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科技成果 | 2017上交会——复旦大学篇

 Cahlb 2017-05-10


复旦大学是211及985重点建设的首批综合性大学。现有化学系、高分子科学系、环境科学与工程系、信息科学与工程学院、光源与照明工程系、材料科学系、生命科学学院、上海医学院、药学院、软件学院、新闻学院、经济学院、管理学院等29个直属院系,70个本科专业,52个全国重点学科。

学校现有各类科研机构330多个,其中国家重点实验室5个(应用表面物理、专用集成电路与系统、遗传工程、医学神经生物学和聚合物分子工程),教育部工程研究中心5个,教育部重点实验室13个,卫生部重点实验室9个,上海市重点实验室13个。

复旦大学面向国民经济主战场,在专用集成电路、计算机网络工程、信息科学、生物技术、有机纳米材料、制药、精细化工研究、光源设计、农业高新技术等方面开发了一系列科技成果,产生了显著的社会与经济效益。目前拥有专利授权项目3000余项。


智慧稻草人

该项目在完成国家“863”项目过程中,突破了农业物联网关键技术,实现了具有自主知识产权、低功耗、智能化、多源感知物联网节点,研制创建了国内首个云平台“智能稻草人”。

所谓“智能稻草人”就是通过物联网技术实现对农作物生长环境综合信息进行智能监测,是集农作物种植环境信息数据采集、存储、传输和管理于一体的,无人值守的农业综合信息智能监测系统。目前已在30多家农产品生产企业投入使用。

农田里施肥喷农药不再需要农民去检查,“智能稻草人”通过对土壤中肥料含量和水含量的分析决定什么时候施肥,还能根据植物的生长情况决定是否需要喷洒农药。每一批农产品生产过程中农药和化肥的使用情况都及时上传到云平台,消费者购买时只需要扫描二维码,就能知道自己手中的农产品生产过程是否安全…… 

为保障安全,“智能稻草人”可实现手机等查询功能。如果有人想修改其数据,或者随意关闭“智能稻草人”,稻草人都会直接报警。“智能稻草人”收集的所有数据都上传到国家编码中心,现在还和智能包装箱联网,未来不论是从农民散户收来的牛奶还是蔬菜,都可以从包装上看出来。

这一“智能稻草人”只需每隔2到4公里安装一个,每亩地每年投入约5元。根据课题组的调研,“智能稻草人”如果用于农村的大棚,可以增产30%,而每个大棚额外增加的投入大约300元。

项目负责人表示,该研究有望帮助实现全国性联网的食品安全物联网监管平台,为百姓和各级食品安全监管机构服务。

LED隧道照明系统技术

该项目提出了一整套优化的LED隧道照明灯具系统技术。主要包括:1)内表面自由曲面配光的大功率LED模组及其优化灯具结构方案,其透镜外表面设计为平面,从而克服了现有“花生壳”配光透镜外表面不平易沾灰不易清洗的缺点;2)间接照明式的防眩光LED隧道照明灯具设计方法,突破传统的直接照明式LED光学设计方法,优化了反射器结构、材料以及光源的空间布置,在获得最佳照明视觉舒适度的同时,保证灯具效率在85%以上;3)面向目标路面特性的道路照明光学设计方法,针对目标路面进行反射特性测试和LED二次光学定制设计,从而实现最精确的路面亮度分布控制,可实现0.8以上的路面纵向亮度均匀度。

获得7项专利授权,被写入了2项标准,通过2家公司实现了产业转化,成功应用到了上海长江隧道、青岛胶州湾隧道、杭州钱江隧道3项重大工程中。国际电光源委员会主席Robin Devonshire评价我们的工作“为中国的半导体照明应用做出了杰出贡献,并获得了国际认可”。


智能机器人

基本特征:

办公服务机器人(KUBOT)是复旦大学和更酷科技(上海)有限公司联合研发的最新一款聚焦于商务办公场景的智慧型机器人。

该机器人具备智能语音识别、自主导航、障碍规避、人脸识别等人工智能系统,它是这样一位优秀“员工”。

当有宾客来访公司时,它是最能准点到达门口欢迎来宾的,而且不管平时压力有多大,它都能一如既往的喜迎笑脸,当来宾看到这样一位迎宾时,到访兴致也会顿时盎然。

当有新人到来时,它总是可以耐心的为他们解答各种关于公司的信息,而且它是从来不会记错的。

当公司高管远离公司时,也会时刻惦记公司的状态,它可以替您实时巡视公司的当前动态,就像自身真正在办公室行走一样,当然每天夜深人静时,它也会根据需求准点的对公司环境进行巡逻,它身上可以定制各种特定的传感装置哦!

它也是一位贴心的小伙伴,可以精确的将点心或者文件送到员工的办工桌前。

有时它也要充当公司的广播员,召集大家开会,或者轻声的替您去召集某位员工去某个地点谈话。它的功能有很多,会喜,会怒。它会秉持人类的智慧与人类共事。我们很高兴把它介绍给您,感受科技的魅力!

