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技術成熟度：技術突破 1.原理：結合磁浮列車極端運行工況，充分考慮運行環境的強磁場，深入研究機-電-磁耦合機制，精確調節磁體懸浮姿態，以實現超導磁體在液氮溫區（-196℃）自穩定懸浮。 2.創新點： （1）研發國產化低功耗懸浮控制模塊，能耗較進口設備降低35%； （2）突破-196℃環境下多系統協同控制技術，填補國內工程化應用空白。 3.應用場景： （1）高速磁浮列車靜懸試驗臺 （2）精密儀器運輸平臺 （3）航空航天地面測試裝備 4.應用案例：前期開發的自由度控制系統，已被合作團隊應用且效果較好。

相比于傳統的飛行機器人，跨介質仿生吸附機器人可長時間工作，并同時覆蓋水下和空中的運動范圍，這在探索基礎科學問題，研制具有潛在用途的高性能跨域航行器方面具有重要意義。

研究團隊多年來聚焦在濕環境下具有高延展性的扇貝足絲，克服了天然材料提取表征困難等技術難題，從扇貝足絲蛋白中首次報道了一種具有高延展性的纖維蛋白材料Sbp5-2，并聯合開展了材料組裝機制及應用研究，該研究加深了對蛋白基海洋生物材料組裝分子機制的認識，為未來開發具有自主知識產權的新型海洋生物醫用材料奠定了基礎。

研究團隊基于cGAMP設計制備了一種肺部仿生納米顆粒（PS-GAMP）來模擬流感病毒肺部感染，發現其能夠在不破壞肺部表面活性劑（PS）和肺泡上皮屏障（AEC）的情況下，激活AMs和AECs，促進疫苗產生高效的體液和CD8+ T細胞保護性免疫反應，以抵抗多種異型流感病毒的攻擊。研究結果提示AECs在產生廣泛的交叉保護以抵御各種流感病毒方面具有十分重要的作用，表明PS-GAMP可能是一種“通用”流感疫苗的潛在粘膜佐劑。

一種含通道的仿生結構及其電磁力訓練裝置和方法，屬于生物組織工程機生物醫療器械領域。本發明使用電磁場力訓練裝置在體外訓練含通道的、多功能和多系統的三維仿生結構。該通道在結構主體上呈兩端通孔、兩端盲孔或一端盲孔一端通孔狀態，通道之間相交、平行、共線或異面。本發明將仿生結構在電場、磁場或復合電磁場中訓練或脈動培養，使細胞在微流體通道中逐層定向排布。該結構至少含一種細胞；通道外壁、內壁或通道孔內至少分布有一種細胞。所述仿生結構主體為細胞和天然高分子水凝膠的混合物。所述多通可具備循環、神經和免疫功能。

一種欠驅動的仿生四足機器人，屬于仿生機器人領域，解決現 有仿生四足機器人腿部的質量和轉動慣量過大的問題，同時減小與地 面碰撞產生的能量損失，增加腿的柔順性。本發明由機身以及前左腿、 前右腿、后左腿、后右腿組件構成，前左腿、前右腿、后左腿和后右 腿組件的結構相同，前左腿、前右腿組件左右對稱、分別連接于機身 前部的左右兩側，后左腿、后右腿組件左右對稱、分別連接于機身后 部的左右兩側。本發明驅動電機都布置在機身上，減小了腿部的質量 和轉動慣量，提高機器人運動速度；通過拉線方式實現膝關節和踝關 節聯動，減小了主動電機的數量；腿部拉簧順應機構和踝關節處扭簧， 可以降低與地面碰撞帶來的能量損失，提高能量的利用效率。 

仿生飛烏賊軟體跨海空航行器首次提出軟體跨海空航行理念 仿生樣機自由在水下和空中穿梭航行，與麻省理工大學Media lab合作研究成果軟體跨海空航行器發表在機器人領域的頂級會議 International Conference on Robotics and Automation（ICRA 2019 第一作者）。鐵路隧道排水系統巡檢機器人根據鐵路隧道排水系統的實際環境，設計一款巡檢機器人，能夠在水下、水面、淤泥等復雜情況下行 走。巡檢機器人攜帶一個高清攝像頭，通過與機械臂的緊密配合，能夠對鐵路隧道排水系統的側溝、中 心溝，以及側旁的盲管入口進行有效的觀測。通過多傳感器融合技術實現巡檢機器人在復雜環境中作業， 并且實時傳輸攝像頭、傳感器等反饋的數據，為使用者提供隧道內部環境的檢測信息

一種欠驅動的仿生四足機器人，屬于仿生機器人領域，解決現有仿生四足機器人腿部的質量和轉動慣量過大的問題，同時減小與地面碰撞產生的能量損失，增加腿的柔順性。本發明由機身以及前左腿、前右腿、后左腿、后右腿組件構成，前左腿、前右腿、后左腿和后右腿組件的結構相同，前左腿、前右腿組件左右對稱、分別連接于機身前部的左右兩側，后左腿、后右腿組件左右對稱、分別連接于機身后部的左右兩側。本發明驅動電機都布置在機身上，減小了腿部的質量和轉動慣量，提高機器人運動速度；通過拉線方式實現膝關節和踝關節聯動，減小了主動電機的數量

