機械系-科研團隊-光機電重點實驗室-張銳&曹瑩瑜
【團隊名稱】
光機電裝備技術北京市重點實驗室
【團隊簡介】
光機電裝備技術北京市重點實驗室于2004年經北京市教委和科委聯合批準正式成立，是我校第一個省部級重點實驗室，其前身為1992年成立的裝備技術研究所。實驗室圍繞國家重大戰略需求及北京市科技發展重點開展科學研究，主要研究方向為：特種機器人技術、特種焊接切割技術、光電檢測技術、新興能源裝備與制造技術。20余年來光機電裝備技術北京市重點實驗室連續承擔國家“九五”/“十五”/“十一五”863計劃項目、國家重點研發計劃項目、工信部智能制造項目、國家自然科學基金項目等，取得了系列自主創新研究成果，尤其是在特種機器人及其智能裝備、焊接增材制造技術、醫療康復機器人技術等方面取得了豐富的技術積累和開發經驗，成果已成功應用于石油化工、核電裝備制造、建筑鋼結構、盾構機制造、醫療導航等多個領域。其中移動式焊接機器人技術，在國家體育場（鳥巢）、上海中心大廈、港珠澳大橋和北京新機場等國家重大工程中獲得成功應用，建立樣板工程；在焊接增材制造技術方向，其研究成果進入了技術門檻要求非常苛刻的核電行業，成功應用于東方汽輪機有限公司的核電導流環異種金屬堆焊和哈爾濱汽輪機廠有限公司的百萬兆瓦核電汽輪機隔板不銹鋼增材制造中；在醫療康復機器人技術方向，其研究成果在中國人民解放軍總醫院、清華長庚醫院以及張家口市第二醫院等進行臨床應用。
光機電重點實驗室研究成果獲中國鋼結構協會科學技術一等獎1項、中國石油和化工工業協會科技進步一等獎1項、北京市科學技術二等獎3項、陜西省科學技術獎三等獎1項、中國機械工業科學技術獎二等獎1項、中國石油化工集團公司科技進步三等獎1項，獲國家專利百余項。
主要研究領域：
（1）移動焊接機器人技術研究
以光機電裝備技術北京市重點實驗室優勢研究方向焊接機器人為基礎，針對移動焊接機器人在狹小空間、高空、涉水、涉核、深空等復雜環境下的機器人作業特殊需求，研究特殊環境下的移動焊接機器人本體結構技術、鋼結構磁吸移動技術/非鋼結構真空吸附移動技術和涉水環境下機器人移動（懸浮/爬行）技術以及涉水、涉核、復雜空間環境下的焊接機器人視覺檢測技術、焊縫跟蹤技術、路徑規劃技術以及基于焊接專家系統的機器人智能控制技術等，提升移動焊接機器人智能化、模塊化和輕量化水平，進一步拓展移動焊接機器人應用領域。
系列移動焊接機器人產品在北京新機場、汽輪機導流環自動焊等進行應用
（2）微創手術導航機器人、康復機器人等服務機器人研究
以光機電重點實驗室多年醫療機器人開發經驗及與國內知名醫院合作的醫工結合團隊為基礎，開展微創手術導航機器人、運動性損傷康復機器人、腦卒中肢體運動康復機器人以及助力/助行共融機器人等服務機器人開發平臺建設。圍繞微創手術導航機器人機構學、多模態影像融合技術、影像導航技術等關鍵技術進行微創手術導航機器人技術研究；開展運動性損傷康復機器人機構研究、關節神經反饋閉環康復模型研究、多功能耦合康復控制策略研究及康復醫療專家數據庫研究等，開發運動性損傷及神經損傷康復機器人；針對半失能等特殊人群護理及越來越嚴重的社會老齡化對助老機器人的需求，研究面向可穿戴助力系統的柔索驅動并聯技術、多功能智能護理床/護理機器人技術、自適應體壓監測及智能調整技術等特殊人群智能護理機器人共性關鍵技術；圍繞視覺導航技術、多自由度機器人路徑規劃技術、柔性力傳感等技術進行智能康復輔助機器人系統關鍵技術研究。
全身康復機器人在張家口市第二醫院進行臨床應用
（3）離散化制造領域機器人及智能制造關鍵技術研究
