50805082受生物学启发的双足机器人仿生设计与神经控制研究

对双足机器人的仿生设计原理和神经控制方法进行研究，具体研究内容为：1）模仿人类骨骼-肌肉-韧带系统，建立人体下肢生物力学模型与机器人模型的映射关系和相似性原理，设计基于颉抗人工肌肉的仿生双足机器人，并对其结构参数进行优化。2）采集人体下肢表面肌电信号，研究人类行走时下肢肌肉活动规律，模仿脊髓对节律运动的产生和控制原理，构建仿生步行网络，揭示双足行走在脊髓层面的神经控制机制。3）模仿人类高级中枢对节律运动的调节机制，运用强化学习方法调节步行运动，使机器人在未知崎岖路面上稳定行走。4）建立仿生双足机器人的仿真和实验平台，进行理论方法验证。本项目拟从结构设计到关节驱动，再到控制机制上都模仿人类的神经-肌肉-骨骼系统，是对双足生物的全面仿生。本项研究将为双足机器人创建新的设计理论和技术实现方法，揭示人类直立行走的神经控制机制，研究结果在仿人机器人中具有很好的应用前景，会较大地促进双足机器人的发展。
 
50805083汽车独立悬架创新设计的综合理论及应用研究
 
悬架是车架和车轮之间一切传力装置的总称，其性能在很大程度上决定了汽车的操纵稳定性和乘坐舒适性。在麦弗逊悬架和双横臂悬架的基础上发展起来的多连杆悬架在一定程度上能够改善汽车的操纵稳定性，但这是以车轮的定位参数在车轮上下跳动过程中的复杂变化为代价的，其性能对结构参数非常敏感。因此，轮胎的磨损仍很严重，乘坐舒适性也受到了一定的影响。这就需要研究能够保持车轮定位参数不变的多连杆悬架。为此，本项目拟首先研究悬架运动特征的数学描述问题，通过分析刚体系统的运动与约束关系得到实用型机构的各运动链需要满足的自由度条件；在此基础上，获得基于机构运动特征描述的独立悬架创新设计的综合理论。以车轮外倾角、主销内倾角和后倾角、前轮前束、左右轮距等车轮的定位参数不变为总体运动特征，综合出新型悬架机构以及与前悬架相匹配的转向机构。通过理论研究，计算机仿真和样机实验的结合，进一步完善汽车独立悬架系统创新设计的综合理论
 
50805084微片（型）Nd:YAG激光器双折射外腔回馈位移测量原理研究
光学位移传感器精度很高，应用广泛。但缺少体积小精度高的位移传感器。本申请提出微片（型）Nd:YAG激光器光回馈位移测量原理并进行实验，完成一个装置。装置的核心由一个Φ3×1的Nd:YAG微片激光器，和一个内置波片（45度相位延迟）的双折射外腔组成，总长度仅几个厘米。原理：在回馈外腔中置入双折射元件，激光器沿该双折射元件快、慢轴两个方向的输出功率均被外腔回馈镜调制，即：获得两路相位差90度的激光回馈信号，由此两路信号可以解决光回馈测量中的判向和细分两大问题。该新原理的光回馈测微仪结构简单紧凑，性价比高，可溯源，预期测量范围达几十毫米，分辨率可达26.6nm。
 
50805085耦合电脉冲与磁场的降低残余应力方法及其机理的研究
通过脉冲电流或磁场可以改变金属材料的塑性，采用特定的外场参数能够实现残余应力的明显降低，但目前尚未见同时施加脉冲电流和磁场的处理方法的报导。从理论上分析耦合脉冲电流和磁场的复合处理方法可能存在增益效应，因而极有开展探索性研究的价值。此外，与外场改变残余应力直接相关的电致塑性和磁致塑性的机理尚需深入研究，特别是微观结构在外加场作用下发生改变的规律还需要实验支持，采用何种观测手段研究微观变化仍是其中的关键问题。本申请拟开展的工作是在现有处理方法的基础上,摸索同时耦合脉冲电流与磁场的复合处理方法对残余应力的作用规律。同时，利用核磁共振技术,探讨电脉冲处理、磁处理及复合电磁处理对材料微观结构影响的相似和不同之处。由于铁磁性材料核磁共振分析技术可以提供磁畴、畴壁及缺陷处的原子结构的多种信息，此项技术的引入有望为电脉冲处理和磁处理的机理研究提供新的实验支持。
 
50805086可控高水基润滑体系的成膜机理及摩擦学特性研究
随着石油资源的日益匮乏，环境污染逐渐加重，传统制造润滑液（通常为乳化液）将面临应用领域的严重瓶颈。高水基润滑是解决这些问题的重要途径之一，而且其具有优异的冷却和阻燃性能以及更低廉的成本。然而，从传统润滑理论来看，高水基润滑液（水溶液）存在成膜能力弱，易腐化变质，易蒸发，易腐蚀摩擦副表面等问题。本项目针对这些问题，通过利用功能分子薄膜组装，调控并构筑拥有特殊物理化学性质的摩擦副表面，同时以接枝含有特定活性官能团的表面活性剂作为润滑添加剂建立可控高水基润滑体系，研究功能化摩擦副表面与活性高水基润滑剂分子之间的相互作用机制，分析其成膜机理和润滑介质的流动规律，考察其摩擦磨损特性，进而增强高水基润滑液的成膜能力，揭示其摩擦学本质，对解决高水基润滑应用中的关键问题具有重要的理论价值和实践参考。
 
 
50805087面向越障机构的变胞进化综合原理与创新设计
针对提高电力系统灾变防治能力的迫切需求，本项目从亟待解决的电力线路巡检机器人越障机构的创新设计问题入手，以新兴的变胞机构理论研究成果为基础，围绕变胞机构进化综合和创新设计这两个有待深入研究的理论问题展开研究，首先从进化计算和进化设计的角度研究变胞机构的进化综合方法，然后对常规机构创新设计理论进行扩展和改进，探索变胞机构的创新设计理论与方法，并开发变胞机构创新设计原型系统以解决巡线机器人自主越障机构的创新设计问题。主要研究内容有：(1) 变胞机构进化综合方法；(2) 变胞机构创新设计理论与方法；(3) 变胞机构创新设计原型系统开发；(4) 变胞机构设计原理在巡线机器人设计中的应用。其成果不仅有助于丰富和发展变胞机构理论，为进一步深入研究变胞机构的应用奠定基础，并可有效解决巡线机器人自主越障机构的新型设计问题。因此，本项目研究既有重要的科学意义，又具有充分的理论和应用价值。

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