赵杰科研成果

基本信息 科学研究 教育教学 论文专著 英文介绍 新建主栏目 基本信息 名称 赵杰，男，汉族，1968年生。教授，博导；哈尔滨工业大学机器人研究所所长, 国家级高层次人才计划入选者。 主要从事极端环境服役机器人、机器人化机电一体装备等领域的科研工作。主持国家自然科学基金、国家重大专项、国家重点研发计划等科研项目30余项，总经费2亿元。发表SCI、EI 论文300余篇；发表文章被他引1700余次；授权发明专利200余项，出版著作2部。获省部级技术发明特等奖1项、科技进步一等奖1项，航天部二等奖3项。 工作经历 名称 时间 工作经历 1996－1998年 哈尔滨工业大学机电学院助研 1998－2001年 哈尔滨工业大学机电学院副研究员 1998－2001年 哈尔滨工程大学控制理论与控制工程博士后流动站博士后 2001－目前 哈尔滨工业大学机电学院研究员 2003－目前 哈尔滨工业大学机电学院博士生导师 教育经历 名称 1986－1990年：毕业于哈尔滨工业大学精密机械与仪器制造工程专业获学士学位 1990－1993年：毕业于哈尔滨工业大学机械工艺设备与制造专业获硕士学位 1993－1996年：毕业于哈尔滨工业大学机电控制及自动化专业获博士学位 主要任职 名称 国务院学科评议组成员 教育部科学技术委员会先进制造学部委员 “十三五”国家重点研发计划“智能机器人重点专项”总体论证组 组长 “十三五”国家“智能制造与机器人重大工程”总体论证组 成员 “十二五”国家“863计划”先进制造领域智能机器人主题专家组 组长 “十二五”服务机器人重点专项专家组 专家 中国宇航学会机器人专业委员会 主任委员 中国人工智能学会智能制造专业委员会 副主任委员 中国自动化学会机器人专业委员会 副主任委员 中国电子学会软件定义推进委员会 副主任委员 中国生物医学工程学会医学机器人工程及临床应用委员会 副主任委员 中国电工技术学会电控系统与装置委员会 委员 “机器人技术与系统”国家重点实验室（哈尔滨工业大学）学术委员会 委员 “仿生机器人与系统”教育部重点实验室（北京理工大学）学术委员会 委员 “机构理论与装备设计”教育部重点实验室（天津大学）学术委员会 委员 国家电网公司“电力机器人技术”实验室学术委员会 委员 上海市“空间飞行器机构”重点实验室学术委员会 委员 研究领域 名称 机械电子工程 机器人技术 主要研究方向: 1. 极端环境作业机器人关键技术，包括：核反应堆检测作业机器人、核聚变装置维护机器人、矿井探测机器人等系统的关键技术研究； 2. 航天地面仿真与测试技术，包括：空间对接机构及其测试装备，空间作业机器人原理样机及其地面试验系统； 3. 仿生机器人关键技术，包括：仿生青蛙、仿生六足、仿生四足、仿生水黾等仿生机器人系统关键技术研究； 4. 医疗及康复机器人关键技术，包括：专科型手术机器人和穿戴式康复机器人系统关键技术研究； 5. 多传感器系统集成及控制技术，包括: 机器人传感器、多传感器集成及信息融合技术等研究。 科研项目 名称 国家自然科学基金集成项目：面向航空制造的人-机器人协作技术及应用研究 国家自然科学基金重点项目：人机协作型移动双臂机器人的基础研究 国家自然科学基金面上项目：基于磁流变原理的病理性震颤抑震机理与方法研究 国家科技重大专项：智能机器人及传输智能系统的研发与应用 国际热核聚变实验堆（ITER）计划专项：多功能大尺度重载维护机械臂遥操作系统关键技术 国际热核聚变实验堆（ITER）计划专项：包层遥操作维护系统关键技术研究 国家863计划重点项目：煤矿井下搜索机器人研制 国家863计划重点项目：基于仿生技术四足机器人研究 国家载人航天工程重大专项：空间对接机构热真空试验台 国家探月工程重大专项：对接与样品转移机构整机特性测试台 奖项成果 名称 2021年中国机械工业科技奖技术发明特等奖：航天对接机构地面测试关键技术与系列装备 2011年黑龙江省科技进步一等奖：合成橡胶后处理成套工艺装备 2011年载人航天工程首次交会对接任务优秀协作单位 优秀协作单位 2011年载人航天突出贡献荣誉证书 突出贡献奖 1996年航天工业部二等奖：空间机器人多传感器集成手爪系统的研究 主要专利 名称 1. 一种狭窄空间柔性包裹救援装置 ZL 201910137777.5 赵杰、朱延河等； 2. 柔性机器人关节上能测力矩的紧凑型金属橡胶弹性元件 ZL 201711182977.X 赵杰、张赫等； 3. 用于柔性机器人关节的能测量力矩的金属橡胶弹性元件 ZL 201711185462.5 赵杰、王继龙等； 4. 一种可变掠角弹射串置翼飞行机器人 ZL 201610997611.7 赵杰、高良等； 5. 一种用于柔性机器人关节上的被动减振弹性元件 ZL 201610803038.1 赵杰、王继龙等； 6. 基于傅里叶级数展开的陀螺稳定装置 ZL 201510305743.4 赵杰、金弘哲等； 7. 一种用于纵向运动模拟的六自由度并联组装机构 ZL 201410113807.6 赵杰、陈学生等； 8. 具有投放功能的小型搜救机器人 ZL 201310716969.4 赵杰、臧希喆等； 9. 一种针对容器焊缝检查机械手运动的控制系统及控制方法 ZL 201310703645.7 赵杰、李戈等； 10. 一种用于检测位置偏差的穿戴装置 ZL 201310549385.2 赵杰、朱延河等； 11. 