“制造基礎技術與關鍵部件”重點專項2020年度項目申報指南

2020-03-25 11:41:00
科技部辦公廳
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“制造基礎技術與關鍵部件”重點專項2020年度項目申報指南 



為落實《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020年)》《國家創新驅動發展戰略綱要》和《中國制造2025》等規劃, 國家重點研發計劃啟動實施 “制造基礎技術與關鍵部件”重點專項。根據本重點專項實施方案的部署,編制2020年度項目指南。 

本重點專項總體目標是:以高速精密重載智能軸承、高端液壓與密封件、高性能齒輪傳動及系統、先進傳感器、高端儀器儀表以及先進鑄造、清潔熱處理、表面工程、清潔切削等基礎工藝為重點,著力開展基礎前沿技術研究,突破一批行業共性關鍵技術,提升基礎保障能力。加強基礎數據庫、工業性驗證平臺、核心技術標準研究,為提升關鍵部件和基礎工藝的技術水平奠定堅實基礎。

通過本專項的實施,進一步夯實制造技術基礎,掌握關鍵基礎件、基礎制造工藝、先進傳感器和高端儀器儀表的核心技術,提高基礎制造技術和關鍵部件行業的自主創新能力;大幅度提高交通、航空航天、數控機床、盾構設備、農業機械、重型礦山設備、新能源裝備等重點領域和重大成套裝備自主配套能力,強有力地支撐制造業轉型升級。  

本重點專項按照產業鏈部署創新鏈的要求,從基礎前沿技術、共性關鍵技術、示范應用三個層面,圍繞關鍵基礎件、基礎制造工藝、先進傳感器、高端儀器儀表和基礎技術保障五個方向部署實施。專項實施周期為5年(2018—2022年)。

2020年指南在五個方向,按照基礎前沿技術類、共性關鍵技術類和示范應用類,擬啟動33個項目,安排國撥經費總概算約5億元。為充分調動社會資源投入制造基礎技術與關鍵部件的技術創新,在配套經費方面,共性關鍵技術類項目,配套經費與國撥經費比例不低于1:1;示范應用類項目,配套經費與國撥經費比例不低于2:1。鼓勵產學研團隊聯合申報,要求由企業牽頭申報的項 目已在考核指標后明確。

項目統一按指南二級標題(如1.1)的研究方向申報。每個研究方向擬支持項目數為1~2項,實施周期不超過3年。申報項目的研究內容必須涵蓋二級標題下指南所列的全部研究內容和考核指標?;A研究類項目,每個項目下設課題數不超過4個,項目參研單位不超過6個;共性關鍵技術類和示范應用類項目下設課題數不超過5個,項目參研單位不超過10個。項目設1名項目負責人,項目中每個課題設1名課題負責人。 

指南中“擬支持數為1~2項”是指:在同一研究方向下,當出現申報項目評審結果前兩位評價相近、技術路線明顯不同的情況時,可同時支持這2個項目。2個項目將采取分兩個階段支持的方式。第一階段完成后將對2個項目執行情況進行評估,根據評估結果確定后續支持方式。 


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 基礎研究類


1.1先進輪轂電機軸承單元設計理論與方法

研究內容:研究同步輪轂電機軸承單元設計理論與方法;研究輪轂電機動態載荷傳遞路徑及軸承動靜剛度服役性能演變特性;研究軸承單元表面潤滑增效與表面創成設計方法;研究軸承單元主動散熱系統及熱管理方法;研究軸承單元可靠性設計及性能評價。 

考核指標:開發軸承單元設計方法及軟件1套,研制軸承原理樣機,研制輪轂電機軸承單元原理樣機1臺,最大扭矩≥800Nm,平均溫度≤100℃;軸承單元設計壽命1×10km,運行過程軸承打滑條件下的摩擦系數降低20%以上,開展動力熱循環耐久性、機械沖擊和振動等相關耐久性試驗;申請發明專利≥3項。

1.2MEMS高能量密度電池前沿技術

研究內容:研究硅基MEMS薄膜鋰離子電池的電化學—力— 熱多場模型和多層膜材料參數在線提取方法;研究電極與電解質界面原位表征方法和低阻抗、高穩定界面構筑技術;研究高性能電池材料、結構、制備工藝與高可靠性封裝技術;研制出硅基MEMS薄膜鋰離子電池原型,在工業現場無線傳感網節點試驗驗證。

考核指標:多層膜材料參數在線提取結果與實驗結果對比誤差≤15%;電池尺寸≤2mm×2mm,能量密度≥2mWh/cm;循環穩定性≥5000次@100%放電;工作溫度-40℃~300℃;申請發明專利≥3項。

1.3光學元件亞表面缺陷原位測量基礎理論與方法

研究內容:研究光學元件亞表面缺陷非接觸無輻射原位顯微測量原理與方法,缺陷測量誤差與不確定度評估方法;突破亞表面層疊缺陷分離與定位、缺陷深度定位非線性補償及動態校正、亞表面損傷評估等關鍵技術;研制光學元件亞表面缺陷原位測量樣機,開展應用驗證。

考核指標:可測最大面尺寸1000mm×1000mm,橫向分辨力 ≤150nm,深度定位精度≤1μm,最大檢測深度≥100μm;缺陷檢測識別率≥90%;申請發明專利≥5項。



