hb火博体育平台·韩国宣布将投入4404亿韩元研发6G通信技术西安工
发布时间:2024-11-23 03:33:28 来源:hb火博体育平台app 作者:hb火博体育官网网址
研究通过湿法纺丝技术与浸渍技术相结合,一步制备出了皮芯结构聚氨酯(PU)/石墨烯封装聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)感温纤维。
该复合纤维具有高灵敏度(-1.72%/°C)、超分辨率(0.1°C)、快速时间响应(17 秒)、抗汗渍干扰以及在 30-50°C 温度感应范围内的高线)。这种纤维的强度足以与商用棉纱编织成感温织物。这种织物具有良好的舒适性和耐用性,可布置在布料的腋下位置,实现在日常活动中不间断地实时监测体温。通过蓝牙无线传输,可实时监测体温,并通过手机显示给家长或监护人。总之,纤维温度传感器因其传感稳定性、舒适性和耐用性,将大大提高可穿戴温度传感器在智能医疗领域的实际应用。
图5.红外热像仪(a)和复合纤维(b)检测手臂温度;(c)以复合纤维作为织物基柔性温度传感器的织物示例;(d) 用于智能医疗应用的基于织物的温度传感器示例。
本工作将湿纺技术与浸渍技术相结合,一步到位研制了一种PU/石墨烯封装的PEDOT:PSS纤维温度传感器,具有抗汗干扰、灵敏度高、耐磨性好等特点。PEDOT:PSS光纤的温度传感能力可以通过改变混凝槽中IPA和DMSO的比例和去离子水的洗涤时间来调节。当IPA与DMSO的比例为2:1,洗涤时间为10 min时,PEDOT:PSS纤维的灵敏度达到最佳值−1.46%/°C。由于PU/石墨烯层的导电性和导热性的协同作用,复合纤维的灵敏度进一步提高,达到−1.72%/°C,线 °C时,复合纤维的响应时间为17s,远快于汞温度计(≥5 min)和电子医用温度计(≥1 min)。传感精度为0.1°C,与商用温度计的精度一致,可测量为体温的最小变化。复合纤维的强度足以与任何商业纺织纱线编织,形成对温度敏感的织物。该面料具有与商业棉质 T 恤相似的舒适性和耐用性。
此外,由于PU/石墨烯的皮肤层具有优异的憎水性能,复合纤维的灵敏度不受汗液等水分的影响,因此可以布置在布料中的腋窝位置,实现对体温的实时监测。此外,我们开发了一套基于ArduinoUno和蓝牙HC-06的蓝牙传输系统,将从温度传感光纤采集的数据实时传输到手机和云端。因此,含有温敏纤维的织物可用于智能医疗和疾病监测,对于生理信息的长期、稳定、远程监测具有重要意义。
试想,在超高速公路上,两辆小汽车正以每秒7.8公里的极速飞驰。如果让后一辆汽车向前加速,分毫不差地将车头上的一根细线穿进前车车尾的针眼里,该怎样做到?
