【团队名称】

光机电装备技术北京市重点实验室

【团队简介】

光机电装备技术北京市重点实验室于2004年经北京市教委和科委联合批准正式成立，是我校第一个省部级重点实验室，其前身为1992年成立的装备技术研究所。实验室围绕国家重大战略需求及北京市科技发展重点开展科学研究，主要研究方向为：特种机器人技术、特种焊接切割技术、光电检测技术、新兴能源装备与制造技术。20余年来光机电装备技术北京市重点实验室连续承担国家“九五”/“十五”/“十一五”863计划项目、国家重点研发计划项目、工信部智能制造项目、国家自然科学基金项目等，取得了系列自主创新研究成果，尤其是在特种机器人及其智能装备、焊接增材制造技术、医疗康复机器人技术等方面取得了丰富的技术积累和开发经验，成果已成功应用于石油化工、核电装备制造、建筑钢结构、盾构机制造、医疗导航等多个领域。其中移动式焊接机器人技术，在国家体育场（鸟巢）、上海中心大厦、港珠澳大桥和北京新机场等国家重大工程中获得成功应用，建立样板工程；在焊接增材制造技术方向，其研究成果进入了技术门槛要求非常苛刻的核电行业，成功应用于东方汽轮机有限公司的核电导流环异种金属堆焊和哈尔滨汽轮机厂有限公司的百万兆瓦核电汽轮机隔板不锈钢增材制造中；在医疗康复机器人技术方向，其研究成果在中国人民解放军总医院、清华长庚医院以及张家口市第二医院等进行临床应用。

光机电重点实验室研究成果获中国钢结构协会科学技术一等奖1项、中国石油和化工工业协会科技进步一等奖1项、北京市科学技术二等奖3项、陕西省科学技术奖三等奖1项、中国机械工业科学技术奖二等奖1项、中国石油化工集团公司科技进步三等奖1项，获国家专利百余项。

 

 

主要研究领域：
（1）移动焊接机器人技术研究
   以光机电装备技术北京市重点实验室优势研究方向焊接机器人为基础，针对移动焊接机器人在狭小空间、高空、涉水、涉核、深空等复杂环境下的机器人作业特殊需求，研究特殊环境下的移动焊接机器人本体结构技术、钢结构磁吸移动技术/非钢结构真空吸附移动技术和涉水环境下机器人移动（悬浮/爬行）技术以及涉水、涉核、复杂空间环境下的焊接机器人视觉检测技术、焊缝跟踪技术、路径规划技术以及基于焊接专家系统的机器人智能控制技术等，提升移动焊接机器人智能化、模块化和轻量化水平，进一步拓展移动焊接机器人应用领域。

系列移动焊接机器人产品在北京新机场、汽轮机导流环自动焊等进行应用

 

（2）微创手术导航机器人、康复机器人等服务机器人研究
   以光机电重点实验室多年医疗机器人开发经验及与国内知名医院合作的医工结合团队为基础，开展微创手术导航机器人、运动性损伤康复机器人、脑卒中肢体运动康复机器人以及助力/助行共融机器人等服务机器人开发平台建设。围绕微创手术导航机器人机构学、多模态影像融合技术、影像导航技术等关键技术进行微创手术导航机器人技术研究；开展运动性损伤康复机器人机构研究、关节神经反馈闭环康复模型研究、多功能耦合康复控制策略研究及康复医疗专家数据库研究等，开发运动性损伤及神经损伤康复机器人；针对半失能等特殊人群护理及越来越严重的社会老龄化对助老机器人的需求，研究面向可穿戴助力系统的柔索驱动并联技术、多功能智能护理床/护理机器人技术、自适应体压监测及智能调整技术等特殊人群智能护理机器人共性关键技术；围绕视觉导航技术、多自由度机器人路径规划技术、柔性力传感等技术进行智能康复辅助机器人系统关键技术研究。

全身康复机器人在张家口市第二医院进行临床应用

 

