无人机机智“变身”，玩转水陆空

繁杂信号化身小能手，有序“开口说话”

做出的“刀”比头发丝还细

……

这可不是什么触不可及的“黑科技”

在广工的实验室里

这就是日常

不信？一起来探探这些“奇妙”实验室吧

会“变身”的无人机

走进广东工业大学智能决策与协同控制研究所，映入眼帘的是展架上一字排开的一排排无人机。别看它们外貌相似，功能却大有不同，航拍、航测、巡检、定位……想要无人机做什么，给它装上适配的“大脑”，下达相应指令即可。

视频 | 智能决策与协同控制研究所介绍

“能飞又能游”，简单五个字，实现起来却并不容易。“空中飞的时候是旋翼的形式，下水游的时候就不能旋翼了，旋翼阻力太大，就要把它收起来。”智能决策与协同控制研究所所长鲁仁全介绍，这一“下”一“收”，发挥关键作用的便是变结构无人自主系统。

团队的创新研究成果“变结构姿态控制”，让无人机得以在由空入水时实现高效平稳姿态控制。这也是团队独有技术，由此团队也获评2021年国家自然科学基金委创新研究群体项目。目前，团队已经具备了独立研发和制造变结构无人自主系统的能力和条件，研发的水空两用无人机已成功应用于水体采样、水库巡检等场景。

图 | 水空两栖无人机

此外，团队还将无人机和无人艇结合，解决了无人机充电的问题。无人机电池容量有限，因此巡航半径和时间也有限，在无人艇的支持下，无人机可以自主起飞、自主降落、自主充电，将其巡航时间和距离拓宽百倍之多。

另一款会“变身”的无人机是空中能飞、地上能跑的陆空两栖无人机。鲁仁全介绍，其典型的一个应用场景是消防救援。如遇火势较大、烟雾较浓等情况，小小无人机就派上了大用场。它可以从较小的缝隙中水平飞进火场，然后切换姿态，上下飞行进行探测，然后将火场里的信息传递出来，指导救援救火工作。

图 | 陆空两栖无人机

图 | 自动化学院实验室

买来的无人机实现不了怎么办？自己来！随着自主系统研究的开展，团队也慢慢变成了“多面手”，机械设计、制造、组装等都不在话下。

“在不同特性、不同转速、不同力下，机身不同的位置都有不同的精度要求。”鲁仁全坦言，如果去买，市面上没有同一型号的，即便有，成本也很高，团队索性就自己动手解决。如今，除了电池，载体身上的主要零部件，甚至连伺服电机都是团队自主设计和制作的。

发展至今，团队已有24位研究成员，带领博士后、博士生、硕士生200多位，专业范围覆盖机械、自动化、计算机、通讯等多个领域。就在前不久，以鲁仁全为学科带头人的计算机科学与技术新增为一级学科博士学位授权点。

据了解，近五年，团队成员合作获得了30余项国家/省部级项目支持。团队成员各类奖项斩获颇丰，其中包括教育部自然科学一等奖2项、广东省科技进步一等奖1项、广东省自然科学二等奖1项。研究所已经申请专利100多项，其中30多项已经得到授权。

让信号“开口说话”

在广东工业大学智能信息处理研究所，研究员们专门跟各种信号打交道。在他们眼里，每个信号都有自己的专属DNA，将彼此区分开来，基于此，他们巧施魔法让看似繁杂的信号有序“开口说话”。

视频 | 智能信息处理研究所介绍

研究所生物医学信号检测实验室发明的一款“数字智能听诊器”颠覆了公众对于传统听诊器的印象。它看起来就像一个蓝牙小音箱，将听诊器连上无线网络之后可直接采集高精度高保真声音，所听数字信号实时上传至大数据平台，通过人工智能得出听诊报告，可以初步判断患者情况。

与实验室其他创新成果不同的是，数字智能听诊器系统是研究所所长谢胜利教授团队完全独立研发的首款创新产品。这一次，他们筹划着打造完全自有的“广工智造”。

今年年初，由团队组织并牵头制定的“电子听诊器通用技术规范”团体标准正式发布，标志着我国新型智能听诊器的正式问世。此款创新成果已经获得欧盟医疗器械CE认证，目前正在申报中国医疗器械产品注册证，距离量产使用更近一步。

为数字智能听诊器打下坚实技术基础的是一种叫“盲信号处理技术”的“幕后英雄”。“每个信号都有自己的DNA。”谢胜利带领团队创造性地发现了将不同信号区别开来的“信号方差比”，“信号方差比”就像是一把刻度尺，可以准确地度量并定义不同的信号。