離散化制造領域小批量、非標和定制化產品特點，結合企業制造自動化升級需求，開展工業機器人切割、焊接、打磨、搬運、智能物流等作業系統集成技術和新工藝技術研究，探索離散化制造企業典型制造環節機器人制造新模式，突破這類離散化制造企業自動化、智能化升級改造中的技術難題，為我國傳統制造轉型升級提供技術支撐。
自主研發的盾構機刀盤、盾體機器人焊接工作站
主要科研特色：
光機電裝備技術北京市重點實驗室，目前已經初步形成了鮮明的服務于高端制造業、軌道交通、新興能源、海洋工程及等國家新興戰略產業科研特色：
（1）服務于海洋工程戰略。通過國家自然科學基金項目“水下高壓干式GMAW電弧及熔滴過渡行為特征和機理研究”、國家“十五”重大863項目“水下干式管道維修系統”子課題“水下干式高壓焊接”以及北京市科委重大專項“水下焊接及切割智能裝備工程樣機的研制”等項目的開展實施和學術研究，開辟了水下局部干法焊接在國內工程應用的先例，結合移動焊接機器人移動技術、控制技術的研究，形成了機器人服務于海洋裝備制造的研究和應用特色。
（2）服務于國家高端制造業領域。通過“九五”863計劃項目“球罐全位置智能焊接機器人的研制及其現場應用”、“十一五”863計劃項目“基于自學習功能的管道全位置焊接機器人技術研究”的開展，在移動焊接機器人本體技術、機器人移動技術和控制技術方面擁有多項發明專利，研究水平處于國內領先地位。開發出系列化焊接機器人產品，并成功應用于國家體育場“鳥巢”工程、上海“世博中心”、北京新機場工程項目等多個標志性工程中，具有服務國家高端制造業的科研特色。
（3）服務于新興能源領域。通過自主研發的“核電汽輪機導流環自動堆焊機器人”在東方汽輪機廠核電導流環自動焊接中成功應用；“百萬兆瓦核電汽輪機關鍵部件制造堆焊機器人”在哈爾濱汽輪機廠有限公司冷作分廠順利投入使用；“柔性軌道TIG焊接機器人”在中國核工業華興建設有限公司廣東陽江核電建設項目和四川夾江某軍工項目中成功應用；開創了國產焊接機器人進入核電領域的先例，形成了機器人服務于國家新型能源的科研特色。
（4）服務于軌道交通領域。圍繞著軌道交通的建設施工，通過與寶雞橋梁廠合作，把焊接機器人成果應用于國家重點工程“港珠澳大橋”的建設項目中以及“咸陽立交特大橋”工程中；通過與中鐵重工集團總公司開展合作，開發地鐵隧道盾構機焊接機器人工作站。圍繞國家一帶一路戰略形成服務于軌道交通的科研特色。
（5）服務于“大健康產業”國家戰略規劃與產業布局開展。特種機器人研究團隊在2004年，以北京市重大科技攻關項目“超聲引導經皮穿刺肝腫瘤微波消融機器人系統”為契機，與中國人民解放軍總醫院（301醫院）、清華大學等單位合作，開創了我校醫學機器人研究方向，研制出導航穿刺扶針機器人，并于2007年9月成功進行動物實驗和臨床試驗；2010年應中國人民解放軍總醫院（301醫院）的臨床需求開發了第二代導航機器人。2013年繼續與中國人民解放軍總醫院（301醫院）合作，成功立項國家科技支撐計劃課題，研制了兩種不同構型的超聲引導肝腫瘤微波消融穿刺機器人，并在復雜手術計劃、微波熱場模擬、多模態影像融合、手術效果評價、肝臟自動分割與重建、血管束分割與重建、肝段自動分割、肝臟運動實時跟蹤等方面開展了應用驗證。同期，與中國人民解放軍總醫院（301醫院）、北京理工大學合作承擔國家自然科學基金重大儀器研制項目 “影像引導機器人定位穿刺導航設備的研發”，進行冗余定位下定位導航機器人研發，進一步推進醫學機器人以及導航設備從樣機向產品化的進程。在此基礎上，針對北京市2022年冬奧會和殘奧會的任務需求，特種機器人團隊于2018年又成功立項了北京市科委重大科技項目“面向冬奧冰雪運動損傷康復機器人研制”，為冬奧會運動員運動損傷的康復護理提供技術支撐和保障；2020年、2021年又連續參與承擔了“主動健康和老齡化科技應對”和“數字診療裝備研發”兩大領域的國家重點研發計劃項目，進行“面向臨床和養老需求的智能多功能護理床研制及應用示范”和“重癥護理智能機器人系統研發”項目研究，圍繞“大健康產業”國家戰略規劃與產業布局開展醫療康復機器人及應用技術研究。