基于陀螺仪进动效应的倒立摆系统姿态稳定装置 ZL201310455611.0 赵杰、金弘哲等； 12. 三自由度远心汇交式重载姿态调整机构 ZL 201310403243.5 赵杰、樊继壮等； 13. 一种大容差螺栓自动安装装置 ZL 201310364718.4 赵杰、朱延河等； 14. 一种大型分体安装鼠笼式承力框架 ZL 201310353692.3 赵杰、朱延河等； 15. 一种分离式砝码配重装置 ZL 201310325267.3 赵杰、朱延河等； 16. 一种两自由度姿态运动模拟装置 ZL 201310206647.5 赵杰、刘刚峰等； 17. 采用双关节机构形式的气动肌肉驱动仿青蛙弹跳腿机构 ZL 201310206608.5 赵杰、樊继壮等； 18. 一种空间六自由度受控与失重模拟装置 ZL 201310206550.4 赵杰、朱延河等； 19. 一种利用飞轮储能的应用到物体碰撞时等效质量模拟装置 ZL 201310206495.9 赵杰、朱延河等； 20. 一种具备感知能力的气动肌肉驱动仿青蛙弹跳腿 ZL 201310206401.8 赵杰、朱延河等； 21. 一种用于实体档案自动存取的协作系统及档案的调取方法 ZL 201310162410.1 赵杰、朱延河等； 22. 一种用于档案传送的自动导引小车 ZL 201310162409.9 赵杰、朱延河等； 23. 六足机器人 ZL 201330068147.0 赵杰、张赫等； 24. 一种场景三维信息还原双目摄像装置 ZL 201310084565.8 赵杰、周自维等； 25. 一种移动式顶撑机器人 ZL201310067849.6 赵杰、臧希喆等； 26. 一种带有力保护功能的档案自动存取机械手 ZL 201210215510.1 赵杰、朱延河等； 27. 一种有躯体式准被动双足步行机器人系统 ZL 201210207721.0 赵杰、臧希喆； 28. 冶金铸机双摆角式辊缝测量装置 ZL 201010540772.6 赵杰、刘玉斌； 29. 基于马格努斯效应的涵道单螺旋桨飞行器 ZL 201010236289.9 赵杰、金弘哲等； 30. 一种单电机驱动的薄膜天线豆荚形支撑杆双侧展开机构 ZL 200810064808.0 赵杰、刘刚峰等； 31. 基于双转动自由度的万向式模块化自重构机器人 ZL200810064730.2 赵杰、唐术锋等； 32. 基于直流减速电机与旋转钩孔的节能连接机构 ZL200710144978.5 赵杰、臧希喆等； 33. 一种适用于煤矿矿井搜索探测的履带式多关节铰接机器人 ZL 200610150840.1 赵杰、朱延河等； 34. 线阵图像式带钢表面在线缺陷检测装置及其检测方法 ZL 200510010049.6 赵杰、程万胜等； 35. 对置式超声驻波悬浮传输装置及超声驻波悬浮和传输方法 ZL201710671400.9 董惠娟、赵杰、贾串玲等； 36. 一种可实现悬浮长距离传输的超声驻波悬浮传输装置 ZL 201810867094.0 董惠娟，赵杰，隋明扬； 37. 一种混合材料粉末的超声驻波分离装置 ZL201810866126.5 董惠娟，赵杰，孟繁斌； 38. 多机电参数可调的内容可扩展的角位置伺服教学实验装置 ZL201811440773.6L 董惠娟，赵杰，隋明扬； 39. 一种可用于超声长距离悬浮传输装置及支撑距离确定方法 ZL201910764676.0 董惠娟、穆冠宇、王强等； 40. 一种适合于超声长距离悬浮传输的驻波比调节方法 ZL202010223377.9 董惠娟、孟繁斌、穆冠宇、赵杰 团队成员 名称 朱延河：　教　授，博导。　http://homepage.hit.edu.cn/zhuyanhe 臧希喆：　教　授，博导。　http://homepage.hit.edu.cn/zangxizhe 樊继壮：　教　授，博导。　http://homepage.hit.edu.cn/fanjizhuang 刘玉斌：　副教授，博导。　http://homepage.hit.edu.cn/liuyubin 金弘哲：　副教授，博导。　http://homepage.hit.edu.cn/hongzhejin 高永生：　副教授，博导。　上肢康复机器人。 刘刚峰：　教　授，博导。　http://homepage.hit.edu.cn/liugangfeng 李长乐：　副教授，博导。　http://homepage.hit.edu.cn/lizhangle 张　赫：　教　授，博导。　http://homepage.hit.edu.cn/zhanghee 张学贺：　副教授，硕导。　http://homepage.hit.edu.cn/zhangxuehe 高　良：　博士后。研究方向：　飞行机器人。 郑天骄：　博士后。研究方向：　外骨骼机器人。 