2

共性關鍵技術類 


2.1高剛度超精密靜壓軸承關鍵技術 

研究內容:研究靜壓軸承精準流固耦合與潤滑技術;研究高剛度超精密靜壓軸承結構創新與軸承設計方法;研究高性能靜壓軸承關鍵性能測試技術;研究靜壓軸承支承精密運動部件系統集成方法與性能調控;原理樣機在超精密數控機床、精密實驗儀器或空間模擬器等高端裝備中應用驗證。 

考核指標:研制出高剛度超精密靜壓軸承原理樣機及其回轉精度、工作剛度測試裝置,軸承回轉精度≤0.05μm,測量誤差≤0.01μm,工作剛度≥150N/μm,測量誤差≤10N/μm;不同場景樣機≥3臺;申請發明專利數≥3項,制定技術規范≥2項。 

有關說明:由企業牽頭申報。 

2.2高端軸承狀態監測與健康管理技術 

研究內容:研究軸承監測大數據完備獲取與質量保障技術;研究多源信息融合與運行狀態動態監測技術;研究軸承故障信息智能表征與多故障模式深度識別技術;研究數模驅動的軸承服役壽命預測與性能評估技術;研發軸承故障診斷系統;在數控機床、風電、水電、軌道交通等至少2個典型行業中應用驗證。

考核指標:開發軸承遠程監控軟件1套,具備軸承狀態監測指標不低于10個,具有早期故障預警、智能故障診斷、故障趨勢預測、維修決策支持、動態備件管理等功能;軟件對于軸承早期故障監測的漏報率和誤報率≤10%,典型故障確診率≥95%。

有關說明:由企業牽頭申報。

2.3高性能電機絕緣軸承技術

研究內容:研究高性能電機絕緣軸承優化設計方法;研究軸承疲勞磨損與軸電流損傷交互作用機制,以及性能退化損傷機理;研究微米級精度的高密度絕緣涂層技術;研究鍍膜工藝、帶絕緣涂層軸承套圈加工技術;研究軸承絕緣性能及壽命試驗驗證技術, 開發相關試驗裝備;研究成果在軌道交通或風力發電機上等應用驗證。

考核指標:軸承精度達到P5級;交流極限耐壓值:50Hz,≥ 2000V;涂層最大沖擊功≥5.4J,工作溫度范圍:-40℃~+150℃;試驗裝備滿足50mm~100mm 內徑軸承測試要求;軸承試驗技術規范≥3項,申請發明專利≥3項。                                                                  

有關說明:由企業牽頭申報。

2.4高溫高壓石化承壓密封件性能檢測評價關鍵技術

研究內容:針對高溫、高壓苛刻環境,研究密封性能演化機制及泄漏模型;研究密封件特征參量表征、性能檢測及評價方法;研究典型密封件加速試驗方法及壽命預測技術;研制密封件綜合性能測試裝置。 

考核指標:研制出密封件綜合性能檢測裝置,最高工作溫度 ≥900℃,最高工作壓力≥20MPa,具備測試熱態機械性能、密封性能、吹出性能等;密封件特征參數數據庫涵蓋密封件類型≥10種;申請發明專利≥3項,制定標準≥2項。

有關說明:由企業牽頭申報。 

2.5高線速度輕量化齒輪傳動系統關鍵技術 

研究內容:研究高線速度齒輪傳動系統動力學優化技術;研究傳動系統正向設計方法、齒輪齒面高性能復合修形方法;研究傳動系統油氣混合潤滑特性與強制潤滑技術;研究高強度齒輪材料改性與表面強化技術;研究齒輪箱輕量化關鍵技術,在航空領域或透平機等重大技術裝備應用驗證。 

考核指標:研制輕量化高速齒輪傳動系統,形成設計軟件1套,重量較原有系統減輕5%以上,強度較原有系統提升10%以上,高線速度≥110m/s,單級傳動效率≥98.5%;申請發明專利≥2項,制定技術標準或規范≥2項。 

有關說明:由企業牽頭申報。 

2.6高性能小模數齒輪傳動設計制造關鍵技術

研究內容:研究高性能小模數齒輪傳動系統正向設計及減振降噪關鍵技術;研究小模數齒輪高效精密加工工藝;研究粉末冶金齒輪模具設計制造關鍵技術;研究小模數齒輪檢測關鍵技術;研究小模數齒輪疲勞試驗和評價技術,建立小模數齒輪材料疲勞強度基礎數據庫;在通信、機器人或其他裝備中開展應用驗證。

考核指標:開發小模數齒輪(模數≤1mm)傳動系統設計分析軟件1套,傳動類型≥3種;齒輪成型精度不低于國標7級;申請發明專利≥2項,制定技術標準或規范≥2項。

有關說明:由企業牽頭申報。

2.7大型鈦合金復雜結構件精密鑄造技術

研究內容:研究大體積、高純、高均質鈦合金錠的真空感應熔煉控制技術;研究大型鈦合金構件熔模精密鑄造技術、缺陷形成機理與性能調控方法;研究鑄造過程高精度有限元模擬與缺陷和變形預測技術;研究短流程綠色精密鑄造技術;在航空航天或航海等領域應用驗證。 