（3）离散化制造领域机器人及智能制造关键技术研究

离散化制造领域小批量、非标和定制化产品特点，结合企业制造自动化升级需求，开展工业机器人切割、焊接、打磨、搬运、智能物流等作业系统集成技术和新工艺技术研究，探索离散化制造企业典型制造环节机器人制造新模式，突破这类离散化制造企业自动化、智能化升级改造中的技术难题，为我国传统制造转型升级提供技术支撑。

自主研发的盾构机刀盘、盾体机器人焊接工作站

主要科研特色：

光机电装备技术北京市重点实验室，目前已经初步形成了鲜明的服务于高端制造业、轨道交通、新兴能源、海洋工程及等国家新兴战略产业科研特色：
（1）服务于海洋工程战略。通过国家自然科学基金项目“水下高压干式GMAW电弧及熔滴过渡行为特征和机理研究”、国家“十五”重大863项目“水下干式管道维修系统”子课题“水下干式高压焊接”以及北京市科委重大专项“水下焊接及切割智能装备工程样机的研制”等项目的开展实施和学术研究，开辟了水下局部干法焊接在国内工程应用的先例，结合移动焊接机器人移动技术、控制技术的研究，形成了机器人服务于海洋装备制造的研究和应用特色。
（2）服务于国家高端制造业领域。通过“九五”863计划项目“球罐全位置智能焊接机器人的研制及其现场应用”、“十一五”863计划项目“基于自学习功能的管道全位置焊接机器人技术研究”的开展，在移动焊接机器人本体技术、机器人移动技术和控制技术方面拥有多项发明专利，研究水平处于国内领先地位。开发出系列化焊接机器人产品，并成功应用于国家体育场“鸟巢”工程、上海“世博中心”、北京新机场工程项目等多个标志性工程中，具有服务国家高端制造业的科研特色。
（3）服务于新兴能源领域。通过自主研发的“核电汽轮机导流环自动堆焊机器人”在东方汽轮机厂核电导流环自动焊接中成功应用；“百万兆瓦核电汽轮机关键部件制造堆焊机器人”在哈尔滨汽轮机厂有限公司冷作分厂顺利投入使用；“柔性轨道TIG焊接机器人”在中国核工业华兴建设有限公司广东阳江核电建设项目和四川夹江某军工项目中成功应用；开创了国产焊接机器人进入核电领域的先例，形成了机器人服务于国家新型能源的科研特色。
（4）服务于轨道交通领域。围绕着轨道交通的建设施工，通过与宝鸡桥梁厂合作，把焊接机器人成果应用于国家重点工程“港珠澳大桥”的建设项目中以及“咸阳立交特大桥”工程中；通过与中铁重工集团总公司开展合作，开发地铁隧道盾构机焊接机器人工作站。围绕国家一带一路战略形成服务于轨道交通的科研特色。

（5）服务于“大健康产业”国家战略规划与产业布局开展。特种机器人研究团队在2004年，以北京市重大科技攻关项目“超声引导经皮穿刺肝肿瘤微波消融机器人系统”为契机，与中国人民解放军总医院（301医院）、清华大学等单位合作，开创了我校医学机器人研究方向，研制出导航穿刺扶针机器人，并于2007年9月成功进行动物实验和临床试验；2010年应中国人民解放军总医院（301医院）的临床需求开发了第二代导航机器人。2013年继续与中国人民解放军总医院（301医院）合作，成功立项国家科技支撑计划课题，研制了两种不同构型的超声引导肝肿瘤微波消融穿刺机器人，并在复杂手术计划、微波热场模拟、多模态影像融合、手术效果评价、肝脏自动分割与重建、血管束分割与重建、肝段自动分割、肝脏运动实时跟踪等方面开展了应用验证。同期，与中国人民解放军总医院（301医院）、北京理工大学合作承担国家自然科学基金重大仪器研制项目 “影像引导机器人定位穿刺导航设备的研发”，进行冗余定位下定位导航机器人研发，进一步推进医学机器人以及导航设备从样机向产品化的进程。在此基础上，针对北京市2022年冬奥会和残奥会的任务需求，特种机器人团队于2018年又成功立项了北京市科委重大科技项目“面向冬奥冰雪运动损伤康复机器人研制”，为冬奥会运动员运动损伤的康复护理提供技术支撑和保障；2020年、2021年又连续参与承担了“主动健康和老龄化科技应对”和“数字诊疗装备研发”两大领域的国家重点研发计划项目，进行“面向临床和养老需求的智能多功能护理床研制及应用示范”和“重症护理智能机器人系统研发”项目研究，围绕“大健康产业”国家战略规划与产业布局开展医疗康复机器人及应用技术研究。