应用领域:

商务办公场景。

获奖情况:

外观结构专利两项,计算机软件著作权一项。


3D光学产品打印工艺技术及装备开发

3D打印技术是未来产品加工的趋势和主要手段,是工业4.0核心价值体现:即减少中间环节,实现产品从设计到产品的直接对接。3D打印技术已得到世界各发达国家的重视以及发展。 

该项目针对光学3D打印技术,展开3D光学产品打印工艺技术及装备开发的研究。通过光学打印材料(如光学玻璃)、新概念光学设计理论、3D打印成形机理、工艺参数的优化控制、打印产品材质均匀性控制等问题和领域的研究,形成变折射与内镶微结构光学元件的工业级3D打印技术,并开发3D打印机器装备,实现光学3D打印的原始创新技术。研究团队在光学设计、超精密加工工艺、光学玻璃材料、控制系统以及硬件开发等领域的技术积累,具备了项目展开和取得成功的基础。

3D光学打印技术的突破,将在高端光学产品(航空航天武器装备等领域)尤其是复杂复合光学产品的制造领域产生颠覆性技术革命,通过多维材质的配比实现多维折射率,在光学设计、镀膜技术、精密光学制造,以及OMEMS等领域,也将产生颠覆性革命。


全新概念的光控微流体新技术

该项目实现了光控微流体新技术,突破液体种类限制,解决微流控系统简化难题,具备多领域应用前景。基于在微流体器件构筑材料及驱动机制两方面的创新,有效克服了现有光控微流体种类的限制。水溶液、血清蛋白溶液、细胞培养液、乙醇、植物油、汽油……其设计构筑的微管执行器可以实现对各种极性和非极性液体、复杂流体,甚至是生物样品输运的光控,是一种真正具有实用性的光控微流体技术。可以在一块几平方厘米大小的芯片上集成生物和化学领域所涉及的基本操作单元,通过微流控技术完成不同的生物或化学反应过程,并对其产物进行分析。

该技术在生物医药设备、生化检测分析、微流反应器、芯片实验室等诸多领域的应用价值相当可观。以生化检测分析为例,液体的反应、分离、纯化或都可以通过该微管执行器完成。在实现相应功能之余,微管执行器还能为极大的简化微流控系统。当光源成为操控手段,外接驱动设备不再必要,大幅度系统简化成为可能。此项技术将为芯片实验室的高度集成化追求提供强有力的技术支持。

图 a.动脉血管结构示意图;b.线型液晶高分子化学结构;c. 在衰减的可见光辐射下,微管执行器形变成不对称的圆锥形,驱动液体向窄端移动(示意图);d. 在衰减的可见光辐射下,微管执行器驱动液体向光强的衰减方向移动;e.直形、Y形、S形和螺旋形微管执行器。


非导体线切割及自动穿丝机

现在激光切割已经十分普及了,但是激光带来的问题也越来越明显,激光切割木板塑料会产生有害气体,污染环境,影响周围人员身体健康,现在环境监测部门监查十分严厉,很多激光加工厂无法正常开工。特别是印刷包装行业,切割纸张的模板都是激光切割,现在突然不允许使用了,工厂已经无所适从。目前线切割对于导电材料进行复杂切割已经十分成熟了,线切割的一个影响效率的关键问题是穿丝非常困难,过去也有很多人想设计一个自动穿丝机构,没有一个是稳定的,随着计算机的发展这个问题得到了比较好的解决。

该项目设计了一套自动穿丝机构,利用伺服电机和机械手完成自动穿丝;设计了一个曲线锯,可以和AOTUCAD兼容,自动切割塑料和木板最受欢迎的是包装模板行业。


MERS病毒全人源单克隆抗体

2012年在中东地区发现了第一例类SARS传染病 -- 中东呼吸系统综合征(Middle East respiratory syndrome,MERS)。2014和2015年,MERS在沙特阿拉伯和韩国造成两次大流行,其死亡率高达36%(远超萨斯的10%的死亡率),严重地影响了沙特和韩国的社会稳定和经济发展,也造成了全球恐慌。

  我校基础医学院教授团队根据他们以往研发抗艾滋病多肽药物(T20 – 由罗氏制药公司生产)的经验,在国际上率先研究出了能高效抑制MERS病毒感染的多肽,将可开发成能有效地预防和治疗MERS病毒感染的药物。该研究在Nature子刊上发表后,引起了国际上的广泛关注。

本候选药物具有预防MERS病毒感染的效果,作为特效药物将比板蓝根等具有明确的疗效和优势,预期在疫情爆发后将产生显著的经济效益。

目前,该药物候选已申请国家专利和国际PCT专利,具有我国自主知识产权,并且初步完成体外药效学、动物体内药效学、体外安全性、动物体内安全性、预防性鼻腔喷雾剂型等一系列研究,是当前国际抗MERS病毒多肽药物研究中最接近于临床应用的候选药物,可尽快完成临床前评估并申报临床试验。

