聚合机械人才 构筑创新天地——机械系统与振动国家重点实验室

机械系统与振动国家重点实验室（原振动、冲击、噪声国家重点实验室，以下简称“实验室”）于1988年开始立项筹建，1995年建成并对外开放运行，2019年3月获评科技部2018年工程领域优秀类实验室。

实验室以推动科学发展、支撑产业进步及国防现代化建设为使命，致力于振动冲击噪声分析与控制、系统动力学与信号处理、智能机械系统设计与制造、精密制造与质量控制、生机电系统理论等领域的基础科学问题与应用技术研究。多年来，实验室承担了一批国家重大基础研究与重大工程项目，在舰船声隐身与冲击防护、航天器动力学与控制、复杂装备机构设计、运载火箭制造技术与装备、智能灵巧假肢等方面取得了创新的理论与技术成果，为机械学科的发展及舰船、航天器与制造装备的技术进步作出了重要贡献。

实验室一贯注重学术队伍与科研条件建设，现有固定人员71名，先后培养出1名中国工程院院士和8名长江学者，22人次获得国家杰出青年科学基金和国家优秀青年科学基金。长期以来，实验室实行“开放、流动、联合、竞争”的运行机制，与国内外学术机构和工业企业开展了广泛的合作和交流，并积极推动科学技术的普及与传播。经过30多年的建设与发展，实验室已成为机械系统与振动领域国内领先、国际知名的学术研究与技术创新基地。

机械系统与振动国家重点实验室全消声室

创新开拓 引领发展

目前实验室在科研方向上设置了五大方向：振动冲击噪声分析与控制、系统动力学与信号处理、智能机械系统设计与制造、精密制造与质量控制、生机电系统理论。五大方向，创新开拓，为实验室的成果繁荣奠定了基础。

（1）振动冲击噪声分析与控制

实验室针对机械系统振动冲击噪声产生与传播机理、分析与控制方法，长期致力于激励源机理与辨识、复杂耦合系统建模与分析、振动控制与冲击防护等相关研究。重点围绕舰船的振动冲击噪声问题，突破了噪声与振动控制、冲击模拟与防护等一系列重大基础和关键技术问题，形成了原始创新能力和核心竞争力。振动冲击噪声分析技术、减振抗冲元器件、冲击试验系统、抗冲覆盖层等研究成果在常规艇、核潜艇、驱护舰及扫雷艇等海军装备上获得应用，为我国舰船设备的减振降噪抗冲提供新概念、新方法和新技术，引领了我国舰船隐身和冲击防护领域的学科发展。实验室担任军委装备发展部振动噪声控制专业组组长单位，主持完成了我国武器装备振动与噪声控制技术发展规划，在我国新一代武器装备的研制中发挥了不可替代的作用。

（2）系统动力学与信号处理

实验室面向航空航天复杂装备动力学与振动控制、设备健康监测与信号处理、微纳米制造等国家战略需求和学科前沿问题，深入开展复杂系统动力学理论、振动控制、信号处理等基础理论与应用技术研究，在复杂非线性系统动力学建模、多场耦合分析、动力学优化设计、结构材料一体化设计和低频时变微振动主动控制等方面取得关键理论与技术突破，研制出超大型电磁振动试验台和大型航天器空间弱碰撞对接地面模拟器，提出复杂系统动力学设计理论、信号处理方法及微振动控制技术，在我国探月三期、火星探测器、气象和高分遥感卫星等实际重大工程中获得重要应用。

（3）智能机械系统设计与制造

实验室面向航空、航天、核电、汽车等领域高端装备自主研发的战略需求，开展现代机械装备与系统数字化设计与制造、新机构设计、数字样机与虚拟现实、高速高精运动控制等基础理论与应用研究，创建并联机构装备拓扑设计与构型综合GF集理论，发明巨型重载操作装备、大型重载伺服压机、核电救灾机器人、消防机器人、多足步行机器人、微纳操作机器人等先进装备，联合研制多种具有自主知识产权、国际先进的国产首台套大型重载装备，为制造强国建设提供有力支撑。凭借相关研究成果，实验室奠定了重要国际影响，先后获美国机械工程师学会（ASME）“达·芬奇设计与发明奖”、国际机构与机器科学联合会（IFToMM）会刊创刊50年卓越研究奖。

