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成果簡介： 排爆機器人是排爆人員用于處置或銷毀爆炸可疑物的專用設備，以避免不必要的人員傷亡。可在多種復雜地形上排爆。主要用于代替排爆人員搬運、轉移爆炸可疑物品及其它有害危險品；代替排爆人員使用爆炸物銷毀器銷毀炸彈；代替現場安檢人員實地勘察，實時傳輸現場圖像；可配備散彈槍對犯罪分子進行攻擊；可配備探測器材檢查危險場所及危險物品。排爆機器人主要包括：行走機構及承載平臺、 多自由度機械手、定位與導航控制系統、信息傳輸與人機交互系統、輔助設備搭載與危險品處置系統。

成果簡介：主要用于完成危險地區爆炸物品搜索、抓取、放置引爆物等任務。機器人具有突出的運動能力，適應復雜野外地面，可以適應軟土、沙地、草地等多種地形，越障能力強；具有防雨、防風沙、抗振、抗低溫、適應高溫等能力，適應野外工作環境。排爆機器人具有超長冗余自由度手臂，可以抓取深坑、排爆罐取放物體、探查車底等特殊場合的需要，適應多種應用場合的需求。具有超高、大范圍光學搜索系統與齊全的多角度光學抓取觀察系統,可以適應大范圍的搜索任務與實現精確的抓取動作。具有狀態實時監控、故障報警、命令監控、故障自停、遙控重起等

產品詳細介紹

巨龍吸排泥橡膠軟管由耐磨介質的合成橡膠內膠層、多層夾布/簾子線/鋼絲纏繞增強層、耐天候耐磨性能良好的合成橡膠外膠層組成。 耐磨性高、連接密閉性強、耐疲勞、抗曲撓、安裝使用方便。 巨龍吸排泥橡膠軟管在1.5倍與規定的工作壓力下進行定壓實驗，無泄漏、局部鼓泡等其他異常現象。吸排泥橡膠軟管在管體變形試驗時，其長度和外徑變化率符合規定標準。

成果簡介：高效低成本VOCs回收系統主要用于石油化工等領域的有機氣體資源化回收治理。該系統分別采用了渦輪膨脹制冷技術和微通道深冷換熱技術。渦輪膨脹制冷技術制冷溫度低且效率高；微通道深冷技術能夠顯著提高換熱效率，在壓力僅降升高2~3倍的情況下，將Nu數提高6~8倍，回收率可達到99%以上，排放低于120mg/m3，同時可以降低系統能耗30%以上。與傳統的回

在化工生產過程中會有大量的低濃度的醋酸水溶液產生，由于醋酸與水相對揮發度較小，因此要從低濃度的醋酸水溶液中回收醋酸必須采用較高的精餾塔設備，而且能耗很大。本技術可以實現對低濃度醋酸水溶液的回收，通過針對不同的低濃度醋酸水溶液體系，可分別采用恒沸精餾、萃取、反應精餾等回收方案，最終既可以減少環境污染，又可以創造可觀的經濟價值。年處理10000噸低濃度醋酸，設備投資約150萬。主要設備包括：萃取塔、脫水塔、精制塔、貯罐等。