樣板工程及特色產品：
光機電裝備技術北京市重點實驗室，經過20余年的研究，開發出具有知識產權的焊接機器人產品，已經形成國內知名的焊接機器人品牌。在國內重點工程和重大項目上，建立多個樣板工程。主要標志性成果：
（1）焊接機器人在國家體育館“鳥巢”焊接應用；
（2）焊接機器人在上海世博會的焊接應用；
（3）焊接機器人在上海中心中國第一高樓的應用；
（4）焊接機器人在國家重點工程港珠澳大橋國家重點工程應用；
（5）焊接機器人在北京新機場應用；
（6）焊接機器人東汽、哈汽等核電領域應用；
（7）超聲引導肝腫瘤微波消融導航機器人在中國人民解放軍總醫院臨床應用；
（7）冬奧冰雪運動性損傷康復機器人在張家口市第二醫院臨床應用。
【團隊成員】
吳波，薛龍，張華，黃繼強，黃民雙，馮音琦，鄒勇，曹瑩瑜，黃軍芬，梁亞軍，韓峰，張銳，王彩梅，張瑞英。
共14人。
【成員簡介】
1.吳波
http://m.nmhtqm.com/publish/graduate/zsjy/dsdw/jxgcxy/232866.htm
男，1963年生，教授，碩士生導師。1983年畢業于東北工學院機械制造工藝及設備專業，獲學士學位；1983年于北京輕工業學院大興分院任教；2008年晉升教授。
長期從事機械設計及制造工藝研究，教育部高等學校工程訓練教學指導委員會委員，兼任北京高教學會工程訓練研究會副理事長。主持/參與縱向科研課題6項，橫向課題12項。近年來公開發表科技論文18篇，其中核心期刊14篇，被EI、SCI收錄5篇，授權專利5項，其中發明專利4項。培養碩士生5名。近年來，獲國家級教學成果二等獎2項、北京市教學成果一等獎5項，北京市教學成果二等獎1項。2008年被評為北京市高校優秀共產黨員，2010年被評為北京市先進工作者、獲北京市教學名師獎。2014年入選北京市高層次創新創業人才支持計劃領軍人才。2017年被授予北京市優秀教師稱號，2018年被聘為2018-2022年教育部高等學校工程訓練教學指導委員會委員。
2.薛龍
http://m.nmhtqm.com/publish/graduate/zsjy/dsdw/jxgcxy/232853.htm
男，1966年4生出生，遼寧阜新人，工學博士，教授，博士生導師。1989年畢業于長春光學精密機械學院，獲學士學位；1992年于中科院長春光學精密機械研究所，獲碩士學位；2014年畢業于中國石油大學，獲工學博士學位。1992年于北京印刷學院從事教學科研工作，1994年調入北京石油化工學院，現任機械工程學院副院長。2002年起先后任北京化工大學、北京石油大學、北京石油化工學院碩士生導師，2020年起任北京工業大學、中國機械科學研究總院博士生導師。
從事特種機器人技術及醫學康復機器人技術研究。現任中國機械工業科學技術獎評審專家、國家重點研發計劃、工信部智能制造和國家自然科學基金項目評審專家、北京市科委責任專家、中國焊接學會機器人與自動化專業委員會委員、中國焊接學會熔焊工藝及設備專業委員會委員及中國機器人產業聯盟理事單位入會代表等職務。先后承擔國家“九五”、“十五”、“十一五”期間“863”項目、國家04重大專項、科技部重點研發計劃、工信部智能制造、國家自然科學基金項目、北京市科委重大科技專項等國家級、省部級項目20余項，科研成果成功應用于奧運會“鳥巢”場館、上海中心國內第一高樓、港珠澳大橋超級工程、首都新機場航站樓、核電裝備和軌道交通裝備等重大工程和重點項目中。獲中國鋼結構協會科學技術一等獎、中國石油和化工工業協會科技進步一等獎、北京市技術發明二等獎、北京市技術進步二等獎、陜西省科學技術獎三等獎等10余項；公開發表學術論文140余篇，其中SCI/EI檢索30余篇，授權國家專利、軟著110余項。