多孔骨支架材料是修復骨缺損最有前景骨替代材料，但制約其臨床應用的瓶頸是支架深部骨再生能力，本研究在復習文獻，總結現有骨支架材料的優缺點的基礎上，提出仿生多孔復合骨支架材料的設想。自骨單位——哈弗斯系統結構特點得到啟發，從結構與成分仿生出發，結合現有的生物合金、水凝膠及陶瓷支架的優勢特點，設計了一種新型鎂合金/水凝膠/生物陶瓷復合骨支架。支架內部由力學強度較高的多孔鎂合金支架構成核心，支撐支架形態，可體內降解，且降解產物有助于成骨；支架其余部分由仿生多孔水凝膠/陶瓷復合骨支架填充，具有中央大孔和周圍放射層板狀孔隙結構（圖1）。該孔隙結構開放度高，骨傳導性強（圖2）；水凝膠/陶瓷支架可在體內降解，并模擬骨組織細胞外基質特點，為成骨細胞提供適宜的微環境（圖3）。新型仿生多孔鎂合金/水凝膠/生物陶瓷復合支架具有力學強度適宜，可體內降解，生物活性優良等特點，有望逐步取代現有的陶瓷或金屬骨支。

基于事件驅動方式的仿生視覺圖像傳感器，用于高速場景的拍攝 一、項目分類 關鍵核心技術突破、顯著效益成果轉化 二、成果簡介 隨著虛擬現實（VR）、增強現實（AR）和混合虛擬增強現實（MR）技術、自動駕駛、物聯網以及機器視覺等領域的飛速發展，對圖像傳感器的采集速度提出了更高的要求。傳統基于“幀”掃描形式的CMOS 或 CCD 圖像傳感器較難滿足高速運動物體的拍攝需求，若提高相機的圖像采集幀率，則需要采用高性能且結構復雜的模數轉換器，大量的圖像會帶來較大的數據冗余，此外，也會面臨功耗高的問題。 相比于傳統的光電和圖像傳感器，生物視網膜具有許多不可比擬的優勢。視網膜中的光感受器可根據外界光強的變化自適應調節增益，能夠感知超過 180dB 的光強范圍。另外，視網膜基于事件驅動式的采集方式，僅輸出場景中光強發生變化的信息，因而，能夠濾除低頻信息帶來的冗余。在信號處理和傳輸上，采用異步通信的方式，通過神經節細胞將光強信息轉換為時空脈沖信號，實現低功耗。 受到生物視網膜的啟發，研究人員提出了基于事件驅動方式的仿生視覺圖像傳感器，用于高速場景的拍攝。該類傳感器多采用對數像素電路作為光強探測單元，因其動態響應范圍寬，可隨機讀取。然而，對數電路在弱光環境下靈敏度低，幾乎沒有光響應，即仍然無法模仿視網膜弱光下的高靈敏度，除此之外，其輸出受到 (Fixed Pattern Noise，FPN)的影響，降低了圖像質量。 我們提出了一種兼容 CMOS 工藝的光敏二極管體偏置場效應晶體管器件(PD- body biased MOSFET，簡稱 PD-MOS)，其結構圖和等效電路如圖 1所示。 利用 PD 的感光特性以及 MOSFET 的正向襯底偏置效應實現集成光強探測及信號放大于一體的光電器件。該器件可解決對數電路在弱光下靈敏度低的問題，并且提出了一種明暗傳感器的方案以降低噪聲。設計成像測試方案并搭建靜態圖像采集測試系統，實現靜態顯示，通過 MTALAB 進行圖像恢復從而實現動態圖像顯示功能。   圖 1 (a) PD-MOS 器件結構及其 (b) 等效電路圖 經過商用 180nm CMOS 工藝流程制備后的器件概貌如圖 2 所示，圖 (a) 為三種不同像素設計的芯片實物圖，從上至下分別為環形結構、條形結構及對數像素電路，將其中的環形結構在顯微鏡下放大觀察可看到圖 (b) 所示的形貌，圖 (c) 為4個像素的顯微圖。   圖 2 (a) PD-MOS 成像陣列芯片的實物圖，(b) 環形結構芯片在顯微鏡下的放大圖以及 (c) 環形結構像素放大圖 上位機實時顯示效果如圖3所示，可以明顯看出兩根頭發相交。子圖 (a) 為暗態時的 100 幀平均灰度圖，子圖 (b) 為暗態時的曲面圖，子圖 (c) (e) (g) (i) 為光態下的圖，子圖 (d) (f) (h) (j) 為光態下的圖像數據減去暗態下圖像數據的降噪圖，可以發現在30nw/cm2 輻照度下已經出現頭發的輪廓，當輻照度繼續增加，頭發的輪廓越來越清晰，當輻照度達到 3mw/cm2，仍然可以看到頭發的輪廓。   圖 3 陣列芯片采集的圖像 不同于傳統計算機視覺系統的圖像采集方式，生物視覺系統的成像由視野場景中發生的事件觸發，且生物視網膜具有寬動態響應范圍、超低功耗以及異步傳輸等特點，這為仿生視覺系統的研究提供了全新的思路。隨著物聯網、自動駕駛以及安防等領域的快速發展，它們對高速動態圖像傳感器的需求也日益提升。近些年，針對這些需求，研究人員提出了一種用于采集高速動態信息的類視網膜相機，成為了一大熱點研究方向。類視網膜相機的工作原理模擬了生物視網膜事件驅動型的采集方式及異步型的傳輸模式，為動態視覺成像提供了硬件基礎。綜上，該類傳感器的研究具有十分重要的科研意義和深遠的經濟價值。