 

样板工程及特色产品：

光机电装备技术北京市重点实验室，经过20余年的研究，开发出具有知识产权的焊接机器人产品，已经形成国内知名的焊接机器人品牌。在国内重点工程和重大项目上，建立多个样板工程。主要标志性成果：
（1）焊接机器人在国家体育馆“鸟巢”焊接应用；
（2）焊接机器人在上海世博会的焊接应用；
（3）焊接机器人在上海中心中国第一高楼的应用；
（4）焊接机器人在国家重点工程港珠澳大桥国家重点工程应用；
（5）焊接机器人在北京新机场应用；
（6）焊接机器人东汽、哈汽等核电领域应用；

（7）超声引导肝肿瘤微波消融导航机器人在中国人民解放军总医院临床应用；
（7）冬奥冰雪运动性损伤康复机器人在张家口市第二医院临床应用。

 

 

【团队成员】

吴波，薛龙，张华，黄继强，黄民双，冯音琦，邹勇，曹莹瑜，黄军芬，梁亚军，韩峰，张锐，王彩梅，张瑞英。

共14人。

 

【成员简介】

1.吴波

http://www.bipt.edu.cn/publish/graduate/zsjy/dsdw/jxgcxy/232866.htm

男，1963年生，教授，硕士生导师。1983年毕业于东北工学院机械制造工艺及设备专业，获学士学位；1983年于北京轻工业学院大兴分院任教；2008年晋升教授。

长期从事机械设计及制造工艺研究，教育部高等学校工程训练教学指导委员会委员，兼任北京高教学会工程训练研究会副理事长。主持/参与纵向科研课题6项，横向课题12项。近年来公开发表科技论文18篇，其中核心期刊14篇，被EI、SCI收录5篇，授权专利5项，其中发明专利4项。培养硕士生5名。近年来，获国家级教学成果二等奖2项、北京市教学成果一等奖5项，北京市教学成果二等奖1项。2008年被评为北京市高校优秀共产党员，2010年被评为北京市先进工作者、获北京市教学名师奖。2014年入选北京市高层次创新创业人才支持计划领军人才。2017年被授予北京市优秀教师称号，2018年被聘为2018-2022年教育部高等学校工程训练教学指导委员会委员。

 

2.薛龙

http://www.bipt.edu.cn/publish/graduate/zsjy/dsdw/jxgcxy/232853.htm

男，1966年4生出生，辽宁阜新人，工学博士，教授，博士生导师。1989年毕业于长春光学精密机械学院，获学士学位；1992年于中科院长春光学精密机械研究所，获硕士学位；2014年毕业于中国石油大学，获工学博士学位。1992年于北京印刷学院从事教学科研工作，1994年调入北京石油化工学院，现任机械工程学院副院长。2002年起先后任北京化工大学、北京石油大学、北京石油化工学院硕士生导师，2020年起任北京工业大学、中国机械科学研究总院博士生导师。