对这个团队而言,要实现穿针引线的“小汽车”其实就是太空中的飞船与空间站,“针眼”就是航天器的对接接口。而在太空中引导飞船与空间站实现交会对接的“慧眼”,就是交会对接激光雷达。
从2011年在神舟八号首次亮相,到2021年助力神舟十三号与空间站组合体首次实现径向交会对接,再到今年10月26日助力神舟十七号对接空间站核心舱前向端口形成“三舱三船”组合体,交会对接激光雷达已多次支撑我国载人航天任务完成。
10月26日,在交会对接激光雷达引导下,神舟十七号载人飞船和空间站天和核心舱前向端口成功对接。图为在北京航天飞行控制中心拍摄的对接过程画面。新华社记者 金立旺摄
作为二十七所光电系统部高级工程师,魏龙超在交会对接激光雷达的研发道路上已经走了10年。向科技日报记者回忆起研发之初的经历,他感慨万千。
1995年,二十七所激光部起草论证书,“太空中的慧眼”从构想走向科学体系论证;2005年,交会对接激光雷达研发项目正式启动,应用目标是用于6年后升空的“神八”。
当时,交会对接激光雷达是一项前无古人的新技术,无技术基础、缺乏相关文献,实地测试条件也不具备。
“要做出一个在天上用的激光雷达,可我们没人上过天。”魏龙超说,“天上的条件到底是怎么样的,我们根本就不知道。”
研发团队只能参考国内外资料,再结合地面试验,推演太空中的情况。二十七所所址在河南郑州,由于海拔低,受大气环流影响大,不适合做地面试验。几经考察,他们把试验地选在了云南丽江。
2011年3月,距离“神八”发射不足一年,激光雷达处于验证调试的关键期。在经历两周不眠不休的“魔鬼式”系统联调后,封治华一行五人带着激光雷达来到丽江,测试激光雷达的信号接收与系统探测跟踪威力。
为了模仿太空中的交会对接环境,他们把激光雷达主设备架在酒店顶楼,然后在距其约11公里的山上放置信号捕获目标。
那是一座玉龙雪山脚下的小荒山,人迹罕至。封治华和另外两名设计师一起,背着两套重达几十斤的接收设备,在满是坑洼与石砾的大山上,寻找合适的接收点位。
“激光雷达的搜索范围有限,我们背着接收器在山上不停地移动,反复变换位置,不断配合调试来完成信号接收。荒山野岭间没有路,只能硬生生地蹚。”封治华说,天气晴朗时,抬眼望向不远处玉龙雪山,扇子陡峰巍峨高耸,像是一个对着天空画出的惊叹号。
虽然在交会对接激光雷达研发之初,二十七所研发团队完全处于“零基础”的状态,但是中国航天对团队提出的要求是——“百分百”。
“这不是‘从0到1’,是‘从0到100’。”魏龙超说,中国航天的质量管理体系极其严格,每一件产品下线之前,技术人员必须对其有百分之百的把握。
“有一次,我们做系统测试时发现数据不稳定,显示有系统干扰。排查定位问题没有捷径可走,我们从分系统到单机、从电路板再到微小的器件逐一测试。干扰源种类多,干扰又属于偶发现象,需要24小时不断进行。经过连续奋战,我们最终发现是某一处电路设计不合理导致了电磁干扰。”封治华回忆说。
找到问题后的修改更是难处所在。整个系统相连,牵一发而动全身,对一处细节进行的小改动就可能影响到全局。如同用积木盖了一座高楼,要变动其中的一块,就要考虑对整体的影响。
“指甲盖大小的改动微不足道,却要经过不断的平衡、复盘和测试,相当于要把整个系统重做一遍。”产品交付后,封治华心里的石头并没有落地。
雷达上天以后能不能完成任务?天地差异的计算是否精准?飞船万一没有对接上怎么办?无数个问号在他心里“咚咚咚”地敲鼓。
“航天与地面操作不一样,它不能维修,也无法重来。理性上,所有实验都做过了,能验证的也都验证完成了,并且做了很多冗余设计;感性上,我就是止不住地忐忑、担心。就像是一个母亲担心出远门的孩子。”封治华说,“有一次,我做噩梦,梦见主任对我说,咱们的雷达没对上,我一下就惊醒了。过几分钟才缓过来,想起飞船还没发射。”
2011年11月3日,神舟八号飞船与天宫一号成功完成刚性连接,形成组合体,交会对接激光雷达首战告捷。然而,坐在会议室大屏幕前的团队成员们,却并没有爆发出想象中的掌声与欢呼。擦掉泪水与汗水,他们更多的感觉是放松——今晚,终于可以睡个好觉了。
随着我国航天技术不断更新迭代,二十七所研发团队面临的挑战也越来越多。径向交会对接,成为摆在团队面前的新任务。
