机理、压电器件和摩擦副的设计制造、系统的高精度控制3个方面的关键科学问题开展了系统深入的研究,并取得了一系列重要研究成果。本文从国内外研究现状和国家需求、关键科学问题、项目研究进展、总结与展望四部分进行论述。     

海洋超大型浮体重大科学问题的基础研究进展

本文回顾了世界上大型与超大型海洋浮体的发展历史。针对岛礁海域经济建设与安全保障的重要性及对大型浮体的近期和长远需求,973计划"海洋超大型浮体复杂环境响应与结构安全性"项目凝聚所面临的5大科学问题:(1)岛礁海域波浪环境的时空分布不均匀性和波流相互作用的演化机理及理论模型;(2)浅水域复杂海洋地理环境中超大型浮体的流固耦合水弹性力学理论与极值载荷;(3)超大型浮体多模块柔性连接动力学机理;(4)近岛礁、变水深条件下超大型浮体复合系泊系统的耦合响应和动力学性能;(5)超大型浮体结构安全可靠性预报和综合评估方法,开展了深入的研究。理论、试验与海域实测相结合,取得了区别于世界上已有工作、有重要影响的成果,为超大型浮体工程的设计、建造、运行提供了坚实的科学基础。本文简述研究对象的工程概念、主要研究进展、项目所做的实质性贡献,并提出了对未来研究工作的设想。     

自主体人工智能建模及其哲学思考

自主体既是一个与自我、自我意识、人格同一性问题密切联系在一起的经典哲学问题,又是一个崭新的、同时具有心灵哲学和人工智能工程学意义的问题。人工智能在利用哲学自主体认识成果、对自然自主体进行活体解剖的基础上,从静态和动态角度对人类自主体作了大量的形式上的逻辑建模尝试,对实践中提出的理论和工程学问题作了基础性的理论探讨,取得了丰硕的成果。但问题是,许多建模特别是作为许多模型之基础的BDI结构是以民间心理学为理论基础的。这在现在也许有其必要性和合理性。但如此进行理论建模风险很大,因为民间心理学的前途、命运是什么,是否会像巫术等一样被淘汰,仍是心灵哲学中的未决问题。既然如此,在据以建模时就必须抛弃过去的民间心理学加之于它们的错误构想,即抛弃对于心理世界的拟人式、人格化构想或观念,进而在多科学的通力合作下,重构关于人及其心灵的正确的地形学、地貌学、结构论、运动论、动力学。     

流域系统演化及其环境响应研究

基于流域系统的基本框架，分析了流域侵蚀演化及河道环境变化对水沙输入的响应，流域的侵蚀、输移和沉积3个子系统存在耦合关系。流域系统3个子系统之间耦合关系的研究对完善河流地貌系统理论，优化流域结构具有重要意义，为实现流域综合治理提供了理论支撑。     

目的动力学——论生命有机体的基本组织形式

目的动力学理论认为生命具有独特的动力学形式，即目的动力学。具有目的动力学形式的系统可以通过不断调节自身来更有效地利用外部支持性条件促进自维持。目的动力学不同于平衡动力学和形态动力学，这可以用多个参量在形式上进行精确地区分。可设想的实现目的动力学的最简单模型是自生胞，这由互补的自催化与自组装两种形态动力学过程耦合而成。这个简单模型可以为达尔文个体与遗传信息的起源提供可能的可信解释。     

南水北调河南段水资源优化利用与管理决策软件

本项目为2004年河南省杰出人才创新基金项目（0421000300）,在研究中充实了复杂系统水资源动力学特征分析的理论体系和复杂系统水资源配置的理论与方法;丰富了水文水资源要素预测的预测模型;构建了城市生态环境评价指标体系和评价模型;提出了水资源配置优化模型与模拟模型的有机耦合技术,建立了基于优化模型和模拟模型耦合的水资源合理配置模型系统,并应用于南水北调中线工程河南受水区水资源合理配置;详细介绍了典型城市（郑州市）的水资源配置方案的编制;探讨了多水源供水的水价格体系;研制了南水北调工程河南段水资源优化利用与管理决策软件,主要研究成果如下：     

大口径非球面曲面加工机床和成套应用工艺

针对国家重大光学工程等对大口径非球面光学零件的高精度加工迫切需求，在“十五”期间已取得的研究成果基础上，突破数字化高精度光学制造、新型磨削、新型抛光机理及方法、大口径光学非球面超精密设备研制、优化集成和加工工艺规范方面的关键技术和瓶颈问题，研究开发出具有国际先进水平和自主知识产权的大口径光学非球面加工机床和成套应用工艺，部分解决禁运和替代进口问题，提高我国在大口径非球面超精密加工领域的核心竞争力和整体水平。     