实际上，近年已有多项基于该技术创新的发明创造从这里走出，落地开花。团队联合深圳市理邦精密仪器股份有限公司，研发复杂心电信号盲检测技术，创新研制了18导联心电图机、多参数监护仪和胎监仪等，其成果于2017年获得广东省科学技术一等奖，带动相关经济效益26亿元。

在生物医学信号检测实验室隔壁，是北斗导航智能信号处理与芯片应用实验室。在这间乍看并无特别之处的实验室里，谢胜利带领团队一路攻坚克难，将北斗导航定位精度从5米、3米、1米一路进阶到分米。

接下来，团队还将向厘米级发起挑战。随着技术攻关的不断突破，团队相关科研成果屡有发表，其中北斗卫星信号快速捕获新方法及芯片设计获广东省技术发明奖一等奖，带动经济效益超过30亿。

对于如何培养人才，团队也有自己独特的法子。“一定要在项目中培养学生。”谢胜利认为，学生在具体项目中实干，发现问题解决问题，这样带出来的学生才有自己的真本事。比如与“泰斗科技”合作的研究生联合培养基地采用“1+2”培养模式，研究生在第一年课程学习之后，接下来两年在泰斗科技就北斗卫星信号处理及其应用开展校企联合攻关。

专业“做刀”

这听上去可能有些不可思议，在广东工业大学，有一个“专业做刀”的实验室——这就是高效精密制造技术与装备实验室。

视频 | 高效精密制造技术与装备实验室介绍

实验室教授、广工机电工程学院副院长郑李娟解释说，这些刀主要用在工业上。实验室做的“刀”有各种尺寸，涵盖了从纳米级到微米级到厘米级的刀。

更奇特的是，实验室做的刀既有有形的刀，也有无形的刀。郑李娟说，实验室研究的“氦离子刀”就属于无形的刀，可以在芯片上加工出纳米级的孔。”

郑李娟还拿出一个像针尖一样的“刀”说，实验室王成勇教授团队与企业合作开发了这样一把比头发丝还细的刀，用它就可以在各种多层高端电路板上钻成百上千个孔，再电镀形成电路导通，相关的技术获得了2019年度国家科技进步奖二等奖。

高端印制电路板，被誉为电子工业基石。随着技术发展，电路板变得越来越小，所有的线路和元器件都要放在电路板上，可想而知，电路板的加工精度和难度有多高。

为了突破这个难题，王成勇教授团队联合多家企业，经过近十年产学研用协同创新，创建了微细加工质量保障工艺体系。其成果在多个著名高端印制电路板企业得到成功应用，满足了高铁、超算与高性能服务器、新能源汽车、消费电子等对高端印制电路板的需求。

去年疫情期间，这个专业做刀的实验室，还参与了科技抗疫。郑李娟指着实验室展柜里的一个东西说：“这个是超声焊接系统，不要看它其貌不扬，全国80%的口罩可都是由它做出来的。”

去年初疫情发生后，口罩紧缺，实验室王成勇教授团队与汇专科技集团股份有限公司协同攻关，大幅提升口罩机超声焊接系统产能，改进后的系统可以实现全自动化焊接，口罩机生产效率提高40%。短短3个月，汇专科技成长为全国最大的口罩超声焊接系统供应商，助力全球近5万台口罩机高效生产，为防控新冠肺炎疫情做出了有力贡献。

“我们既可以加工各种生活必需品，还可以为人类的健康美丽事业服务。”郑李娟拿出一个带着许多凸起的“薄片”介绍，这是实验室研发的美容微针，可以实现无痛给药，可以应用于美容领域，也可以给孩子打疫苗。

据了解，目前实验室研发的微针有玻尿酸微针、明胶微针、壳聚糖微针、硅固体微针等。

在广工“打铁”

听说，在广工要“打铁”？其实，同学们口中的“打铁”是指工程训练课程，它是全校性公共技术基础课，是我校教学规模最大、学生受众人数最多的工程实践必修课程，开设了材料成型加工、机械加工技术、先进制造技术等实训教学内容。

这门课程覆盖了包括机电、自动化、材能、物理、轻化等14个学院的绝大多数专业，每年有近6000学生受益，年总人时数约26万余学时。

2011年，获批广东省精品课程立项建设，2015年，课程通过验收；2020年，课程认定为广东省一流课程。

视频 | 工程训练中心介绍

工程训练课程主要在广东工业大学工程训练中心进行教学。中心囊括了多个“第一”：全校第一个国家级实验教学示范中心、全校开设课程中参与人数最多、唯一在大学城建立的工程训练中心……目前，中心场地面积近8000平方米，仪器设备2000余台套，仪器设备固定资产总值近3000万元。

图 | 工程训练课程教学现场

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