讲授课程 名称 博士生课程: 机电系统工程学 创新研修课: 极端环境机器人技术 本科生课程: 智能制造概论 招生信息 名称 在主要研究方向上招收 博士生2-3名/年 硕士生2-4名/年 欢迎有意者提前联系 论文 名称 代表性论文： [1] Jie Zhao; Guanyu Mu; Huijuan Dong*; Tong Sun; Kenneth.T.V. Grattan*. Study of the Velocity and Direction of Piezoelectric Robot Driven by Traveling Waves. IEEE Transactions on Industrial Electronics | Journal article DOI: 10.1109/TIE.2022.3210545 （2022）（Early access） [2] Mingyang Sui, Huijuan Dong,* Guanyu Mu, Jingze Xia, Jie Zhao,* Zhen Yang,* Tianlong Li, Tong Sun and Kenneth Thomas Victor Grattan. Droplet transportation by adjusting the temporal phase shift of surface acoustic waves in the Exciter-Exciter mode. Lab on a Chip. 2022， 22, 3402 - 3411（2022）（Cover） [3] Jie Zhao, Guanyu Mu, Huijuan Dong, Tong Sun, Kenneth T.V. Grattan. (2022). Requirements for a transportation system based on ultrasonic traveling waves using the measurement of spatial phase difference. Mechanical Systems and Signal Processing, 168（2022）108708. [4] Hua, Y. , Zhu, Y. , Li, C. , Zhao, J. , & Zhu, Y. . (2021). Assistance control of human-exoskeleton integrated system for balance recovery augmentation in sagittal plane. IEEE Transactions on Industrial Electronics, PP(99), 1-1. [5] S. Wang, Y. Zhu, H. Jin, C. Yang, Z. Zhang and J. Zhao, "Self-Correction of Feedback Current for Low-Inductance PMSM Driving in Motor and Generator States," in IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 68, no. 10, pp. 9866-9875, Oct. 2021, doi: 10.1109/TIE.2020.3026303. [6] Mu, Guanyu; Zhao, Jie; Dong, Hui-juan*; Wu, Jiang*; Grattan, K; Sun, Tong，Structural parameter study of dual transducers-type ultrasonic levitation-based transportation system，Smart Materials and Structures,. 30 (2021) 045009 (11pp). [7] Zhang, Z. , Fan, J. , Jin, H. , Zheng, T. , & Zhu, Y. . (2021). Active knee joint exoskeleton for stair ascent augmentation. 中国科学：信息科学（英文版）, 64(3), 3. [9] Wang, J. , Zhang, H. , Dong, H. , & Zhao, J. . (2021). Partial-state feedback based dynamic surface motion control for series elastic actuators. Mechanical Systems and Signal Processing, 160. [10] Wang, J. , Zhang, H. , Dong, H. , & Zhao, J. . (2021). Robust output-feedback torque controller design for series elastic actuators and its application in multi-level control frameworks. ISA Transactions(2). [11] Wang, C. , Zang, X. , Zhang, X. , Liu, Y. , & Zhao, J. . (2021). Parameter estimation and object gripping based on fingertip force/torque