视频 | 工博会先睹为快：无人清扫车已经如此聪明了！上海交大在多个关键领域实现自主创新，助力中国制造

9月17-21日，以“智能、互联——赋能产业新发展”为主题的第21届中国国际工业博览会在国家会展中心(上海)举办。今年74所国内外参展高校，携大批最新的原创性科技成果惊艳亮相，集中展示代表中国高校最高水平的科研创新项目。

工博会高校展区位于国家会展中心(上海)6.2H馆。现在，请跟随小编去上海交通大学的展台一睹为快。

“无人驾驶车路协同”助力无人驾驶清扫车技术落地

今年9月，在上海交通大学闵行校区的校园内，有一辆无人驾驶的清扫车正在调试运行，这是一辆由上海交通大学机械与动力工程学院王亚飞副教授团队研制的车路协同式无人驾驶清扫车。只见清扫车灵活地避开了多个路面障碍物，底部四个大大的刷盘不断转动，将垃圾全部扫入“肚内”，工作完成后，它还能自动将垃圾倾倒出来。

这辆“聪明车”的有效运行，还离不开“智慧路”的帮助：传统无人驾驶一般采用卫星定位，但卫星定位有一定的局限性，车辆无法在树木茂盛的街道和高楼林立的园区等复杂场景中精确运作。

王亚飞团队瞄准特定场景，以“车路协同式感知与定位”为突破口，将环境感知和信息融合技术与通讯技术深度融合，实现了“协同式车辆定位”与“协同式局部场景感知”基础理论创新和关键技术突破，让无人车变“聪明”的同时，也给道路赋予了“智慧”，两方协同，在复杂场景中也能准确运作。

这一成果正在特定路线的园区、矿区和港区等场景的无人驾驶系统中得到应用。

自动扫垃圾、洒水、倒垃圾，环卫清扫好帮手

清扫车的底部有四个大大的刷盘，工作时，通过刷盘的转动将地面上的垃圾扫入“肚子内”，工作完成后，它还能自动将垃圾倾倒出来。车辆清扫宽度达到2.2米，且宽度可根据检测到的垃圾情况自适应调节，每小时可覆盖两万平米的清扫面积，不仅释放了环卫工人的工作压力，也提高了环卫工人的工作安全性。

“聪明车”离不开“智慧路”， 复杂场所照样行

无人清扫车可以代替重复劳动，且一般运行于固定线路或特定场景，是无人驾驶技术落地的绝佳场景之一。但当前行业里出现的无人清扫车大多使用卫星定位，在树木茂盛的街道和高楼林立的园区较难得到应用。此外，有效的局部场景感知也是在复杂场景下应用的制约因素。

为突破传统卫星定位和局部场景感知的局限性，课题组开发了基于主动车路协同与被动车路协同的冗余式定位技术，这种冗余式定位技术可以有效提高不同区域内的定位准确性和稳定性。其中，被动车路协同定位像一双“眼睛”一样，可以帮助扫地车判断自身的方位，而主动车路协同则给道路赋予了“智慧”， “智慧路”可以精确地告知车辆方位。研究团队将上述定位方法和技术赋能于无人清扫车，使其可以应用于各种复杂场景。

核心关键技术正在应用于港口和矿山的无人驾驶

上海交大一直以来都积极推动先进技术的产业化落地，形成人才培养、科研、商业化的良性循环。

目前，研究团队搭建了虚拟仿真平台、数据采集与分析平台、无人驾驶车辆平台等完善的实验条件，与十余家知名企业建立了长期的“产、学、研”合作关系。多传感器信息融合、协同式定位、多车协同控制等核心技术正在应用于无人港口、无人园区和无人矿山等特定场景。

面对无人驾驶技术全方位落地的挑战，上海交通大学机械与动力工程学院王亚飞研究团队将继续围绕“单车智能+车路协同”的技术思路，持续创新，助力无人驾驶技术在更多场景的落地与优化。

“高性能架空导线制备技术”助力我国特高压电网建设

我国能源与电力负荷逆向分布，国家实施“西电东送，北电南送”战略。架空输电线路用导线作为电力输送的“血管”，是电网中用量最大、最关键的组成部分之一。

我国架空导线总长1000余万公里，2018 年我国全社会用电约6.8万亿千瓦时，其中因导线电阻造成的损失巨大。导线的导电率即使仅提高千分之一（0.1%IACS），全国每年可节电约7亿千瓦时，减少电煤消耗约23万吨，减少二氧化碳排放58万吨，节能减排效益显著。

随着特高压、远距离、大容量输电和清洁能源利用的发展，对架空导线的导电率、强度、耐热性能和疲劳性能提出了更高的要求。但提升材料导电率与同时提高其强度和耐热性之间存在矛盾，导致我国电网建设急需的特种导线难以满足工程需求。