3.張華
http://m.nmhtqm.com/publish/graduate/zsjy/dsdw/jxgcxy/232864.htm
女，1976年12月生，山東萊蕪人，教授，碩士生導師，歐盟瑪麗居里學者，北京市長城學者。1999年畢業于山東工業大學，獲焊接專業學士學位；2002年畢業于西安交通大學，獲材料科學與工程專業碩士學位；2005年畢業于哈爾濱工業大學，獲焊接專業博士學位。2005-2013年工作于北京科技大學材料學院（期間2012 -2013在劍橋大學材料與冶金系訪學）；2013-2015年工作于英國焊接研究所；2015年12月至今，就職于北京石油化工學院機械工程學院。
長期從事攪拌摩擦焊、腐蝕與防護研究。現任焊接學會青年工作委員會常務委員、北京女科技工作者協會常務理事、中國有色金屬學會先進焊接與連接專業委員會委員、壓力焊專業委員會委員、計算機輔助焊接工程委員會委員。作為項目負責人承擔和完成持2項國家自然科學基金、1項武裝預研、1項歐盟人才項目、1項北京市人才項目、1項航空基金、10余項航天院所委托項目、6項國家重點實驗室開放課題等其他各級課題20余項。第一或通訊作者發表學術論文50余篇（合作發表百余篇）；授權國家發明專利6項；參與編著4部著作。2007年獲黑龍江省自然科學技術二等獎1項。培養已出站博士后3名、畢業碩士13名；在讀碩士生6名。
4.黃繼強,
http://m.nmhtqm.com/publish/graduate/zsjy/dsdw/jxgcxy/232858.htm
男，1971年生，安徽肥西人，工學博士，研究員，碩士生導師。1994年畢業于鄭州工學院（現為鄭州大學）焊接工藝及設備專業，獲學士學位；1994.07-1998.08任職于安徽安凱汽車股份有限公司，助理工程師； 2004年1月畢業于北京工業大學，獲材料加工工程專業工學博士學位（碩博連讀）；2004.03-2005.09任職于多元水環保技術產業（中國）有限公司，工程師/部門經理；2005.10-2007.10任職于北京動力源科技股份有限公司，研發中心副主任/高級工程師； 2007年11月至今任教于北京石油化工學院機械工程學院。
從事焊接工藝設備及自動化、機器人技術及應用和水下焊接技術教學科研工作，兼任中國機械工程學會高級會員，焊接學會計算機輔助制造工程委員會委員。作為項目負責人承擔和完成國家重點研發計劃子課題、北京市科技計劃重點項目、北京市自然科學基金-北京市教委聯合資助項目及企業委托項目10余項。作為項目骨干參與國家“863”計劃、國家重點研發計劃、國家自然科學基金、國家自然科學基金青年基金、北京市科委計劃重點項目2項以及橫向課題20余項。公開發表學術論文40余篇，獲國家授權專利和軟件著作權10余項，參編書籍5部。
5.黃民雙
簡歷一直缺失
6.馮音琦,
http://m.nmhtqm.com//publish//graduate/zsjy/dsdw/jxgcxy/232841.htm
女，1962年生，博士，副教授，碩士生導師。1984年畢業于上海交通大學應用物理系，獲學士學位；1987年于上海交通大學光學專業獲碩士學位后到東南大學物理系任教；1997年留學英國獲數學物理專業博士學位，并在英國Cranfield等大學做博士后工作。2003年底回國，到北京石油化工學院光機電裝備技術北京市重點實驗室任教，先后任北京化工大學，北京石油大學，北京石油化工學院碩士生導師。