（4）精密制造与质量控制

实验室面向汽车、飞机、火箭、高铁、新能源装备等复杂构件制造的重大需求，发展高性能零部件高效精密制造新原理和新技术，开发火箭箭体、航天发动机叶盘、发动机曲轴和凸轮轴等核心部件的成套制造装备，突破运载火箭、汽车、飞机智能制造技术瓶颈，为国家制造业发展和国防建设提供技术支撑。此外，实验室在2014年和2015年连续两次入选影响世界汽车科技的国际十大研发机构；“复杂装备的数字化设计”创新群体获国家自然基金委III期延续资助。

（5）生机电系统理论

生机电一体化是近年来快速发展的前沿科学技术。它通过生物体运动执行系统、感知系统、控制系统等与机电装置的功能集成，大幅延伸了机械系统的边界。它是当今全球各大科技计划竞相支持的前沿方向，该技术的发展可促进生机电系统功能交互、神经信息学与神经工程、人机信息通道重建等新原理的发掘，带动康复工程领域的学术创新和康复医疗装备的技术进步。目前，实验室在相关领域积累的理论和技术可辐射应用到智能机器人、特种环境作业装备、国防装备等有关国计民生的重大领域，具有重要的科学和战略意义。

开放交流 实践应用

在合作交流方面，实验室近年来主办/承办2019国际机械工程教育大会、中日超精密加工国际会议、振动工程国际会议、软体机器人理论与技术国际研讨会暨软体机器人创新设计等17次重要学术会议。会议规模均超百人。实验室与美国通用汽车、第一汽车有限公司技术中心、合肥常青机械股份有限公司等多家公司成立联合实验室/研发中心，在开展技术研究的同时，支撑企业开展技术升级，实施成果产业化。

在论文发表与专利方面，2010—2019年，实验室固定成员发表SCI论文1900余篇，研究成果获得发明专利授权近700项，发表论文及授权专利质量不断提升。并且，在前期的积淀之上，实验室近年来的发展脚步更加快速。

2021年5月25日，2020年度上海市科学技术奖揭晓，实验室2项成果获奖。“机电产品的非平稳噪声快速计算、精准测量及其降噪技术”获技术发明奖一等奖，“大型电动振动台试验系统关键技术及装备”获科技进步奖一等奖。

“机电产品的非平稳噪声快速计算、精准测量及其降噪技术”项目突破了机电产品非平稳噪声降噪的一系列核心技术，提出了声学积分方程的多极子加速边界元方法，创建了声功率的映射声辐射模态快速计算技术；首创了周期性非平稳噪声的声源可视化辨识技术，发明了适用于非平稳噪声源的成像系统；揭示了非平稳噪声振动不舒适度的耦合效应机理，开发了主客观融合的多声源多路径控制技术。项目应用于乘用车、空调压缩机等产品的低噪声开发，相关产品声学性能达到行业领先水平。

“大型电动振动台试验系统关键技术及装备”项目针对我国航空航天等重大工程对超大推力振动台的迫切需求，通过长期产学研用合作，建立了大型电动振动台试验系统的设计理论与方法，提出了大尺寸动圈及系统结构优化设计和制造关键技术，发明了力热电磁耦合作用下大型电动振动台温度控制技术和结构，实现了多通道实时控制系统的稳定性、可靠性与智能化设计，提出了大型装备动力学环境模拟试验方法和精准控制方法，自主研制出系列化的大型电动振动台试验系统，显著提升了我国大型机电产品和结构的动力学和振动试验能力。

聚合机械人才，构筑创新天地。瞄准国际学术前沿，对接国家重大需求。未来，实验室将继续坚定步伐，为国为民服务。