陈卓：在方寸屏幕中“建”高楼

<正>今年26岁的陈卓,是一名年轻的工程师,也是中国建筑第三工程局有限公司雄安新区容西安置房及配套设施项目BIM负责人。经过80分钟的理论测试和6小时的现场实操建模,第一次参加“振兴杯”全国青年职业技能大赛（职工组）的陈卓一举斩获金奖。前不久,这项由共青团中央、人力资源社会保障部主办的国家级一类大赛,吸引超20000人参赛。陈卓角逐的建筑信息模型（BIM）赛项涉及建筑、结构、机电、     

大学-产业-政府技术创新系统耗散结构形成机理分析

大学-产业-政府技术创新系统是多主体、集成化的技术创新场域.本文在分析这一系统开放性、远离平衡态、非线性、涨落等特征的基础上,提出了大学-产业-政府技术创新系统形成耗散结构的四个机制:熵减机制、资源互补机制、耦合机制和涨落机制.     

基于压电效应的流固耦合和气液两相流的打印头快速分步分析方法

微滴喷射技术具有广泛的应用领域和极高的市场占有率,打印头作为核心部件,其性能严重影响成型件的质量。为了实现更高液滴喷射速度的目标,本文提出了一种基于压电效应的流固耦合和气液两相流的快速分步结构优化分析法。首先通过有限元模拟,建立了压电式打印头的压电-弹性-流体耦合和气液两相流模型,探索了流道腔长度、宽度、深度、压电结构厚度以及振动板厚度对液滴喷射性能的影响规律;通过正交试验方法,确定了打印头结构尺寸的最优组合。运用激光多普勒振动测试系统,对按照优化结果制造出的打印头进行了打印头振动板变形情况的测试,验证了有限元模拟的可靠性,并根据喷射液滴的速度和体积验证喷射的稳定性。结果表明,按照优化结果得到的尺寸来制造出的压电式打印头成功实现了墨滴的喷射,且喷射情况稳定,验证了这种结构优化分析方法的可靠性。     

公共机构高效用能关键技术的研究

针对公共机构低品位热能回收效率低、特殊区域余热利用集成度差、余热利用率低;采光照明耦合设计理论缺失、控制系统可调度低;用能设备管理平台兼容性差、监控分离、数据分析弱;围护结构整体节能性及防火安全性差;公共机构节能标准体系不完善等关键技术问题和瓶颈,"十三五"国家重点研发计划项目"公共机构高效用能系统及智能调控技术研发与示范"面向公共机构节能和节约型公共机构建设需求特点,在实际的研究中,形成了以下公共机构节能关键技术:用能设备余热的高效低阻强化传热技术,服务类区域低品位余热梯级利用集成系统技术,空调通风系统余热回收技术等;智能照明控制技术,新型高效采光技术;数据驱动的供热与空调系统前馈控制技术,基于能耗监测、环境监测、机电系统监测智能管理以及调控的"四位一体"监测管控系统平台技术;新型高效整体式复合外墙集成技术,新型高效智能外窗调控技术,高效围护结构装配集成与施工安装技术;节约型公共机构评价标准等关键技术。通过以上关键技术的研究与示范,以减少公共机构建筑能耗,并实现在现有国家标准GB50189的基础上节能25%的目标。     

移动式风电机组高低电压穿越能力一体化测试系统的研制与应用

随着我国电网中风电穿透率的不断提高，大规模风电接入对电网稳定运行的影响已不容忽视。近年来我国风电场大规模连锁脱网事故具备“低电压+高电压”的特点，对风电机组电网故障穿越能力的一体化测试需求也日益迫切。针对目前国内风电检测机构高电压穿越测试能力不足的现状，本文详细介绍了一种风电机组高低电压穿越一体化测试系统的设计与制造方案。测试系统基于变压器形式实现，采用副边绕组多抽头设计的特殊变压器，应用了基于晶闸管固态开关切换技术，可模拟实现0～1.4p.u.的三相、两相和单相电压骤升和跌落功能，具有快速柔性切换和网源友好性特点。截至目前，已经应用该系统在国内多座风电场进行了风电机组低电压、高电压穿越能力的现场试验。     

数码卷绕的概念和技术

数码卷绕是在精密卷绕的基础上，引入导丝机构的数字控制方式，得到张力更稳定、纱管成形更完善的最新卷绕技术。文章介绍了高速精密数码卷绕技术的概念、实现原理和应用现状。