成果與項目的背景及主要用途： 本成果可以幫助企業降低生產成本，提高經濟效益和市場競爭能力。其技術 途徑是通過系統優化，降低企業的用能及原材料消耗，進而降低成本。可以起到 節能、減排、增效、降耗的綜合效果。 本成果以化工原理、化工熱力學、化工系統工程的原理和方法為基礎，以計 算機模擬、過程集成為技術手段，著眼于整個系統的優化，可以顯著降低企業的 能量消耗和物料消耗，降低生產成本。其特點是使用成熟設備的優化組合及優化 操作，通過加工過程的合理化及能量發生、利用、回收、輸送的合理化達到節能、 降耗、增效、減排的目的，技術成熟可靠。 大多數節能工作著眼于局部。例如，低溫熱回收只著眼于低溫熱怎樣回收， 本成果則通過系統優化設法將低溫熱降到最低，然后再考慮其回收；根據能量守 恒定律，低溫熱的降低，必然帶來外部能量供應的降低，因而，可以顯著降低外 部能來能量消耗，同時，將低溫熱回收系統的負荷降到最低。再如，精餾系統的 20天津大學科技成果選編 21 能量優化，單純考慮精餾塔系統節能是一個局部優化，但是，從整個裝置的角度 考慮精餾塔系統的能量優化則是一個整體優化，整體優化的節能效果會更顯著。 隨著過程系統工程和熱力學分析兩大理論的發展及其相互結合與滲透，產生 了過程系統節能的理論和方法，把節能工作推上了一個新的高度。 主要包括： 1. 化工裝置潛力分析與瓶頸診斷 2. 工藝系統優化 3. 化工能量系統分析與集成優化 4 Total Site 能量系統優化 該技術成果適用于各類過程工業過程，包括石油化工、煤化工、精細化工、 食品化工、制藥過程、鋼鐵、電力等，技術成熟可靠，沒有風險，投資回收期可 控制在 1 年以內，也可根據工廠要求控制在 3 年以內。 技術原理與工藝流程簡介： （1） 化工裝置潛力分析與瓶頸診斷 采用數學及計算機技術對現場采集的數據進行分析，修正模型參數，建立與 現場操作數據基本吻合的機理模型，尋求對工藝及設備的深刻理解，診斷系統及 設備的潛力和瓶頸。 通過計算機模擬與標定計算，診斷裝置與設備的潛力及存在的瓶頸因素，通 過少量的改造或操作優化，實現裝置擴產或節能。 （2） 工藝系統優化 反應系統：采用夾點技術，有效利用反應熱。對于吸熱反應，則實現有效供 熱。 精餾系統：優化精餾塔序列及回流比、采出量，采用夾點技術實現精餾塔內 部及外部能量系統的集成優化，以及多效精餾、熱泵精餾、隔壁精餾等技術的優 化運用。 換熱網絡優化：通過夾點技術分析節能潛力，優化換熱網絡。對冷系統和熱 系統采用。 設備強化：采用計算機模擬技術優化工藝操作及設備選型，通過選用高效分天津大學科技成果選編 離、換熱、蒸汽回收裝置實現設備強化。設備強化同時帶來最小換熱溫差的變化， 進而，通過夾點技術，實現設備強化后的反應系統、精餾系統及換熱網絡的再優 化。部分裝置的優化效果可達 40%以上。本技術若用于工藝包效果會更好。 （3） 化工能量系統分析與集成優化 含換熱網絡優化和蒸汽動力系統優化二項內容。通過夾點分析和換熱網絡優 化技術，實現對用熱及用冷過程的優化，對新過程，一般可節能 20?40%，對已 有過程，一般可節能 10?30%。蒸汽動力系統優化含鍋爐系統，蒸汽儲能，熱電 聯產，燃料系統等的優化，節能效果在 10?30%范圍。 （4） Total Site 能量系統優化 以夾點技術為核心，從各裝置的工藝優化入手，首先實現能量需求側的優化， 然后對各裝置進行夾點分析和換熱網絡優化，使能量回收達到最優，然后考慮各 裝置之間的能量優化，最后是公用工程系統的能量優化。最終，做到全系統的能 量優化。Total Site 能量系統優化是工廠能量優化的最佳解決方案，可顯著提高 系統能效。 技術水平及專利與獲獎情況： 該技術具有近 30 年的研究歷史，數千套裝置的工業實踐，是美國國家能源 署首推的過程工業節能減排先進技術。 本項目組自 2008 年與英國曼徹斯特大學過程集成中心（CPI）展開合作，在 近 20 年過程模擬優化研究基礎上，消化吸收 CPI 的過程集成技術，經過 10 余個 工廠，近 30 套不同工業裝置（涉及石油化工、煤化工、精細化工、食品工業、 制藥工業、電力等過程）的工業實踐，積累了豐富經驗。 優化過的典型工業過程有： 20 萬噸/年二甲醚裝置優化 60 萬噸/年煤制甲醇過程優化 10 萬噸/年水玻璃生產過程優化 10 萬噸/年白炭黑生產過程優化 2 萬噸/年大豆制油過程優化 2 萬噸/年大豆蛋白生產過程優化 22天津大學科技成果選編 120 萬方/天天然氣處理過程優化 150 萬噸/年常減壓裝置優化 20 萬噸/年催化裂化裝置優化 4 萬噸/年氣分及 MTBE 裝置優化 2 萬噸/年 HFC125 裝置優化 應用前景分析及效益預測： 系統優化的目標是降低能耗和企業的生產成本，同時，帶來節能減排的社會 效益。 節能減排勢在必行，系統優化是幫助企業提高技術水平，實現節能減排的有 效技術途徑。 應用領域：石油化工、煤化工、精細化工、食品、制藥、電力等行業 合作方式及條件：面議