一种检测动物组织中兽药残留量的前处理方法

本项目将微波辅助或红外与纳米材料结合起来,既能解决时间过长,过程繁琐的问题,又可以利用纳米材料作为吸附剂的优点既具有介孔分子筛的超大比表面积、有序的孔径大小和独特的修饰基团,使能进入其孔道中并通过兽药残留与烷基间的疏水作用力结合,同时大分子的蛋白质排斥在孔道外,从而能够对复杂的生物样品中的农残药物进行有效富集,本发明通过独创的技术步骤有效排除了蛋白质等生物大分子的干扰,能够对极微量的兽药成分进行富集。


石油降解菌剂

该“石油降解菌剂”利用不同石油降解菌株构建具有降解性高、绿色环保等特点的“海上油污染生物修复技术”。

在实验室研究基础上,开展了港口现场试验,分别在东海舟山港、南海三亚港以及渤海湾青岛港进行了现场试验,结果表明,“石油降解菌剂”对三个港口水域的油污染均能高效去除。

试验证明,该菌剂可将油污直接降解成二氧化碳和水,对石油烃的降解率达90%以上。而“系统本身”在处理完油污后,能够在几天内自动完全降解,不用回收,更不会对环境造成二次污染。海洋油污的降解效率和净化后的海水洁净度达到国际领先水平。

该“石油降解菌剂”在实验室取得成功的基础上,在东海、北海、南海三地海域进行了成功的海上试验。能够大规模地应用于石油污染水域的生物修复,具有广阔的应用前景。中央电视台(CCTV-1和CCTV-13)于2013年6月7日的“新闻联播”节目中播出了新闻“石油降解菌剂通过专家鉴定,它的研制成功使我国在治理海洋油污染领域迈入国际领先地位”,CCTV-7的“军事报道”也对“海上油污染生物修复技术”进行了更为详尽的报道。


挥发性有机化合物的低温等离子体降解技术

挥发性有机化合物(VOCs) 是当代社会室内空气污染的主要来源,有着易燃、难降解、有毒有害等特点。介质阻挡放电(DBD) 等离子体技术是一种新兴的VOCs处理技术,有着操作简单、降解率高、无二次污染等优势,发展前景广阔。

低温等离子体中含有高能电子、臭氧、羟基自由基等活性粒子或基团,这些活性组分有着强氧化性,会破坏有机物分子的化学键,使其裂解成无毒无害的小分子(主要是CO2和H2O )。

1、DBD等离子体技术应用于二甲苯处理的效果良好,电源电压与频率足够高时降解率可达90%以上,且降解产物主要为碳氧化物,无二次污染。

2、将等离子体与催化剂结合可以提高系统的能量效率、VOCs的转化率,在工业废气治理领域具有非常广泛应用前景。


智能分拣货柜

1、智能分拣货柜系统:

实现“由货到人”的物流存储方式。货柜管理人员通过扫描订单条码,相应货物便自动地到操作者面前,而不是费力地去寻找货物,因而大大节省了时间,提高了工作效率。

2、智能分拣货柜原理:

智能分拣货柜是采用垂直提升技术以托盘为存储单元,通过托盘车的升降和水平移动,将存放的托盘去处或送到柜体合适货位。在升降运动中采用绝对人址方式,精度高,认址准,水平运动采用感应开关控制,已达到动作要求。入口设有自动测高装置,自动合理安排柜体存储空间,实现智能化管理,真正实现“物到人”。具有手动、单机自动、练级自动等操作方式。

3、传统拣货与智能分拣对比:

传统拣货----人到货效率低,员工对产品的认知度要高,依拣货表单指示进行拣货作业,需对储存环境与商品属性有认知。 人员所需要培训时间。 人工拣货错误率高。 依单作搜导,拣货速度与效率低 劳动强度高

智能分拣货柜----采用立体空间,节省70%以上空间,货到人,节省时间60%以上,入库、出库系统控制,正确率100%,声光指示位置显示,安全光栅、紧急按钮,确保人机无损,内置存储代码,位置记忆。优化库位,全封闭、防丢、静电、灰尘、光线侵害

4、多项创新技术:

智能分拣货柜采用双取货云台机构,无间断分拣货物,独立系统可扩展,兼容性强,硬件结构纵向创新,模块化设计让扩展保养更方便,复合交叉操作,最短路径运行排序。

传统货到人是用AGV小车,需要堆高货架,安全和场地都需要很高的要求,装载货物的样式有一定的局限性,效率上不能满足现在的快节奏。

5、柔性扩展性好

可兼容各种规格货物 ,实现单机、多机联动 ,管理监控系统可与ERP 、MRPⅡ联接系列化、模块化设计给用户更多选择 。


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