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【金陵晚报】东大国家科学技术奖获奖项目 将给南京长江大桥装一个“心电图”
发布时间: 2018-01-10                    访问次数: 76

1月8日,2017年度国家科学技术奖奖项共评出271个项目和9名科学家,东南大学共有六项成果获奖,其中作为第一完成单位揽获四项大奖,并列全国高校第六。

东南大学本次获奖项目涵盖自然科学、技术发明、科技进步三大奖项。化学化工学院熊仁根教授领衔的《新型分子基铁电体的基础研究》 项目获自然科学二等奖,土木工程学院吴智深教授领衔的《土木工程结构区域分布光纤传感与健康监测关键技术》项目、仪器科学与工程学院宋爱国教授领衔的《人机交互遥操作机器人的力觉感知与反馈技术》 项目分别获得技术发明二等奖,材料科学与工程学院丁辉教授领衔的《工业智能超声检测理论与应用关键技术》 项目获科技进步二等奖。

昨日上午,紫金山记者来到东南大学,对获奖项目进行详细了解。这几项大奖都非常“高精尖”,其中有项目成果已在航天、核反应堆和核电站工程、建筑桥梁施工中得以应用。其中《土木工程结构区域分布光纤传感与健康监测关键技术》项目,还将应用于目前正在封闭维修的南京长江大桥!

光纤传感与健康监测 给建筑、桥梁装上“心电图”

我国各类基础设施体量大、病害多、寿命短,有效的结构健康监测技术是保障重大工程结构安全与长寿的重要手段之一。东南大学土木工程学院吴智深教授领衔的《土木工程结构区域分布光纤传感与健康监测关键技术》项目,通过结构区域分布光纤传感及光纤网络一体化监测原理、技术、装置等核心发明,建立开发了土木工程结构(群)健康监测与评估的理论体系及成套技术装备。主要发明点包括:发明了结构区域分布光纤传感原理、技术与产品;发明了光纤传感网络一体化监测技术及高性能解调装置;发明建立了结构与结构群健康监测评估方法与技术。

由于专家教授们获奖的科研项目都很专业,如果进行理论阐述,一般人难以听懂。因此在采访中,专家们力图用简单的语言对记者进行解释。

以这个获奖项目为例,简单点说,就是将光纤传感器装置在建筑、桥梁的内在结构或者表面,进行24小时全天候监测。“相当于一个人是不是生病了,医院需要对人体进行监测,通过数据分析找到病因一样,我们这个项目,等于是给建筑、桥梁进行‘听诊’,通过光纤的传感,得出各种监测数据,再进行大数据分析,得出建筑、桥梁的‘健康状况’。”该项目主要完成人之一、东南大学土木工程学院张建教授解释说。

张教授说,该项目技术创新应用于苏通大桥、江苏大剧院、长江隧道、无锡地铁等,甚至还走出国门,被美国高速公路桥、日本新干线铁路桥等重要土建交通工程应用,成功解决了大量实际工程难题,直接经济效益超4亿元。目前正在封闭维修的南京长江大桥,也将使用该项技术进行监测。

“如果将整个大桥全部装上光纤传感器,成本很高。因此我们只在关键部位装,计划控制在100个之内,相当于是给长江大桥装一个‘心电图’。在大桥那边还会配备数据传输处理系统,24小时接受监测数据。”这样一来,大桥内部结构与结构群的任何微小损伤都将被及时发现、修缮,安全性得以大大提升。

人机交互遥操作系统 应用于载人航天和探月工程

随着我国空间探测、核能利用、远程制造等领域的快速发展,迫切需要可远程控制机器人完成未知或危险环境中复杂作业任务的人机交互遥操作系统。而力觉感知与反馈则是人机交互遥操作机器人系统极其关键的技术,它将机器人与环境相互作用的力觉信息检测并反馈给操作者,使操作者准确地感知与识别操作对象,有效地远程控制机器人完成复杂的操作任务。

仪器科学与工程学院宋爱国教授领衔的《人机交互遥操作机器人的力觉感知与反馈技术》项目历时12年,在国家863项目、国家自然科学基金项目,以及航天科研院所合作项目的资助下,突破了人机交互遥操作机器人的力感知、力反馈、力控制三大关键技术,研制成功人机交互遥操作的关键支撑设备,填补了国内空白,丰富和发展了我国人机交互遥操作机器人技术及系统。

宋爱国教授解释说,通过虚拟界面的操作,操作者和机器人之间要尽量达到力感知、力反馈的精确性,才能更好地进行力控制。“人的感觉灵敏度一般是在8%的范围内。举一个简单的例子,两杯水,如果第二杯水的重量超过第一杯水的8%,人是能感觉出来的。如果控制在8%以内,基本感觉不到。我们的项目将这个力学误差控制在5%以内,不超过7%,这样操作者就能实现虚拟环境和真实环境的感知一致。”

该成果在我国载人航天与探月工程中得到应用,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,为我国未来空间站舱外大型机器臂的人机交互遥操作任务完成了全面的地面试验验证。宋教授说,这次得奖是对团队十几年来的努力的一次肯定,未来的路还很长,他们还有很多技术难题要攻克。


2018-1-10【金陵晚报】第A07版