从事特种机器人技术及医学康复机器人技术研究。现任中国机械工业科学技术奖评审专家、国家重点研发计划、工信部智能制造和国家自然科学基金项目评审专家、北京市科委责任专家、中国焊接学会机器人与自动化专业委员会委员、中国焊接学会熔焊工艺及设备专业委员会委员及中国机器人产业联盟理事单位入会代表等职务。先后承担国家“九五”、“十五”、“十一五”期间“863”项目、国家04重大专项、科技部重点研发计划、工信部智能制造、国家自然科学基金项目、北京市科委重大科技专项等国家级、省部级项目20余项，科研成果成功应用于奥运会“鸟巢”场馆、上海中心国内第一高楼、港珠澳大桥超级工程、首都新机场航站楼、核电装备和轨道交通装备等重大工程和重点项目中。获中国钢结构协会科学技术一等奖、中国石油和化工工业协会科技进步一等奖、北京市技术发明二等奖、北京市技术进步二等奖、陕西省科学技术奖三等奖等10余项；公开发表学术论文140余篇，其中SCI/EI检索30余篇，授权国家专利、软著110余项。

 

3.张华

http://www.bipt.edu.cn/publish/graduate/zsjy/dsdw/jxgcxy/232864.htm

女，1976年12月生，山东莱芜人，教授，硕士生导师，欧盟玛丽居里学者，北京市长城学者。1999年毕业于山东工业大学，获焊接专业学士学位；2002年毕业于西安交通大学，获材料科学与工程专业硕士学位；2005年毕业于哈尔滨工业大学，获焊接专业博士学位。2005-2013年工作于北京科技大学材料学院（期间2012 -2013在剑桥大学材料与冶金系访学）；2013-2015年工作于英国焊接研究所；2015年12月至今，就职于北京石油化工学院机械工程学院。

长期从事搅拌摩擦焊、腐蚀与防护研究。现任焊接学会青年工作委员会常务委员、北京女科技工作者协会常务理事、中国有色金属学会先进焊接与连接专业委员会委员、压力焊专业委员会委员、计算机辅助焊接工程委员会委员。作为项目负责人承担和完成持2项国家自然科学基金、1项武装预研、1项欧盟人才项目、1项北京市人才项目、1项航空基金、10余项航天院所委托项目、6项国家重点实验室开放课题等其他各级课题20余项。第一或通讯作者发表学术论文50余篇（合作发表百余篇）；授权国家发明专利6项；参与编著4部著作。2007年获黑龙江省自然科学技术二等奖1项。培养已出站博士后3名、毕业硕士13名；在读硕士生6名。

 

4.黄继强,

http://www.bipt.edu.cn/publish/graduate/zsjy/dsdw/jxgcxy/232858.htm

男，1971年生，安徽肥西人，工学博士，研究员，硕士生导师。1994年毕业于郑州工学院（现为郑州大学）焊接工艺及设备专业，获学士学位；1994.07-1998.08任职于安徽安凯汽车股份有限公司，助理工程师； 2004年1月毕业于北京工业大学，获材料加工工程专业工学博士学位（硕博连读）；2004.03-2005.09任职于多元水环保技术产业（中国）有限公司，工程师/部门经理；2005.10-2007.10任职于北京动力源科技股份有限公司，研发中心副主任/高级工程师； 2007年11月至今任教于北京石油化工学院机械工程学院。

从事焊接工艺设备及自动化、机器人技术及应用和水下焊接技术教学科研工作，兼任中国机械工程学会高级会员，焊接学会计算机辅助制造工程委员会委员。作为项目负责人承担和完成国家重点研发计划子课题、北京市科技计划重点项目、北京市自然科学基金-北京市教委联合资助项目及企业委托项目10余项。作为项目骨干参与国家“863”计划、国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家自然科学基金青年基金、北京市科委计划重点项目2项以及横向课题20余项。公开发表学术论文40余篇，获国家授权专利和软件著作权10余项，参编书籍5部。

 

5.黄民双

 

简历一直缺失

 