考核指標:典型鈦合金薄壁鑄造件輪廓尺寸≥2000mm,70%區域的壁厚≤3mm,壁厚公差≤±0.5mm;變形量≤1.5mm/1000mm, 關鍵尺寸精度≤CT6級;表面粗糙度Ra≤3.2μm;內部冶金質量達到GJB2896A-2007I類B級;抗拉強度≥900MPa,延伸率≥8%;鑄錠主元素同錠差≤±0.3% (wt%);申請發明專利≥2項。 

有關說明:由企業牽頭申報。 

2.8基礎制造熱加工工藝數據庫

研究內容:研究鑄造、鍛壓、焊接、熱處理等多種加工工藝數據獲取方法,建立熱加工材料—工藝—組織—性能多維度數據信息平臺,形成高效工藝采集、管理系統;研發智能化全過程宏微觀數值模擬與組織性能預測仿真平臺,采集、整合工藝設計及計算數據,提供工藝設計數據分析及優化方案;建立基礎制造工藝技術數據庫,開發基于云服務數據共享平臺。

考核指標:仿真平臺1套;工藝技術數據系統1套,數據庫的數據子集≥60個,數據量≥100萬條;云服務數據共享平臺在機械、汽車或航空等領域應用驗證,其中1個行業覆蓋不少于2種制造工藝。 

有關說明:由企業牽頭申報。 

2.9大面積柔性襯底微納傳感器關鍵技術

研究內容:研究大面積柔性襯底設計和控調方法;研究有機柔性襯底功能結構圖案化工藝,研究襯底上多種金屬和介質薄膜一體化微納集成制造;研究金屬基柔性襯底成型技術,金屬復合柔性襯底與敏感單元異質集成技術;研制高性能柔性應變、溫度和加速度傳感器,并在重大技術裝備、工業機器人或軸承狀態監測應用驗證。

考核指標:柔性襯底直徑≥100mm;金屬復合柔性襯底彎曲曲率半徑≤20mm,熱膨脹各向異性比1~3可調;有機柔性襯底厚度不均勻性≤2%,圖案分辨率優于50nm,彎折可靠性≥10 次;應變靈敏度≥1.5mV/V,溫度測量誤差≤±1.5%FS,加速度靈敏度≥100mV/g;申請發明專利≥3項。 

有關說明:由企業牽頭申報。

2.10硅基氣體敏感薄膜兼容制造關鍵技術及平臺

研究內容:研究硅基MEMS氣體傳感器納米敏感材料與微加熱板的集成工藝;研究薄膜材料熱學特性測試技術;研究低功耗、陣列傳感器單元加工技術;研究晶圓級傳感器芯片封裝測試技術;研究氣體傳感器設計、制造、封裝等關鍵技術,實現應用驗證。

考核指標:圓片直徑≥150mm;傳感器持續工作功耗≤30mW;在室溫環境、1標準大氣壓及空氣背景下的氣體傳感器檢測下限:硫化氫≤20ppb,甲醛≤70ppb,氫氣≤50ppm;申請發明專利≥3項。

有關說明:由企業牽頭申報。 

2.11硅基MEMS壓電薄膜關鍵技術 

研究內容:研究高聲速高壓電系數的摻雜工藝;研究壓電薄膜制備工藝和薄膜參數測試技術;研究壓電薄膜器件設計及制造技術;研制硅基MEMS壓電薄膜射頻諧振器(FBAR)、濾波器、超聲換能器,實現應用驗證。

考核指標:壓電薄膜厚度至少可達2μm,厚度誤差≤±0.2% (1σ),薄膜應力≤150MPa;諧振器優值(k ·Q)≥200;濾波器t帶寬≥4%中心頻率,插入損耗≤2.0dB;超聲換能器諧振頻率≥10MHz,靈敏度≥10μV/Pa;申請發明專利≥3項,制定規范或標準≥3項。 

有關說明:由企業牽頭申報。

2.12工業微納傳感器可靠性關鍵技術及平臺

研究內容:研究微納傳感器芯片及封裝材料和結構的力學、熱學及力—電耦合特性等原位測試技術;研究材料特性、工藝參數和器件結構對微納傳感器可靠性的影響;研究微納傳感器典型失效類型和故障分析方法;研究表征微納傳感器典型失效類型的特征測試結構和試驗驗證技術;研究加速老化試驗方法和工業微納傳感器可靠性評價方法。

考核指標:多應力下微納傳感器退化機理模型≥5個,可靠性模型誤差≤±5%;測試平臺真空高溫環境下微結構振動頻率分辨率≤0.1%,位移分辨率≤0.05μm,溫度分辨率≤0.1℃,空間分辨率≤3μm;制定可靠性評價標準≥1項,測試規范≥1項。

有關說明:由企業牽頭申報。

2.13液體檢測微流控傳感器與系統

研究內容:研究液體樣本采集、預處理的微流體控制技術;研究基于適配體的高靈敏檢測技術;研究微納尺度熱塑材料微流體芯片高速加工技術;研究材料表面功能化處理技術;研究微弱信號的電路處理設計技術;研發智能檢測系統,開展環境現場的應用驗證。 

