探营工博会 | 复旦大学：未来生活场景什么样？帮跑腿的“蓝朋友”、变色“光子墨水”、大规模个性化定制……
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，请跟随小编去复旦大学的展台一睹为快。
“蓝朋友”帮跑腿：复旦大学RoboWay团队发布第三代智能配送机器人
“您的快递由xxx机器人进行配送，请于5分钟后下楼取件”；订了某家店的外卖，一台可爱灵动的机器人将热气腾腾的美食送到跟前……这样的机器人配送场景或将不再停留于脑海。
由复旦大学RoboWay团队自主研发的第三代智能配送机器人“蓝朋友”在2019年中国国际工业博览会正式亮相，它正致力于使想象成为现实。
RoboWay团队由复旦大学信息科学与工程学院教授郑立荣、博士张天资等8位核心成员组成。团队致力于打造安全高效、有序可控的智能配送机器人。据悉，“蓝朋友”已于2019年7月10日开始在校园场景进行运营测试。实现了在获取用户订单信息后，经由后台调度系统规划出最优路径，进而启动配送。
这台机器人拥有多传感器融合的自主导航系统，具备对于周围环境高精度建模、识别、避障等功能。可以在道路阻塞的情况下，利用后台调度系统自动切换配送路径。其运行速度为0.7-1m/s，最高可提速至2m/s，预计可投入到快递收发、外卖配送、超市跑腿等应用场景。
创新突破：导航系统和底盘结构大幅升级
据团队负责人张天资介绍，为“提性能、降成本”，团队曾在“蓝朋友”的底盘和导航系统两方面投入了大量精力。仅硬件结构设计便经历20余次改版、测试验证，最终才研发出了结构紧凑、性能稳定的低成本底盘。
在导航系统自主研发方面，团队同样下足了功夫。2019年6月，稳定可靠、软硬件一体的低成本定位导航系统RLMS-3.0诞生。相较前两代，这一系统最大的优势在于不再依赖昂贵的IMU+GNSS设备和毫米波雷达。
前景看好：“无人配送的规模化应用未来可期”
“该领域的繁荣值得期待。”谈及对无人配送前景的看法，张天资乐观而坚定。他表示，随着人力成本的上升，传统人力配送将无法满足日益增长的物流需求，而智能配送机器人的大规模使用将辅助“电瓶车+人”的传统配送模式，实现人机协同。除此之外，机器人更可配备保温保鲜设备，为食品、隐私安全提供有力保障。
尽管智能配送机器人的大规模商用仍有很长的路要走，可能至少需要5年的时间，但就目前研究情况来看，RoboWay团队的研发已处在行业的前沿。在复旦大学良好氛围和强大资源的支持下，RoboWay将在“定位、感知、路径规划”三大方面持续攻关，为智能配送机器人的大规模应用打好坚实基础，为该行业的发展添砖加瓦。
节能护眼可变色 神奇“墨水”为未来生活提供更多可能
手写笔轻轻划过，黑色面板上便留下了清晰的蓝色字迹，擦除后再次书写时，面板又呈现出绿色字迹。
这是复旦大学俞燕蕾课题组研发的反射式显示用彩色“光子墨水”，
俞燕蕾课题组成员、复旦大学材料科学系博士生崔淑贞正在对液晶手写板做简单演示，通过改变电压进行字迹擦除，施加的电压不同字迹擦除的程度也不同，并借由对光的调控改变字迹颜色。课题组研发的反射式显示用彩色“光子墨水”是这背后的“大功臣”。
开创书写方式新选择
课题组成员、复旦大学材料科学系博士后秦朗介绍，人们日常使用的普通墨水属于色素色且颜色不可更改，而“光子墨水”属于结构色，可通过光调控的方式改变液晶周期结构，从而改变颜色。
液晶手写板是课题组成员认为“光子墨水”目前最具发展潜力的应用领域。如今市场上的手写板层出不穷，书写和显示是它们的核心功能之一，与这些产品相比，应用“光子墨水”的液晶手写板仍然具有优势。