6.冯音琦,

http://www.bipt.edu.cn//publish//graduate/zsjy/dsdw/jxgcxy/232841.htm

女，1962年生，博士，副教授，硕士生导师。1984年毕业于上海交通大学应用物理系，获学士学位；1987年于上海交通大学光学专业获硕士学位后到东南大学物理系任教；1997年留学英国获数学物理专业博士学位，并在英国Cranfield等大学做博士后工作。2003年底回国，到北京石油化工学院光机电装备技术北京市重点实验室任教，先后任北京化工大学，北京石油大学，北京石油化工学院硕士生导师。

长期从事光电子学，光纤传感技术研究，开设了“工程光学”、 “激光技术与应用”、“大学物理”等课程，参加了英国国家工程及物理科学研究基金会(EPSRC)项目，回国后获得北京市人事部择优资助市优秀项目、北京市教委面上项目、国家留学归国人员资助项目及北京市自然科学基金面上项目的资助，开展了高分辨率彩色三维白光光学相干断层成像机理与实现方法，三维焊缝图像传感技术和光纤传感技术等方面的研究，发表专业学术论文60余篇，EI检索20余篇。

 

7.邹勇，

http://www.bipt.edu.cn/publish/graduate/zsjy/dsdw/jxgcxy/232832.htm

男，1976年生，湖南长沙人，工学博士，高级实验师，硕士生导师；2000年毕业于北京石油化工学院，获得工业自动化专业学士学位；2004年2月毕业于中国石油大学（北京），获机械设计及理论专学硕士学位； 2016年7月毕业于北京航空航天大学，获机械电子工程专业博士学位。现在机械工程学院机械工程系/光机电装备技术北京市重点实验室从事科研和教学工作。

长期从事特种机器人、自动化焊接装备与工艺、水下焊接技术研究。先后主持国家级、省部级和企业委托科研项目8项。参与了包括国家自然科学基金、国家863计划、省部级重点项目等纵向课题19项、企业委托横向项目35项。参与研制的焊接机器人成果已经在奥运“鸟巢”工程、上海世博会“世博中心”、中国第一高楼“上海中心”、“港珠澳大桥”、“北京新机场”工程等重点工程项目应用。科研成果获北京市科学技术奖二等奖1项、陕西省科学技术奖三等奖1项；发表论文65篇，其中第一作者或通讯作者发表论文14篇，SCI收录4篇、EI收录21篇。申请专利共计59项，授权25项，其中发明专利授权7项。出版专著1本，参编焊接专业工具书1本。担任SCI英文期刊“IEEE Transactions on Industrial Electronics”杂志和中文期刊《电焊机》杂志审稿人。

 

8.曹莹瑜，

http://www.bipt.edu.cn/publish/graduate/zsjy/dsdw/jxgcxy/232815.htm

女，1981年2月出生，河南洛阳人，工学博士，高级实验师，硕士生导师。2002年毕业于北京石油化工学院机械电子工程专业，获学士学位； 2006年4月毕业于北京航空航天大学，获材料加工工程专业，工学硕士学位；2017年5月毕业于北京航空航天大学，获材料加工工程专业，工学博士学位。2006年4月至今任教于北京石油化工学院机械工程学院，现任机械工程系副主任。

从事医学康复机器人技术及特种机器人技术研究。作为项目负责人承担和完成国家重点研发计划子课题、北京市教委科技计划项目、北京市优秀人才项目以及企业委托项目10余项，作为项目副组长或骨干成员参与国家04专项、国家科技部重点研发计划项目、国家工信部智能制造专项、国家自然科学基金、国家“863”计划项目、北京市科委项目等国家和省部级项目20余项。公开发表论文30余篇，申获国家专利60余项，软件著作权12项。

 

9.黄军芬，

http://www.bipt.edu.cn/publish/graduate/zsjy/dsdw/jxgcxy/232817.htm

女，1975年04月出生，黑龙江大庆人，工学博士，副研究员，硕士生导师，1998年毕业于吉林工业大学焊接工艺及设备专业，获学士学位；2001年毕业于吉林大学材料加工工程专业，获硕士学位；2005年毕业于北京工业大学材料加工工程专业，获博士学位。现在机械工程系工作。