長期從事光電子學，光纖傳感技術研究，開設了“工程光學”、 “激光技術與應用”、“大學物理”等課程，參加了英國國家工程及物理科學研究基金會(EPSRC)項目，回國后獲得北京市人事部擇優資助市優秀項目、北京市教委面上項目、國家留學歸國人員資助項目及北京市自然科學基金面上項目的資助，開展了高分辨率彩色三維白光光學相干斷層成像機理與實現方法，三維焊縫圖像傳感技術和光纖傳感技術等方面的研究，發表專業學術論文60余篇，EI檢索20余篇。
7.鄒勇，
http://m.nmhtqm.com/publish/graduate/zsjy/dsdw/jxgcxy/232832.htm
男，1976年生，湖南長沙人，工學博士，高級實驗師，碩士生導師；2000年畢業于北京石油化工學院，獲得工業自動化專業學士學位；2004年2月畢業于中國石油大學（北京），獲機械設計及理論專學碩士學位； 2016年7月畢業于北京航空航天大學，獲機械電子工程專業博士學位。現在機械工程學院機械工程系/光機電裝備技術北京市重點實驗室從事科研和教學工作。
長期從事特種機器人、自動化焊接裝備與工藝、水下焊接技術研究。先后主持國家級、省部級和企業委托科研項目8項。參與了包括國家自然科學基金、國家863計劃、省部級重點項目等縱向課題19項、企業委托橫向項目35項。參與研制的焊接機器人成果已經在奧運“鳥巢”工程、上海世博會“世博中心”、中國第一高樓“上海中心”、“港珠澳大橋”、“北京新機場”工程等重點工程項目應用。科研成果獲北京市科學技術獎二等獎1項、陜西省科學技術獎三等獎1項；發表論文65篇，其中第一作者或通訊作者發表論文14篇，SCI收錄4篇、EI收錄21篇。申請專利共計59項，授權25項，其中發明專利授權7項。出版專著1本，參編焊接專業工具書1本。擔任SCI英文期刊“IEEE Transactions on Industrial Electronics”雜志和中文期刊《電焊機》雜志審稿人。
8.曹瑩瑜，
http://m.nmhtqm.com/publish/graduate/zsjy/dsdw/jxgcxy/232815.htm
女，1981年2月出生，河南洛陽人，工學博士，高級實驗師，碩士生導師。2002年畢業于北京石油化工學院機械電子工程專業，獲學士學位； 2006年4月畢業于北京航空航天大學，獲材料加工工程專業，工學碩士學位；2017年5月畢業于北京航空航天大學，獲材料加工工程專業，工學博士學位。2006年4月至今任教于北京石油化工學院機械工程學院，現任機械工程系副主任。
從事醫學康復機器人技術及特種機器人技術研究。作為項目負責人承擔和完成國家重點研發計劃子課題、北京市教委科技計劃項目、北京市優秀人才項目以及企業委托項目10余項，作為項目副組長或骨干成員參與國家04專項、國家科技部重點研發計劃項目、國家工信部智能制造專項、國家自然科學基金、國家“863”計劃項目、北京市科委項目等國家和省部級項目20余項。公開發表論文30余篇，申獲國家專利60余項，軟件著作權12項。
9.黃軍芬，
http://m.nmhtqm.com/publish/graduate/zsjy/dsdw/jxgcxy/232817.htm
女，1975年04月出生，黑龍江大慶人，工學博士，副研究員，碩士生導師，1998年畢業于吉林工業大學焊接工藝及設備專業，獲學士學位；2001年畢業于吉林大學材料加工工程專業，獲碩士學位；2005年畢業于北京工業大學材料加工工程專業，獲博士學位。現在機械工程系工作。