“普通手写板的颜色是单一的或是固定了的彩色模式，在制造完成后它所能呈现的颜色就已经固定不变了。而‘光子墨水’光可调控的特性给颜色展现带来更多可能，我们可以在书写过程中改变颜色，拥有一个多彩的而不是单色的手写板。即使在强光环境也不会影响阅读体验，有助于视力保护。”俞燕蕾教授介绍。
基于这些原理，“光子墨水”在书写和显示方面将大有作为。“往小了做它是方便握持的手写板，往大了做它是无墨无尘、更易使用的黑板；它可以用于制作低成本、价格低廉的产品，也可以制作高成本的、更精密的产品，当与相关软件结合时它将发挥更大的作用。”课题组成员、复旦大学材料科学系硕士生刘晓珺说：“可以说它为人们提供了书写方式的新选择。”
从手写板到更多应用场景
手写板、显示器、防伪标签、变色涂层、柔性智能穿戴，甚至美妆……
未来，“光子墨水”还有望在更多应用场景一展身手。
俞燕蕾教授介绍，课题组在柔性智能穿戴设备等多个领域抱有期待。“我们所说的柔性智能穿戴设备，其实类似于织物，能够轻松地穿着在身上，借助其他相关技术实时显示人体健康信息，可以是通过数值的方式，也可以通过颜色的变化来展现。”此外，防伪标签的应用与日常生活结合更紧密，变色涂层的研究在学界也具有重要意义。“甚至未来可能会出现可调控颜色的美妆产品。这些都是我们目前的设想，可操作性很强。”
集成三大技术，实现大规模个性化定制
如何在三分钟内处理完1000例各不相同的定制服装订单？如何在手术出现紧急情况时以最快速度获得所需器材？如何在网络购物中准确识别出每位顾客的情绪状态？2019年中国国际工业博览会上,复旦大学戴伟辉团队研发的“个性化定制敏捷制造与智慧服务的自主智能技术”,为这些看似复杂的情景需求提供了实现的可能。
个性化定制敏捷制造与智慧服务的自主智能技术，已进入应用阶段，为大规模个性化定制提供了全新方案。
新一代人工智能，推动实现大规模个性化定制
“以服装为例，个性化定制已成为重要的发展趋势，而这要求按照每个订单来单独组织供应链，并尽量降低库存。”戴伟辉举例，如果有1000位顾客是在网上下单，必须在3分钟内完成每个订单的采购、生产、配送等整条供应链的方案设计，并回答每位顾客关于价格、交货时间等各不相同的问题。
而通过网络心理学研究得出，3分钟是顾客在网上下单能够耐心等待的最长时间。如果采用人工处理方式，哪怕有1000位业务员，也难以保证在3分钟完成这些工作。
随着市场竞争与消费者需求的快速变化，个性化定制已成为新的生产制造模式，而其中大量的个性化协商、决策问题形成了影响供应链成本与效率的瓶颈难题。
为此，戴伟辉团队在上海巨浪信息科技有限公司和相关制造企业的大力支持下，通过产学研合作攻关，研发了用于解决上述难题的大规模定制敏捷供应链自主智能技术。
敏捷服务链技术则致力于解决在服务领域的大规模个性化定制问题，尤其涉及到“情景-应对”的管理与决策问题。
戴伟辉团队通过与上海长海医院、深圳市倍泰健康测量分析技术有限公司等单位的合作，研发了敏捷服务链自主智能技术，为解决服务领域的个性化“情景-应对”问题提供了先进的技术方案。如在临床手术中，通过对医院、供应商和交通环境的相关数据分析，得出各类手术的器材与服务需求规律，由自主智能体生成服务链方案，在手术出现意外时快速给出最佳决策方案，经授权后自主执行。
谈及智慧服务技术时，戴伟辉说：“所谓智慧，就是将机器的理性智能与情感智能结合在一起，为服务对象带来良好的情感体验。比如，炎热的夏天，顾客在银行排队等候了很久，事情却还没办好，通过分析他们的表情、语音、姿态和动作等信息，就知道他们的情绪不太好和对银行的服务不太满意了。这时，如果让保安给每位顾客递上一个冰淇淋，顾客的情绪和现场的氛围就会大不一样啦，这就是智慧服务。”