从事自动化焊接装备机器视觉传感与焊接过程控制、医学康复机器人视觉导航与运动控制相关科研工作。共主持包括国家自然科学基金青年基金在内的项目3项。作为项目骨干参与国家重点研发计划项目2项、国家自然科学基金面上项目1项、北京市自然科学基金-北京市教委联合资助项目1项、北京市科技计划项目3项以及横向课题10余项。公开发表学术论文40余篇，其中SCI/EI检索10余篇，申获国家专利14项，软件著作权2项。

 

10.梁亚军

男，1971年10月出生，山西平遥人，实验师。1992年毕业于北京电力专科学校发电厂及电力系统专业；1992年7月至2001年6月任职于北京化学纤维厂热点车间、设备动力部；2001年6月至2003年1月任职于北京玉泉营环岛家具城；2003年1月至今任职于北京石油化工学院机械工程学院。

从事焊接机器人及特种机器人装备及控制自动化研究。作为项目负责人承担国家重点研发计划子课题1项，作为项目副组长或骨干成员参与国家04专项、国家科技部重点研发计划项目、国家工信部智能制造专项、国家自然科学基金、国家“863”计划项目、北京市科委项目等国家和省部级项目50余项；公开发表论文3篇，申获国家专利20余项，软件著作权2项。

 

11.韩峰，

http://www.bipt.edu.cn/publish/graduate/zsjy/dsdw/jxgcxy/232794.htm

男，1984年09月出生，山东东营人，工学博士，讲师，硕士生导师，毕业于中国石油大学（北京）。

 

12.张锐，

http://www.bipt.edu.cn/publish/graduate/zsjy/dsdw/jxgcxy/232802.htm

男，1988年10月出生，山东东营人，工学博士，讲师，硕士生导师，毕业于中国机械科学研究总院。

 

13.王彩妹，

女，1991年2月生，天津人，讲师。2014年毕业于天津大学，获材料成形与控制工程专业学士学位；2017年毕业于天津大学，获材料加工专业硕士学位；2021年毕业于天津大学，获船舶与海洋工程专业博士学位。2021年7月至今，就职于北京石油化工学院机械工程学院。

长期从事焊接冶金，金属材料的腐蚀防护、高熵合金熔覆层、增材制造等方面的研究。现任机械工程专业研究生第二党支部书记。主持交叉科研探索项目，曾参与国家973项目、国家国土资源部项目、国家自然科学基金等项目。以第一作者或通讯作者共发表SCI论文11篇，公开申请专利2项，出版专著1部，或省部级科技进步一等奖1项。担任Journal of Manufacturing Processes, Materials & Design, Journal of Alloys and Compounds等国际学术期刊审稿人。指导本科毕业论文3名，协助指导研究生。

 

14.张瑞英

女，1987年2月出生，河北定州人，工学博士，讲师，师资博士后。2011年毕业于河北科技大学材料成型及控制工程专业，获学士学位；2014年6月毕业于河北科技大学，获材料加工工程专业，工学硕士学位；2018年7月毕业于北京工业大学，获机械工程专业，工学博士学位；2016年12月至2017年12月前往德国勃兰登堡应用科技大学机械工程专业联合培养。2018年9月至2020年8月任教于北京电子科技职业学院机械工程学院，讲师；2020年9月至今任职于北京市安全生产工程技术研究院，师资博士后；2020年9月至今任教于北京石油化工学院机械工程学院。

从事焊接电弧物理、电弧增材制造、焊接制造创新工艺研究，兼任中国电工技术学会高级会员、中国机械工程学会高级会员。作为项目负责人承担国家自然科学基金青年项目1项、北京市博士后基金项目1项。作为项目骨干参与国家自然科学基金青年项目/面上项目、北京市自然科学基金面上项目等国家和省部级项目5项，公开发表学术论文20余篇，申获国家专利10余项。