本成果可以幫助企業降低生產成本，提高經濟效益和市場競爭能力。其技術途徑是通過系統優化，降低企業的用能及原材料消耗，進而降低成本。可以起到節能、減排、增效、降耗的綜合效果。本成果以化工原理、化工熱力學、化工系統工程的原理和方法為基礎，以計算機模擬、過程集成為技術手段，著眼于整個系統的優化，可以顯著降低企業的能量消耗和物料消耗，降低生產成本。其特點是使用成熟設備的優化組合及優化操作，通過加工過程的合理化及能量發生、利用、回收、輸送的合理化達到節能、降耗、增效、減排的目的，技術成熟可靠。大多數節能工作著眼于局部。例如，低溫熱回收只著眼于低溫熱怎樣回收，本成果則通過系統優化設法將低溫熱降到最低，然后再考慮其回收；根據能量守恒定律，低溫熱的降低，必然帶來外部能量供應的降低，因而，可以顯著降低外部能來能量消耗，同時，將低溫熱回收系統的負荷降到最低。再如，精餾系統的能量優化，單純考慮精餾塔系統節能是一個局部優化，但是，從整個裝置的角度考慮精餾塔系統的能量優化則是一個整體優化，整體優化的節能效果會更顯著。隨著過程系統工程和熱力學分析兩大理論的發展及其相互結合與滲透，產生了過程系統節能的理論和方法，把節能工作推上了一個新的高度。主要包括：1. 化工裝置潛力分析與瓶頸診斷2. 工藝系統優化3. 化工能量系統分析與集成優化4 Total Site能量系統優化該技術成果適用于各類過程工業過程，包括石油化工、煤化工、精細化工、食品化工、制藥過程、鋼鐵、電力等，技術成熟可靠，沒有風險，投資回收期可控制在1年以內，也可根據工廠要求控制在3年以內

項目背景及意義 國內外反恐排爆形式日趨嚴峻，一系列的惡性暴恐事件，對社會和國家造成重大損失。因此，研發專用于爆炸環境的應急處置特種機器人，代替人進入有爆炸可疑物的危險場所中，通過場外人員的遙操作實時控制，完成對現場的搜索、探測和對可疑物的處理，減少排爆人員的傷亡。研究基于遙操作技術的排爆機器人操作方法，提高機器人的操作性能，增加排爆的成功率。同時，機器人的研制將帶動相關行業領域自主創新和技術進步，提升我國排爆機器人裝備在國際市場的核心競爭力，推動經濟轉型升級。 項目展示及介紹 本單位開發的遙操作排爆機器人由兩部分組成：實物樣機和控制系統，樣機由機械臂、運動平臺、控制箱組成；控制系統由操作人員的控制端和車載機械臂的執行端組成。樣機機械臂由4+1個自由度組成，用于完成可疑爆炸物的抓取；履帶型移動平臺保證排爆機器人可以安全可靠到達操作環境，控制箱是控制排爆機器人各關節的“手柄”，通過控制面板上的旋鈕、按鍵等控件完成排爆任務。排爆機器人樣機是軀干、控制系統是大腦、控制方式是思維策略、通訊方式是神經，其中控制系統是本設備的研究重點。 本套設備選用國產控制器作為控制端和車載端的控制核心；選用無線通訊設備保證機器人可以在距操作者八百米仍可以正常工作；選用推桿和旋鈕保證操作簡便，控制可靠。使用上位機軟件進行程序編寫，通訊和控制方式主要是串口和CAN。 項目特點： 遙操作控制 排爆機器人采用的遙控操作方式，由操作人員在遠端控制臺控制機器人執行相關排爆操作，然后控制信號經遠距離無線通訊系統傳遞給機器人機載接收機，進入控制器，控制機器人本體的機構運動，通信內容包括數據、視頻、音頻信息。 遙操作技術將排爆人員從危險的環境中解放出來，對于保護排爆人員人身安全具有重要意義。遙操作技術克服了傳統線纜操作的局限性，可以保證一定的數據穿透能力。 多傳感器信息融合 排爆機器人的工作環境較為惡劣現場非傳統結構化已知空間，在機身及機械臂上安裝了較多的傳感器，用于檢測機體及外部環境信息。融合多傳感器采集到的信息，無損、安全傳送給遠端操作人員，為操作人員提供準確可靠的現場信息。提高排爆的成功概率。 排爆機械臂運動控制研究 此部分研究主要包括排爆機械臂運動學及動力學特性分析、排爆機械臂運動控制算法研究等。此部分的研究難點在于機械臂逆運動學的實時分析和多自由度機械臂末端運動的精確控制。 主要技術指標：