戴伟辉介绍，这项技术还可以通过网络行为数据和网络评论数据，对供应商的声誉、医疗服务质量、创新药物的应用效果、投资项目的社会认知、国际贸易争端风险、政府决策的社情民意等进行分析评估。
兼具经济与社会效益，广泛应用于百余家单位
目前，这项技术及其形成的产品已经广泛应用于生产制造、医疗服务、家庭与社区健康监护、金融投资分析、移动电子商务以及“众创空间”服务等十多个行业的百余家用户单位，产生了显著的经济、社会效益。
复旦大学卢红斌课题组制备出高质量石墨烯散热膜有望提升便携式电子设备热管理效能
随着5G通讯、LED设备的不断发展，石墨烯散热膜可广泛应用于智能手机、笔记本电脑、通讯基站等各类设备的热量管理。其原料制备关键技术掌握在外国公司手中，中国市场中下游竞争激烈，产品售价不断走低，企业盈利空间持续受到挤压。
石墨烯是重要的战略性新兴材料，也是迄今为止厚度最薄、强度最高的材料。
十多年来，卢红斌课题组在石墨烯及其复合材料创新发展和产业应用方面取得了系列突破性进展，解决了石墨烯规模化商业应用中的核心问题。
此次亮相工博会的石墨散热膜就是该课题组新近研发的一种可望取代现有高成本、高能耗产品的石墨烯新材料。
成功制备高质量石墨烯散热膜
“石墨烯散热膜在热量管理中有着很好的应用前景。”卢红斌表示，此次参展的石墨烯散热膜以天然鳞片石墨为原料，成本低廉，材料厚度在5-100微米范围内可控，热导率高，柔韧性好，可连续弯折20000次以上性能无衰减。将其贴到电热片上，温度可下降40℃。石墨烯散热膜成本低、性价比高、工艺过程简洁高效，可望全面替代人造石墨膜，也将为可穿戴设备、柔性显示、高功率武器装备提供新的散热解决方案。
卢红斌介绍说：“高质量石墨烯散热膜的制备从天然石墨出发，环境污染小，性价比突出，或将颠覆现有的散热膜产品。”这一核心技术的应用，有望拉动下游诸多产品实现全面国产化，也为提升天然石墨附加值开辟了新路径。
不断突破石墨烯制备核心技术
早在2008年，卢红斌课题组就注意到了石墨烯的迷人特性。
“石墨烯具有很好的导电导热性，而提高高分子材料的导电导热性始终找不到一个令人满意的解决途径。”将两者结合在一起、利用石墨烯对高分子材料进行改性将赋予其更多的功能性。
他坦言，“只有掌握好源头技术，才能有效推动相关技术领域的创新发展。”
当他们在实验室中完成高分子材料和石墨烯结合的技术准备，在2010年开始探索石墨烯产业化应用时，他们发现，由于石墨烯的性质极大地受结构、尺寸、孔洞和缺陷数量等因素的影响，从市场上获得满足生产要求的石墨烯十分困难。
在历经多次尝试和验证实验后，他们终于找到一种可将天然石墨在水中剥离成为单层、高质量石墨烯的独特技术，不仅实现了石墨烯的高效制备，而且工艺过程简洁高效，易于工业化。这为石墨烯的量产应用打下了坚实基础。
然而，这还仅是第一步，为实现石墨烯产业化应用，必须将石墨烯研究向下游延伸。
水相剥离技术使得石墨烯的量产成为可能，但如何控制石墨烯的分子量、制备不同尺寸的石墨烯片层仍是亟待解决的关键问题。之前，人们通过分级筛选的方式制备超大片层的石墨烯，过程复杂，难以规模化量产，制备的石墨烯晶格结构也不均匀，距离量产应用仍很遥远。
卢红斌课题组另辟蹊径、采用一套全新路线将原料石墨中的石墨烯片层最大程度地保留下来，并且产率极高，这就是他们最早提出的超大尺寸氧化石墨烯制备技术。
“石墨烯是一个可以讲大故事的领域。”卢红斌清醒地认识到，尽管中国的石墨烯产业化技术已经走在了世界的前列，但要让人们切实感受到石墨烯的巨大优势仍有漫长的道路要走。
作者：储舒婷
编辑：储舒婷
责任编辑：樊丽萍
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