從事自動化焊接裝備機器視覺傳感與焊接過程控制、醫學康復機器人視覺導航與運動控制相關科研工作。共主持包括國家自然科學基金青年基金在內的項目3項。作為項目骨干參與國家重點研發計劃項目2項、國家自然科學基金面上項目1項、北京市自然科學基金-北京市教委聯合資助項目1項、北京市科技計劃項目3項以及橫向課題10余項。公開發表學術論文40余篇，其中SCI/EI檢索10余篇，申獲國家專利14項，軟件著作權2項。
10.梁亞軍
男，1971年10月出生，山西平遙人，實驗師。1992年畢業于北京電力專科學校發電廠及電力系統專業；1992年7月至2001年6月任職于北京化學纖維廠熱點車間、設備動力部；2001年6月至2003年1月任職于北京玉泉營環島家具城；2003年1月至今任職于北京石油化工學院機械工程學院。
從事焊接機器人及特種機器人裝備及控制自動化研究。作為項目負責人承擔國家重點研發計劃子課題1項，作為項目副組長或骨干成員參與國家04專項、國家科技部重點研發計劃項目、國家工信部智能制造專項、國家自然科學基金、國家“863”計劃項目、北京市科委項目等國家和省部級項目50余項；公開發表論文3篇，申獲國家專利20余項，軟件著作權2項。
11.韓峰，
http://m.nmhtqm.com/publish/graduate/zsjy/dsdw/jxgcxy/232794.htm
男，1984年09月出生，山東東營人，工學博士，講師，碩士生導師，畢業于中國石油大學（北京）。
12.張銳，
http://m.nmhtqm.com/publish/graduate/zsjy/dsdw/jxgcxy/232802.htm
男，1988年10月出生，山東東營人，工學博士，講師，碩士生導師，畢業于中國機械科學研究總院。
13.王彩妹，
女，1991年2月生，天津人，講師。2014年畢業于天津大學，獲材料成形與控制工程專業學士學位；2017年畢業于天津大學，獲材料加工專業碩士學位；2021年畢業于天津大學，獲船舶與海洋工程專業博士學位。2021年7月至今，就職于北京石油化工學院機械工程學院。
長期從事焊接冶金，金屬材料的腐蝕防護、高熵合金熔覆層、增材制造等方面的研究。現任機械工程專業研究生第二黨支部書記。主持交叉科研探索項目，曾參與國家973項目、國家國土資源部項目、國家自然科學基金等項目。以第一作者或通訊作者共發表SCI論文11篇，公開申請專利2項，出版專著1部，或省部級科技進步一等獎1項。擔任Journal of Manufacturing Processes, Materials & Design, Journal of Alloys and Compounds等國際學術期刊審稿人。指導本科畢業論文3名，協助指導研究生。
14.張瑞英
女，1987年2月出生，河北定州人，工學博士，講師，師資博士后。2011年畢業于河北科技大學材料成型及控制工程專業，獲學士學位；2014年6月畢業于河北科技大學，獲材料加工工程專業，工學碩士學位；2018年7月畢業于北京工業大學，獲機械工程專業，工學博士學位；2016年12月至2017年12月前往德國勃蘭登堡應用科技大學機械工程專業聯合培養。2018年9月至2020年8月任教于北京電子科技職業學院機械工程學院，講師；2020年9月至今任職于北京市安全生產工程技術研究院，師資博士后；2020年9月至今任教于北京石油化工學院機械工程學院。
從事焊接電弧物理、電弧增材制造、焊接制造創新工藝研究，兼任中國電工技術學會高級會員、中國機械工程學會高級會員。作為項目負責人承擔國家自然科學基金青年項目1項、北京市博士后基金項目1項。作為項目骨干參與國家自然科學基金青年項目/面上項目、北京市自然科學基金面上項目等國家和省部級項目5項，公開發表學術論文20余篇，申獲國家專利10余項。