上海交通大学材料学院孙宝德、高海燕教授研究团队，与江苏中天科技合作，在973、国家自然科学基金、上海市节能减排专项等项目的资助下，历经二十余年，突破了制约高性能铝合金导线材料的关键技术，研制了高导耐热、高强抗疲劳、特高压节能导线等新型特种导线材料及制备技术，建立了全流程工艺控制体系，形成自主核心技术，高导耐热导线、高强抗疲劳导线、高导电工铝导线三大类十九种新型导线通过了权威部门组织的新产品鉴定，满足了国家电网建设急需。

高导耐热导线：超强输电能力，一条线路顶两条

高强抗疲劳导线：飞架中国南北，安全使用寿命达50年

高导电工铝导线：特高压电网的“基石”

产学研用结合，助力中国制造走向世界

十多年来，上海交通大学孙宝德教授研究团队与江苏中天科技集团一直保持密切合作，面向国家电网建设对高性能导线的迫切需求，成立了“上海交大-中天科技”联合研究中心。

项目团队研制的高导耐热导线和高导抗疲劳导线已走出国门，出口到欧美及一带一路沿线国家，承接了众多海外架空线路建设工程，累计架线超2万公里，打破国际大公司的垄断，成为中国制造和中国电力走出去的“国家名片”。

汽车、城轨列车、高铁动车、飞机等载运工具已经成为城镇居民日常出行的主要选择，轻量化材料如先进高强钢、铝合金、镁合金、碳纤维复合材料等在汽车、高铁列车、航空航天器等运载工具薄壁结构制造中应用日益增长，对传统材料连接技术提出了新的挑战。

然而，国内焊接与连接工艺装备长期被国外垄断，对研发具有我国自主知识产权的新型连接技术装备的需求更加紧迫。

上海交通大学先进连接技术团队长期从事新型连接工艺以及接头质量提升领域的研究工作，针对轻量化复杂薄板材料和结构连接面临的巨大难题，经过近二十余年的潜心研究与不断积累，形成了一系列具有自主知识产权的先进连接工艺装备、技术规范、标准以及接头质量“检测-评价-控制”一体化软硬件系统解决方案，推进了轻量化新材料在薄壁结构制造中的应用、摆脱了高端制造技术装备长期对美、德、日等工业强国的依赖。

智能电阻点焊质量实时控制技术，为焊接装上“大脑”

电阻点焊技术是汽车车身以及轨道列车车体焊装制造最主要的连接工艺，焊点质量的好坏直接决定了整车安全性和使用寿命。

上海交通大学李永兵教授团队基于电阻点焊领域长期的技术积累，针对高强钢薄壁车体点焊质量实时检测与控制的难题，联合中车青岛四方机车、上汽通用五菱、上汽通用汽车等企业开展协同攻关，发明了外加磁场辅助电阻点焊新方法，实现了点焊熔核宏微特征的磁流体动力学调控，显著提高了高强钢焊点性能；提出了多传感信息融合点焊质量实时评价方法，将焊点质量检测从传统离线人工抽检模式变革为在线自动全检模式，有效降低了检测成本，提高了检测可靠性；突破了基于不同焊接工况的焊接工艺参数自适应调节技术，实现了点焊熔核尺寸的实时精确智能调控，这就像为焊接设备装上了“大脑”，焊接系统可以实现焊点质量自感知、资决策、自执行控制。

以上成果形成了从磁控点焊工艺→质量在线全检→工况波动自适应控制的电阻点焊质量管控技术体系，解决了大批量、快节拍制造中高强钢焊点质量一致性差的难题，，总体技术达到了国际先进水平。

自冲摩擦铆焊工艺颠覆创新，突破低延展率轻合金铆接的强度极限

李永兵教授团队在国家自然科学基金项目支持下，以传统自冲铆接和搅拌摩擦点焊为基础，发明了自冲摩擦铆焊（Friction Self-Piercing Riveting，简称F-SPR）新工艺。与市面上现有的机械连接工艺相比，接头强度高，工艺成本低，适用材料种类广泛，在高强度材料、低延展率材料以及异质材料连接领域拥有巨大潜力。

自冲摩擦铆焊技术独特的机械-固相复合连接机理处于世界领先水平，为我国在先进轻量化车体连接方面打破国外技术壁垒、赶超世界领先水平提供了重要机遇。

“产、学、研、用”相结合，助力制造强国

为了促进成果转化，依托位于临港新城的上海智能制造研究院以及上海智能制造功能平台有限公司，团队直面产业需求进行系统解决方案与共性技术研发，践行“产-学-研-用”相结合，成立上海治嵘工业装备有限公司，实现了科研成果、技术装备的孵化转化。

公司的产品已经在中车青岛四方、上汽通用、上汽通用五菱等企业应用，打破了汽车强国对点焊质量在线检测和控制装备的垄断，显著降低了企业焊装制造成本，相关技术产品荣获了2018年度上海市科技进步一等奖，对行业起到了引领示范作用。

作者：储舒婷
编辑：储舒婷
责任编辑：姜澎 樊丽萍

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