“形象地说,原来的对接方式是‘两车追尾’,而径向交会对接就是后面的汽车‘漂移’过去,拐个急弯,精确地把‘线’穿到前车车头的针眼里去。”封治华说。
2021年10月,神舟十三号载人飞船搭载3名航天员发射成功,并首次以径向交会对接的方式实现与天和核心舱的连接。
“这次对接在观测坐标系复杂变换的条件下,激光雷达始终保持对预设目标的稳定跟踪,并在预设切换点迅速完成不同合作目标间快速切换,保证了全程高精度测量数据的稳定有效。”魏龙超自豪地说。
2023年5月,航天交会对接激光雷达与神舟十六号同步升空,成功进行了空间站核心舱径向端会对接的精确引导,完成了中国空间站应用与发展新阶段的首次载人任务。
此次,在神舟十七号飞船与空间站核心舱前向端会对接接近段和靠拢段,激光雷达顺利完成了对目标空间站的搜索、捕获、跟踪测量,支持飞船GNC系统完成空间交会对接控制任务并形成“三舱三船”组合体,助力中国空间站应用发展进入新阶段。
“激光雷达‘上天’这么多次,是否意味着这项技术已经成熟?”记者向二十七所光电系统部负责人范海震提问。
“不,激光雷达技术永远不会成熟。我们始终有新的山峰要攀,新的困难要攻克,新的路要走。”范海震说,目前,团队已经完成了后续神舟飞船的激光雷达配备,并同时着手研发更先进的设备,为服务国家探月、探火战略作技术储备。
“上下未形,何由考之?冥昭瞢闇,谁能极之?”两千多年前,屈原于川泽之间叩击的《天问》,正在得到新时代中国科技工作者的回应。
近日,工业和信息化部印发《人形机器人创新发展指导意见》(下文简称《指导意见》),为更好地理解和执行《指导意见》,现就相关内容进行解读:
党中央、国务院高度重视未来产业发展。习总深刻指出,要“以科技创新推动产业创新,积极培育新能源、新材料、先进制造、电子信息等战略性新兴产业,积极培育未来产业,加快形成新质生产力,增强发展新动能”。人形机器人集工智能、高端制造、新材料等先进技术,有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车后的颠覆性产品,发展潜力大、应用前景广,是未来产业的新赛道。我国人形机器人产业前期已有一定基础,但在关键基础部件、操作系统、整机产品、领军企业和产业生态等方面仍存在短板弱项,需要加强政策引导,集聚资源推动关键技术创新,培育形成新质生产力。为推动人形机器人产业高质量发展,高水平赋能新型工业化,有力支撑现代化产业体系建设,工业和信息化部印发《指导意见》。
到2025年,人形机器人创新体系初步建立,“大脑、小脑、肢体”等一批关键技术取得突破,确保核心部组件安全有效供给。整机产品达到国际先进水平,并实现批量生产,在特种、制造、民生服务等场景得到示范应用,探索形成有效的治理机制和手段。培育2-3家有全球影响力的生态型企业和一批专精特新中小企业,打造2-3个产业发展集聚区,孕育开拓一批新业务、新模式、新业态。
到2027年,人形机器人技术创新能力显著提升,形成安全可靠的产业链供应链体系,构建具有国际竞争力的产业生态,综合实力达到世界先进水平。产业加速实现规模化发展,应用场景更加丰富,相关产品深度融入实体经济,成为重要的经济增长新引擎。
《指导意见》部署了5方面任务:在关键技术突破方面,打造人形机器人“大脑”和“小脑”、突破“肢体”关键技术、健全技术创新体系。在产品培育方面,打造整机产品、夯实基础部组件、推动软件创新。在场景拓展方面,服务特种领域需求、打造制造业典型场景、加快民生及重点行业推广。在生态营造方面,培育优质企业、完善创新载体和开源环境、推动产业集聚发展。在支撑能力方面,健全产业标准体系、提升检验检测和中试验证能力、加强安全治理能力。
《指导意见》还结合任务安排,设立关键技术攻关、重点产品和部组件攻关、拓展场景应用等3个专栏,确保各项任务落到实处。
《指导意见》提出以大模型等人工智能技术突破为引领,在机器人已有成熟技术基础上,重点在人形机器人“大脑”和“小脑”、“肢体”关键技术、技术创新体系等领域取得突破。一是开发基于人工智能大模型的人形机器人“大脑”,增强环境感知、行为控制、人机交互能力,开发控制人形机器人运动的“小脑”,搭建运动控制算法库,建立架构。二是系统部署“机器肢”关键技术群,打造仿人机械臂、灵巧手和腿足,攻关“机器体”关键技术。