sensors. Measurement. [12] C. Song, G. Liu, C. Li and J. Zhao, "Reactive Task Adaptation of a Dynamic System with External Disturbances Based on Invariance Control and Movement Primitives," in IEEE Transactions on Cognitive and Developmental Systems, doi: 10.1109/TCDS.2021.3094982. [13] Fan, J., Wang, S., Wang, Y., Li, G., Zhao, J., Liu G., Research on frog-inspired swimming robot driven by pneumatic muscles. Robotica, DOI: 10.1017/S0263574721001247 [14] C. Wang, X. Zang, H. Zhang, H. Chen, Z. Lin and J. Zhao, "Status Identification and Object In-Hand Reorientation Using Force/Torque Sensors," in IEEE Sensors Journal, vol. 21, no. 18, pp. 20694-20703, 15 Sept.15, 2021, doi: 10.1109/JSEN.2021.3100149. [15] Zhang, Z. W., Fan, J, Z., & Jin, H. Z. Active knee joint exoskeleton for stair ascent augmentation. Sci. China Inf. Sci. 64, 139204 (2021). [16] Kong, F. , Zhu, Y. , Yang, C. , Jin, H. Z. , & Cai, H. . (2020). Integrated locomotion and deformation of a magnetic soft robot: modeling, control and experiments. IEEE Transactions on Industrial Electronics, PP(99), 1-1. [17] Zhang, X., Cao, J., Yan, J., & Zhao, J. Surface tension-mediated trapping and propulsion of small objects at liquid interfaces by using line-spot lasers. Optics & Laser Technology, 133, 106536. [18] Sui, D., Zhu, Y., Zhao, S., Wang, T., Agrawal, S. K., Zhang, H., & Zhao, J. (2020). A Bioinspired Soft Swallowing Gripper for Universal Adaptable Grasping. Soft Robotics . December 3, 2020. [19] Kong, F., Zhu, Y., Yang, C., Jin, H., Zhao, J., & Cai, H. (2020). Integrated Locomotion and Deformation of a Magnetic Soft Robot: Modeling, Control and Experiments. IEEE Transactions on Industrial Electronics. [20] Song, C., Liu, G., Zhang, X., Zang, X., Xu, C., & Zhao, J. (2020). Robot complex motion learning based on unsupervised trajectory segmentation and movement primitives. ISA transactions, 97, 325-335. [21] Zhang, H., Jin, H., Liu, Z., Liu, Y., Zhu, Y., & Zhao, J. (2019). Real-time kinematic control for redundant manipulators in a time-varying environment: Multiple-dynamic obstacle avoidance and fast tracking of a moving object. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 16(1), 28-41. [22] Huang, Y., Tian, Y., Hang, C., Liu, Y., Wang, S., Qi, M., ... & