(一)复合能场与形性制造团队
团队面向机械制造学科前沿,紧密结合国家战略性新兴产业及地方经济发展需求,致力于多能场复合制造理论、形性协同制造工艺、特种专用装备研发、数字化智能化等方向的科学研究与工业应用。团队现有教师9名,均具有博士学位,先后承担国家级/省部级科研项目及横向课题40余项,在航空航天等领域积累了深厚的专业底蕴与丰富经验。
主要研究方向:
(1)多能场复合制造理论与技术
(2)精密/超精密/特种加工工艺
(3)形性协同制造工艺
(4)特种专用装备研发
(5)加工过程数字化智能化
联系人:郑老师 联系方式:zhengzp@tust.edu.cn
(二)服务机器人与仿生设计团队
团队基于人机耦合优化的学术观点,构建了集成步态运动分析、三维压力检测、表面肌电分析、骨肌生物力学建模与仿真技术的人体机能测试与仿生设计研究平台。
主要研究方向:
(1)基于神经网络的智能控制模式,利用多层前馈神经网络对多变量的相互作用下的步态数据进行拓展、分析,构建适应多环境的助行器智能控制模型。
(2)基于自适应平衡的运动与结构仿生,以人体肌肉骨骼运动学及动力学为指导,采用直线驱动以模拟人体肌肉伸缩,实现了结构仿生。对人行走过程中失稳后恢复平衡的机理进行机器学习,实现运动模式的高度仿生。
(3)人机协调性与穿戴舒适性,进行了人机耦合与通用性设计并具有高度的人机协调性。进行轻量化设计,减少能耗的同时保证了穿戴舒适性。
联系人:唐老师 联系方式:tangyuling@tust.edu.cn
(三)低碳绿色过程装备创新团队
团队基于节能理论的过程强化和新能源技术,探明过程机理,研发智能高效、节能降耗、绿色低碳、模块集成化的装备,以实现过程工业的“绿色低碳环保”为目标。
主要研究方向:
(1)智能食品装备与数字孪生技术融合
聚焦干燥/粉体设备、蒸发浓缩食品机械、自动包装系统的数字化升级,基于数字孪生技术构建设备全生命周期动态模型,集成AI算法实现工艺参数自适应调节与故障预测维护,提升食品机械智能化水平。
(2)固废资源化与清洁能源协同发展
开发农林生物质/城市固废制氢联产多孔炭技术,结合AI驱动的污染物排放动态预测模型,优化清洁燃烧工艺参数,实现碳转化效率提升与减排协同控制。
(3)过程强化技术与低碳智能决策
集成超声强化蒸发浓缩、微波-冷冻联合干燥等传热传质技术,建立流程工业能耗与碳排放双目标优化模型,实现工业流程动态调控与节能降耗。
联系人:吴老师 联系方式:wulong@tust.edu.cn
(四)机器人与机器视觉测量团队
团队围绕机器人技术和机器视觉测量技术,在基于机器视觉的自动化测量与检测、水下机器人、光学镜头设计、增材制造、并联/绳索并联机器人、医疗内窥镜机器人、光谱图像检测等领域展开深入研究。主要研究方向包括:
1、机器视觉测量
a) 机器视觉检测技术
b) 机器人3D视觉检测及识别及测控技术
c) 结构光三维测量技术
d) 基于视觉的自动化控制系统开发
e) 基于视觉的深度学习与强化学习理论与应用研究
f) 光谱图像检测技术
2、机器人技术
a) 水下机器人结构设计、运动控制策略及水下目标识别和跟踪技术研究
b) 并联/绳索并联机器人和柔性驱动机器人设计及仿真研究
c) 医疗内窥镜机器人设计及控制研究
3、光学镜头设计
a) 基于机器视觉的非标变焦镜头、红外镜头、超短焦镜头设计及制造
b) 复杂离轴光学系统设计、光机系统设计、照明光学系统设计
4、增材制造
a) 基于机器视觉的3D打印部件缺陷检测技术研究
b ) 生物陶瓷材料3D打印工艺、仿生结构设计
5、智能噪声与振动
a) 智能噪声与振动控制算法研究
b) 基于深度学习的智能降噪方法的研究
联系人:丁老师 联系方式:dingyanyu@tust.edu.cn
(五)汽车大数据与智能网联技术团队
团队总体定位于汽车大数据与智能网联技术研究,面向智能汽车行业前沿和国家质量强国战略发展需求,关注车辆的长期可靠性,进行无人驾驶技术、智能网联技术、大数据分析技术、耐久性验证技术的跨界交叉研究。
主要研究方向:
(1)自动驾驶技术:
a)车辆试验智能技术
b)自动驾驶场景及其可靠性
c)自动驾驶计算机仿真
d)驾驶员疲劳检测
e)Autonomous Driving System Verification and Validation
(2)机械性能智能技术:
a)车辆或复杂系统机械性能大数据深度学习、机器学习
b)载荷谱测试及智能网联技术
c)客户可靠性、耐久性信息及智能技术
d)智能试验 - 激光图像技术、智能技术
(3)机械性能及可靠性技术:
a)整车振动与噪声
b)汽车性能衰减技术研究
c)振动疲劳、高温机械疲劳、高温氧化疲劳、声疲劳、损伤容限
d)复合材料分析和试验测试
e)整车性能设计匹配
f)可靠耐久性开发体系研究
g)计算机仿真及试验
联系人:洪老师 联系方式: hongliang@tust.edu.cn
(六)损伤生物力学与运载安全数字化研究团队
围绕具有高生物仿真度的人体有限元建模技术,以人体-车辆的碰撞响应数据和汽车大数据为依据,应用计算生物力学的原理,结合人体碰撞损伤机制的分析,采用计算机辅助工程设计方法,研究行人、乘员与车辆在碰撞中的相互关系,对人体、车辆进行系统的分析,提出并确定车辆结构、约束系统以及车辆内外接触表面的安全设计基本参数和标准体系,为新能源汽车、智能汽车和传统汽车的安全系统设计提出具体的科学措施,为汽车安全领域的研发提供基础数据和设计工具。
主要研究方向:
•人体损伤生物力学基础理论研究
•人体计算模型智能开发技术及理论研究
••载运工具安全理论及智能防护技术
联系人:吕老师 联系方式:lvwenle@tust.edu.cn
(七)力学与无损检测研究团队
团队基于包括无损检测技术在内的多传感技术和多物理场、多尺度仿真模型,利用包括机器学习在内的各类数据科学方法,研究机械装备及服役过程中材料的结构性能及其损伤失效机理。主要承担航空航天、石油化工、海洋工程、车辆工程等装备领域的结构分析、测试和设计方面的研发工作。
研究生培养内容:
(1)掌握有限元分析的原理,熟练应用常用有限元分析软件,包括Abaqus、Ansys、Comsol等;并能够针对具体工程问题进行二次开发。
(2)掌握面向机械设计的广义优化设计方法,熟练应用大型优化设计软件,能够应用Python进行二次开发。
(3)掌握主要的机械强度试验方法和技术,包括MTS疲劳试验、材料万能试验、DIC试验、超声探伤、声发射检测、磁记忆检测等。
(4)接触了解工程实际问题的结构分析、结构设计、无损检测流程。
联系人:甄老师 联系方式:zhenni@tust.edu.cn
(八)先进材料与智能装备技术团队
团队基于先进材料制备技术及表面改性技术,探明过程机理,研发应用于环境净化及能源高效利用的先进功能材料,集成材料、机械及控制等部件,实现轻工及食品机械领域高端高附加值设备及机器的生产,以实现轻工及食品装备领域的低碳绿色环保的最终目标。
主要研究方向:
(1)光催化环境净化原理及技术
(2)超导技术及其线材工业化生产
(3)注射成型及可降解塑料成型
联系人:郝老师 联系方式:haoliang@tust.edu.cn
(九)现代机构学创新与智能装备设计团队
团队以现代机构学理论为基础,结合机电一体化与工业互联网技术,围绕智能装备设计及行业工程需求,开展各种食品、轻工、石化及医疗等领域装备关键部件的基础理论与关键技术研究。导师组成结构合理,包括具有机械工程学科背景的校内导师、校外导师及具有化工学科背景的校内导师等,具备坚实的机械设计与机电一体化理论基础、技术能力与实践经验。
主要研究方向:
(1)间歇机构及其他传动机构创新设计理论研究
(2)“地下航母”硬岩掘进装备动态特性研究
(3)管道非开挖智能化修复技术与装备研发
(4)水压清障微型盾构机设计理论及关键技术研究
(5)机械密封设计与研究
联系人:陈老师 联系方式: chengang2020@tust.edu.cn
(十)肌骨系统生物力学与康复辅具设计团队
本团队遵循“生物力学分析-康复技术-辅具设计开发”学术思想,采用实验研究与建模分析的方法,研究肌骨组织的生物力学机理与特性,建立人体肌骨系统损伤及康复的检测与分析评价体系,设计开发相关的康复辅具装置,评估“人-机工程”的生物力学功效,实现人体运动机能的检测、评估、治疗与康复。
团队重点围绕多学科交叉合作,医工结合,基础研究服务临床应用。先后承担并完成了国家重点研发计划、国家“863 计划”、国家科技支撑计划项目、国家自然科学基金、天津市科技支撑计划等多项科研项目。在运动生物力学、损伤生物力学、生理系统耦合建模与分析等方面取得多项科研成果。积极服务京津冀、江浙沪、西藏等地区,与国家康复辅具研究中心、首都医学科学创新中心、昌都藏医院等多家医疗、企事业单位开展多学科交叉合作,医工结合,基础研究服务临床应用。
本团队经多年努力,取得了一系列创新性的成果,获得多项省部级科技进步奖和教学成果奖。申获多项国家发明专利;于相关领域的国内外期刊《Journal of Biomechanics》、《Medical& Biological Engineering & Computing》、《Journal of Mechanics in Medicine and Biology》、《工程力学》、《生物医学工程学杂志》、《中国生物医学工程学报》、《医用生物力学》等发表论文100余篇。
研究方向:
(1)通过对肘关节的生物力学特性进行研究,揭示肘关节损伤的力学机制,可为肘关节外科手术的改进和评价提供理论依据。基于数理力学基础的肌骨系统组织多尺度生物力学与力学生物学研究,进行其重建、损伤与康复机理的研究与应用。
(2)建立人体膝盖、小腿和脚部的有限元模型,分析足底压力分布及步态特征,研究足部的足跟痛、筋膜炎、跟腱炎等损伤机理,在此基础上,设计开发新型可减小足底压力的鞋垫。
(3)基于生物力学原理的肌骨系统运动仿真模型,进行损伤、人-机工程、康复机理的分析与应用;研究运动与组织生长相互作用机制,开发主动康复训练系统。
(4)基于生物力学特征的测量与分析,针对老年人功能退化、特殊疾病(脑瘫、中风、肢体缺损等)所导致的功能障碍,开展康复原理与机制、评价方法与技术、智能型老年人照护机器人关键技术及系统研发。
(5)研究人体疲劳的特性与研究方法以及在不同环境下对人体作业能力、生理信号(肌电、坐压应力等)等的影响,提出装备工程设计的技术要求与人机适配性的评价方法。
联系人:王老师 联系方式:fwang@tust.edu.cn
(十一)机电装备智能设计制造及健康管理团队
“机电装备智能设计制造及健康管理”科研团队主要借助人工智能技术、新材料技术和虚拟仿真技术等开展智能制造方向下机电装备智能设计制造及健康管理工作。团队服务于机械工程一级学科博士点“智能轻工装备设计与制造”和“机电系统多学科设计及理论”两个学科方向,主要开展的科研工作包括非标机电装备的设计与开发、材料表面强化工艺的设计与优化,面向数字孪生的机电装备服役性能健康监测与实时调控,以及机械动静连接设计,等等。在基于失效物理和数据融合的机械结构表面强化设计、造纸机械干燥部传热分析,以及大数据驱动的铆接工艺质量实时预测与快速优化等方面具有工作积累。
主要研究方向:
(1)机械结构表面强化工艺级优化设计;
(2)可穿戴柔性电子器件可靠性设计;
(3)基于传感器的机械结构运维智能监测与寿命管理;
(4)轻工和食品工程机电装备智能设计及制造;
(5)新型机械连接工艺质量智能预测与优化;
(6)机械装备动密封及润滑系统设计。
图1 机电系统开发
图2 柔性电子器件设计
图3 自冲铆接工艺及优化
联系人:赵老师 联系方式:zhaohuan@tust.edu.cn
(十二)干燥技术与设备团队
干燥技术与设备团队,是在双碳背景下,面向新能源、生物、医药、农产品、化工等过程行业,基于新能源使用和新产品需求,研究开发新型脱水干燥生产工艺和过程装备。团队现有5名老师,其中教授2名,副教授3名,先后承担国家级/省部级科研项目及横向课题30余项。所开发的连续式真空带式干燥系统在食品、药品和新能源行业均有应用,过热蒸汽干燥-灭菌一体化设备,已经成功应用于食品和制药行业的粉粒体灭菌;基于产品高质量要求研究开发的果蔬切片、中药饮片、谷物、中药丸剂等干燥新工艺,已经在多家企业进行成功应用。基于含湿粉体对微波的吸收与透射原理开发了粉体物料含水率的在线检测装置,并成功进行了示范应用。锂电池前驱体材料的新型生产工艺与装备正在研发。
主要研究方向:
(1)高价值产品保质干燥技术
(2)新型脱水干燥设备及工艺
(3)干燥装备数字化及智能化
联系人:赵老师 联系方式:zhaolijuan@tust.edu.cn