考核指標:傳感系統同時可測化學需氧量、磷酸鹽、氨氮、重金屬等8項以上水質目標物,整機可便攜應用,重金屬離子檢測限≤0.02mg/mL;傳感系統同時可測生物標志物數量≥15種,蛋白標志物檢測限≤0.1pg/mL;申請發明專利≥3項。

有關說明:由企業牽頭申報。

2.14高性能MEMS高溫溫度傳感器關鍵技術 

研究內容:研究薄膜溫度傳感器結構設計和加工工藝;研究曲面襯底上薄膜材料熱電特性、快速響應敏感單元設計技術;研究高溫溫度傳感器設計、制造、測試以及耐腐蝕、抗老化等可靠性關鍵技術。研制高性能MEMS高溫溫度傳感器,并在航空航天、石油化工或鋼鐵冶金行業應用驗證。 

考核指標:曲面襯底溫度傳感器測量范圍-60℃~1800℃,誤差≤±1.5%FS,響應時間≤10ms;薄膜溫度傳感器測量范圍-40℃~1000℃,誤差≤±0.4%FS(400℃~1000℃),響應時間≤1μs;申請發明專利≥3項。 

有關說明:由企業牽頭申報。

2.15高動態過程儀表及其原位校準技術

研究內容:研究生產過程儀表動態測量理論與方法;研究服役工況對儀表動態特性影響規律及動態性能評估方法;研究原位校準及動態測量不確定度評估方法;研制高動態流量、壓力、控制閥等儀表及原位校準和性能評估輔助裝置,在石化或油氣運輸等領域試驗驗證。

考核指標:建立高動態過程儀表動態測量不確定度評估方法;原位動態流量校準上升時間≤0.5s,誤差≤5%;原位動態壓力校準頻率≥2500Hz,誤差≤4%;高端控制閥壓力檢測誤差≤0.3%, 行程檢測誤差≤0.3%;申請發明專利≥3項。 

有關說明:由企業牽頭申報。

2.16高性能光波探測器核心技術

研究內容:研究長波紅外焦平面探測器、紫外光和可見光聯合探測器,以及超表面太赫茲反射器的設計及制造方法;研究探測器和反射器性能測試技術及裝置;研制高性能長波紅外探測器、紫外—可見光探測器和太赫茲光學反射器,在工業探測領域試驗驗證。 

考核指標:紅外探測響應波長范圍10μm~16μm,峰值波長噪聲等效溫差≤15mK,電流譜系統空間分辨率≤1.0μm;紫外—可見光探測響應波長范圍0.2μm~1.0μm,光響應非均勻性≤±3%;太赫茲光學反射相位覆蓋≥270°,適用頻段范圍≥0.8THz~1.7THz;申請發明專利≥3項。

有關說明:由企業牽頭申報。 

2.17儀器儀表智能運維及性能測試平臺 

研究內容:研究儀器儀表狀態參數動態監測、運行特征智能識別、故障表征、預測性維護等技術,研制儀器儀表智能運維平臺;研究儀器儀表性能測試和評定方法、多應力可靠性仿真分析和試驗驗證、異構數據快速接入等技術,研制工業性試驗驗證平臺,在典型流程行業應用驗證。

考核指標:儀器儀表故障漏報率和誤報率≤5%,產品性能衰減預測精度≥80%;平臺具備溫度、壓力、流量、物位等10種以上典型智能工業儀器儀表性能和功能測試能力;可靠性數據庫覆蓋50種以上儀器儀表,數據量100萬個以上;申請發明專利≥2項,制定國際或國家標準≥3項。

有關說明:由企業牽頭申報。

2.18工控系統安全可信關鍵技術 

研究內容:研究可信啟動、動態度量和關鍵數據防篡改等工控系統安全可信基礎理論與方法;研究云—邊—端協同場景下設備、控制、網絡、數據、應用等的安全協同機制,建立智能網聯安全架構下的工控安全風險評估方法和協同防護策略;在流程工業開展應用驗證。

考核指標:建立1套面向工控系統主動免疫的可信計算體系架構,覆蓋可信計算環境、可信邊界和可信網絡,實現控制器級可信啟動、動態度量及關鍵數據防篡改;建立云—邊—端協同體系下工控安全監測與態勢感知方法,支持5種以上典型工控設備接入;研發3種以上安全可信工業控制設備和系統樣機。

有關說明:由企業牽頭申報。

3

示范應用類 


3.1高性能減速器軸承關鍵技術及工業驗證平臺

研究內容:研究減速器軸承高精度及長壽命關鍵技術;研究軸承性能及壽命試驗驗證技術,開發相關裝備;搭建工業性驗證平臺,開展系列產品的壽命、摩擦力矩、振動、溫升等性能試驗;在高精度機器人傳動、高動態伺服系統等示范應用。

考核指標:RV減速器軸承精度達到P4級,試驗壽命≥7000h;諧波減速器軸承精度達到P4級,試驗壽命≥8000h;平臺具備80mm~260mm 內徑軸承測試能力;示范應用產品≥2類;申請發明專利≥3項,制定標準或規范≥2項。

有關說明:由企業牽頭申報。 

3.2閥口獨立控制型大流量液壓閥關鍵技術示范應用

研究內容:研究閥口獨立控制型大流量液壓閥構型與控制原理,研究壓力、溫度、閥芯位移等狀態參數的高精度測量原理與集成化設計制造技術;研究閥口獨立控制系統流量分配、負載適應性控制等技術,實現閥芯位移閉環及壓力流量復合控制,集成電控與總線通信模塊;在工程機械或礦山設備等重載裝備上實現示范應用。

考核指標:閥口獨立控制型液壓閥額定流量≥200L/min,額定壓力≥35MPa,先導級頻響≥15Hz,壓力測量誤差≤0.5%,溫度測量誤差≤0.5%,閥芯位移測量誤差≤0.2%,耐久性試驗次數≥1×10 次,示范應用裝備種類≥2類,申請發明專利≥3項。

有關說明:由企業牽頭申報。 

3.3高壓重載四象限液壓泵關鍵技術示范應用

研究內容:研究高壓重載四象限液壓泵配流原理與機構設計技術;研究變排量機構高頻響高魯棒性控制技術;研究脈動抑制與減振降噪設計技術;研究高功率密度液壓泵/馬達旋轉組件制造工藝和精密裝配技術;研究能量高效回收與釋放動態調節技術;在大型重載工程機械示范應用。 

考核指標:高壓重載四象限液壓泵排量≥100mL/r,額定壓力 ≥35MPa,響應時間≤100ms,能量回收率≥50%,壽命≥8000h,示范應用企業≥2家,申請發明專利≥3項。

有關說明:由企業牽頭申報。

3.4多相介質高參數機械密封件關鍵技術示范應用 

研究內容:研究超高轉速干氣密封氣膜穩定性、窄端面槽型結構設計技術、智能監測與試驗技術;研究端面密封混相潤滑膜膜壓特性、影響因素,表面膜改性及混相介質試驗技術,在大型石化或海工裝備等示范應用。

考核指標:干氣密封轉速≥40000r/min,壓力≥4MPa,壽命≥8000h;密封端面磨損量監測準確度≥70%;多相介質端面密封壓力≥15MPa,壽命≥10000h,適用于氣體含量0~97%;示范應用裝備≥2類;申請發明專利≥4項,制定技術標準≥2項。

有關說明:由企業牽頭申報。

3.5高可靠齒輪箱關鍵技術示范應用 

研究內容:研究能源裝備齒輪箱的高可靠性設計方法;研究大功率行星傳動功率多分流組合均載技術、高承載齒形設計與優化技術、組合動靜壓專用軸承新結構;研究齒輪箱試驗與健康監測技術;在核電裝備或其他能源裝備示范應用。

考核指標:齒輪箱額定功率≥6000kW,傳動效率≥98%;示范應用≥3套;申請發明專利≥2項,制定試驗與健康監測相關技術標準或規范≥2項。

有關說明:由企業牽頭申報。 

3.6高性能錐齒輪傳動關鍵技術示范應用 

研究內容:研究弧齒錐齒輪傳動系統動力學優化技術、嚙合齒面宏微觀主動設計與傳動效率提升技術;研究錐齒輪復雜齒面高效切齒和精密磨齒數字化仿真及軟件;研究錐齒輪疲勞壽命加速試驗關鍵技術及裝備,并在航空或車輛等領域示范應用。

考核指標:開發弧齒錐齒輪設計及加工軟件1套;弧齒錐齒輪加工精度高于5級,傳動效率≥96%;研制出疲勞壽命試驗臺1套;示范應用企業≥2家;申請發明專利≥2項。

有關說明:由企業牽頭申報。

3.7模具高效清潔熱處理技術示范應用 

研究內容:研究模具真空熱處理應力和變形演變規律、數值模擬技術;研究模具激光熱處理強化和多層物理氣相沉積(PVD)強化機理及基礎工藝;研究大型汽車覆蓋件模具激光強化技術和裝備;研究精密模具多元多層PVD鍍膜技術及裝備;在模具制造行業示范應用。

考核指標:大型汽車覆蓋件模具激光強化淬硬層深≥0.5mm, 硬度≥800HV;精密模具PVD鍍膜硬度≥2500HV,抗氧化溫度≥1000℃;裝備強化/鍍膜硬度的均勻性在5%以內;模具沖擊韌性提高30%;申請發明專利≥4項。

有關說明:由企業牽頭申報。 

3.8細長孔零件化學氣相沉積涂覆關鍵技術示范應用

研究內容:研究高溫運行合金部件超長超細內孔化學氣相沉積(CVD)滲層的催滲機理及動力學;研究高溫合金超長超細內孔CVD涂覆關鍵技術與裝備;研究涂層工藝對其組織結構、成分、厚度及熱應力的影響機制和調控規律;研究涂層的抗高溫氧化和熱腐蝕性能,建立性能評價方法和技術標準;在航空發動機或燃氣輪機等典型部件示范應用。

考核指標:高溫合金CVD涂覆裝備溫度范圍700℃~1050℃,壓力范圍5×10Pa~9×10Pa;部件涂層厚度≥10μm,涂層連續均勻,應涂覆區域的涂覆率≥95%,在2家以上企業完成三類典型零部件涂覆的示范應用;申請發明專利≥3項,制定技術標準或規范≥2項。 

有關說明:由企業牽頭申報。

3.9清潔切削成套技術與示范應用

研究內容:研究集成高速干切削成套工藝、裝備、刀具及智能化支持系統;研究微量潤滑裝置、低噪音智能噴嘴、低成本環??山到鉂櫥推芬约芭c機床系統集成的微量潤滑切削成套技術;開發新型水溶性切削液配方,研究新型水溶性切削液的添加劑合成及清潔生產、使用工藝、可持續性回收再利用的成套技術;在航空航天或汽車等領域示范應用。

考核指標:微量潤滑機床周邊懸浮顆粒物濃度小于0.5mg/m;制備出兩種以上切削液,其使用壽命在抗劣化技術協同下,達到2年以上;切削液無害化回收處理能力:切削液回收率≥90%,雜質及微生物去除率≥99%,濃度及PH值保持率≥95%,殺菌率≥99.99%;在3家以上企業完成批量典型零部件清潔切削工藝的示范應用;申請發明專利≥3項,制定技術標準或規范≥2項。

有關說明:由企業牽頭申報。

3.10大型復雜高光零部件三維測量技術示范應用

研究內容:研究復雜高光零部件高速高精度三維測量方法;研究大尺寸弱紋理點云拼接、大尺寸小加工余量分析與優化、視覺輔助裝夾與定位等技術;研制高速投射器件、三維測量和余量分析軟件及工程化樣機;在航空航天和汽車制造領域示范應用。

考核指標:復雜半透明/多次反光型面三維點云數據完整率≥99%;單視場測量時間≤1s,單視場數據點數≥200萬點,三維坐標測量不確定度優于0.08mm@4m×2m×0.5m,測量時間≤1h@4m×2m×0.5m;具備虛擬劃線和指導裝夾定位能力;示范應用零部件≥2類;申請發明專利≥5項,制定技術標準≥2項。

有關說明:由企業牽頭申報。

3.11高轉速葉片在線故障監測與診斷技術示范應用

研究內容:研究重大裝備高轉速葉片典型故障表征、預測性維護模型、壽命預測等關鍵技術;研發傳感器、信號處理與虛擬測量模塊;研制葉片高轉速的重大裝備在線智能運維分析系統;在汽輪機或燃氣輪機等重大裝備示范應用。

考核指標:多型傳感器響應帶寬范圍200kHz~10MHz,最高耐溫1300℃;振動位移測量精度≤10μm,振動頻率測量精度≤1Hz;間隙測量精度≤1%;葉片故障預判準確率≥90%,壽命預測準確率≥80%,形成涵蓋裂紋、碰摩、沖擊等5種以上故障模型的數據庫;示范應用裝備≥2類;申請發明專利≥3項,制定標準或規范≥2項。 

有關說明:由企業牽頭申報。

3.12智能控制設備安全一體化關鍵技術示范應用

研究內容:研究智能控制設備功能安全和信息安全一體化基礎理論和方法;研究控制器安全和非安信道隔離通信協議、安全一體化控制與組態等技術;研究智能控制安全一體化風險評估建模、安全功能執行有效性和時效性測試等技術;研制安全一體化控制器,開發安全一體化測試工具和測試驗證系統;在典型危險流程工業示范應用。 

考核指標:安全控制器的功能安全完整性達到SIL3級,信息安全達到SL2級;系統整體診斷覆蓋率≥90%,IO單通道診斷覆蓋率≥99%;支持安全和非安全輸入輸出模塊,千兆以太網IO安全總線,以及工業互聯網無線接入控制和通信加密;示范應用控制設備≥2類;申請發明專利≥2項,制定標準或規范≥2項。

有關說明:由企業牽頭申報。                                  




“智能機器人”重點專項2020年度項目申報指南


為落實《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020  年)》和《中國制造2025》等規劃,國家重點研發計劃啟動實施“智能機器人”重點專項。根據本重點專項實施方案的部署,現發布2020 年度項目指南。

本重點專項總體目標是:突破新型機構/材料/驅動/傳感/控制與仿生、智能機器人學習與認知、人機自然交互與協作共融等重大基礎前沿技術,加強機器人與新一代信息技術的融合,為提升我國機器人智能水平進行基礎前沿技術儲備;建立互助協作型、人體行為增強型等新一代機器人驗證平臺,搶占新一代機器人的技術制高點;攻克高性能機器人核心零部件、機器人專用傳感器、機器人軟件、測試/安全與可靠性等共性關鍵技術,提升國產機器人的國際競爭力;攻克基于外部感知的機器人智能作業技術、新型工業機器人等關鍵技術,創新應用領域,推進國產工業機器人的產業化進程;突破服務機器人行為輔助技術、云端在線服務及平臺技術,創新服務領域和商業模式,培育服務機器人新興產業;攻克特殊環境服役機器人和醫療/康復機器人關鍵技術,深化我國特種機器人的工程化應用。本重點專項協同標準體系建設、技術驗證平臺與系統建設、典型應用示范,加速推進我國智能機器人技術與產業的快速發展。

本重點專項按照“圍繞產業鏈,部署創新鏈”的要求,從機器人基礎前沿理論、共性技術、關鍵技術與裝備、應用示范四個層次,圍繞智能機器人基礎前沿技術、新一代機器人、關鍵共性技術、工業機器人、服務機器人、特種機器人六個方向部署實施。專項實施周期為5 年(2017—2021 年)。

2020年,按照基礎研究類啟動不少于11 個項目,擬安排國撥經費總概算約6600 萬元。項目申報統一按指南一級標題的研究方向進行。除特殊說明外,擬支持項目數均為1~2 項。項目實施周期不超過3 年。申報項目的研究內容須涵蓋該一級標題下指南所列的全部考核指標。項目下設課題數不超過4 個,參加單位總數不超過6 家。項目設1名項目負責人,項目中每個課題設1名課題負責人。

指南中“擬支持項目數為 1~2 項”是指:在同一研究方向下, 當出現申報項目評審結果前兩位評價相近、技術路線明顯不同的情況時,可同時支持這2 個項目。2 個項目將采取分兩個階段支持的方式,第一階段完成后將對2 個項目執行情況進行評估,根據評估結果確定后續支持方式。


1

基于編織/折展原理的機器人結構功能一體化設計


研究內容:面向高集成性、高環境適應性機器人前沿技術,研 究基于編織折展結構的非關節式機器人設計技術,探索基于智能材料的變剛度、變形狀、變尺寸的驅動機理,連續穩定性調控機制及實現方法;研制結構功能一體化機器人原理樣機,可基于單一結構,實現機器人整體運動、抓取作業與環境適應等服役功能。

考核指標:研制基于編織/折展原理的結構功能一體化設計機器人原理樣機,提出所研制機器人的量化考核指標體系,可實現  爬行、翻滾等整體移動與抓取等作業功能,并具備變剛度、變形 狀、變尺寸功能,在不少于3 種復雜環境下驗證環境適應能力。至少有1 項先進前沿技術實現首創或達到同類技術的國際領先水平,并提供佐證材料;申請/獲得不少于5項發明專利。


2

 機器人的剛柔軟結構耦合與變剛度技術


研究內容:面向軟體機器人結構承力/操作力提升的需求,研究基于仿生原理的剛—柔—軟耦合機構設計、變剛度結構設計與  優化、操作/感知一體的仿生靈巧機構設計、剛—柔—軟耦合機器 人的運動學與動力學建模與控制等方法與技術,研制剛—柔—軟 耦合的機器人原型樣機,開展交互控制與功能驗證實驗。

考核指標:研制具有剛—柔—軟耦合結構的機器人原型樣機;可變剛度結構的楊氏模量變化不小于一個數量級。至少有1 項先進前沿技術實現首創或達到同類技術的國際領先水平,并提供佐證材料;申請/獲得不少于5 項發明專利。


3

活體細胞生物混合的機器人驅動與控制


研究內容:研究單細胞/組織水平的生物驅動單元機械動力學,建立生物驅動的定量化模型;研究活體細胞生物混合驅動器的先進結構設計與制造方法,使其具有多形態多模式運動功能;開展混合驅動器的智能控制技術研究,實現不同形態不同模式下的可控運動。

考核指標:研制出基于活體細胞生物混合的新型機器人驅動裝置,實現不少于3 種模式的可控運動,細胞組織負重比優于1:10。至少1 項先進前沿技術實現首創或達到同類技術的國際領先水平,并提供佐證材料;申請/獲得不少于5 項發明專利。


4

機器人仿生集群關鍵技術


研究內容:針對鳥群、魚群、蟻群的高機動、高效節能集群運動等自然現象,探索生物高效集群運動的動力學和節能機理,研究仿生機器人集群運動的能量高效利用、協同感知、協同運動、集群控制等理論和方法,研制飛行或游動仿生機器人的集群運動驗證平臺,開展室外環境下的實驗驗證。

考核指標:研制飛行或游動的不少于1 類仿生機器人集群驗證平臺,實現≥15 臺仿生機器人的集群運動及其能量高效利用。至少有1 項先進前沿技術實現首創或達到同類技術的國際領先水平,并提供佐證材料;申請/獲得不少于5 項發明專利。


5

基于5G 通信的多機器人自主協同技術


研究內容:面向未來5G 通信支持下的多機器人系統在動態開放環境中執行任務的需求,設計5G 通信下協同任務導向的多機體系結構和機間通信機制,研究開放環境中5G 技術支持下多機器人協同優化決策、協同行為認知等自主協同技術,實現編隊行駛與  避障、協同搜索與目標識別、協同跟蹤與目標定位等典型任務中的技術驗證。

考核指標:確定5G 通信用于多機器人自主協同的技術方案及相關指標體系;結合不少于10 臺的多自主移動機器人系統、實現針對動態開放環境典型應用的技術驗證。至少有1 項先進前沿技術實現首創或達到同類技術的國際領先水平,并提供佐證材料;申請/獲得不少于5 項發明專利。


6

6基于類生命孿生的機器人智能學習方法


研究內容:借鑒生命系統進化出的快速學習能力,實現生物 神經網絡針對特定任務的訓練和快速收斂,并將其映射到人工智  能算法中(類生命孿生)用于機器人的智能學習,具體包括:研  制基于活體生物神經網絡的學習發育平臺,針對特定任務實現多  源刺激下生物神經網絡的連接、發育和功能重塑;研究功能化生  物神經網絡的系統辨識方法,建立生物神經網絡向人工智能算法  的映射機制,形成基于類生命孿生的機器人智能學習方法體系,  并開展實驗驗證。

考核指標:針對2 種以上任務實現生物神經網絡的訓練和功能重塑,完成系統辨識,建立基于生物神經網絡遷移映射的類生命孿生智能控制器,學習效率高于傳統機器學習效率50%以上。至少有1 項先進前沿技術實現首創或達到同類技術的國際領先水平,并提供佐證材料;申請/獲得不少于5 項發明專利。


7

 侵入式腦機接口與生物干預控制技術


研究內容:面向生物運動行為精確控制,研究生物體腦功能機理,探索生物體運動干預/控制方法;研究神經刺激器的微型化設計方法,研制侵入式腦機信號干預裝置,探索侵入式干預裝置快速  裝備技術,實現核心刺激單元的長期穩定服役;研制侵入式腦機接  口控制單元原理樣機,并在生物體上開展受控運動實驗驗證。

考核指標:研制侵入式腦機接口系統,提出所研制系統的量化考核指標體系,在不少于2 類動物上完成功能測試,實現生物體運動功能刺激干預與控制;侵入裝置植入體有效工作時間不低于3 個月。至少有1 項先進前沿技術實現首創或達到同類技術的國際領先水平,并提供佐證材料;申請/獲得不少于5 項發明專利。


8

機器人的社會交互理論與方法


研究內容:瞄準機器人社會交互前沿技術,研究人與人社交 過程中的社會動力學模型,構建基于多模態信息融合模型,并建  立社交意圖預測模型;研究社會道德規范學習系統,結合上下文  信息和文化背景建立用戶期望模型和機器人行為后果自主評估機  制;研究融合知識、任務與情感的類人機器人意識模型,建立結  合即時反饋和長期趨勢的非結構化交互內容生成方法;針對典型  社會交互環境,在服務機器人實驗平臺上進行驗證。

考核指標:至少在3 種典型場景下實現人機社會交互演示驗證,提出社會交互系統量化考核指標體系,交互理解識別正確率優于80%。至少有1 項先進前沿技術實現首創或達到同類技術的國際領先水平,并提供佐證材料;申請/獲得不少于5 項發明專利。 


9

 面向肺部微小結節的機器人檢測技術


研究內容:面向呼吸道內診療需求大、入路結構異型動態復 雜等問題,基于肺部微小結節的臨床、影像組學、病理和生物組  學等多源信息,開展肺部微小結節的智能輔助診斷技術研究,突  破多自由度柔性末端執行器設計和驅動,實時精準導航,復雜動  態環境下診療執行末端精準定位,生理運動補償,肺部結節的檢  測、取樣等技術,研制多種活檢取樣工具,研發面向肺部結節的  柔性微創手術機器人,并開展試驗驗證。

考核指標:研究肺部結節微創手術機器人技術,提出所研制機 器人的量化考核指標體系,具備呼吸道環境下利用多自由度柔性末  端執行器,實現肺部微小結節精準定位,通過導航定位可到達6級及以上支氣管進行肺部結節的檢測、取樣。至少有1 項先進前沿技術實現首創或達到同類技術的國際領先水平,并提供佐證材料;申請/獲得不少于5 項發明專利(其中PCT 專利不少于1 項)。


10

 面向復雜骨折閉合復位的手術機器人智能操作環境構建原理與技術


研究內容:面向骨盆骨折等周邊復雜力學和生物學環閉合復位手術需求,研究周邊肌組織生物力學模型與軟組織容受度模型,研究基于骨肌組織容受度模型與術中影像相融合的復位路徑規劃方法,研究包括術中影像、手術器械跟蹤與導航、可視化、智能手術器械/機器人相集成的智能手術環境技術,開展試驗驗證。

考核指標:研制出面向復雜骨折閉合復位智能手術環境的實驗系統,提出所研制系統的量化考核指標體系,集成具有三維實時跟蹤、導航、自動手術規劃與手術過程信息可視化等功能。至少有1 項先進前沿技術實現首創或達到同類技術的國際領先水平,并提供佐證材料;申請/獲得不少于5 項發明專利(其中至少1項PCT 專利)。


11

 自主搜救機器人在線檢傷原理與技術


研究內容:針對地震、火災、事故等大規模傷亡事件存在的 突發、群體性救治需求,研究基于大數據和人工智能技術的現場  失血性休克量化檢傷、分類決策等技術與終端樣機系統,實現與  搜救機器人的集成融合,解決傳統檢傷分類“快而不好”和“好 而不快”的問題,實現準確性和時效性的高效統一。

考核指標:研制出基于大數據和人工智能技術的現場失血性 休克量化檢傷分類決策終端系統樣機,提出滿足相關需求的指標 體系,實現針對典型應用的技術驗證。至少有1 項先進前沿技術實現首創或達到同類技術的國際領先水平,并提供佐證材料;申請/獲得不少于5 項發明專利(其中至少1 項PCT 專利)。


來源:科技部
編輯:種   瑞審核:李建榮




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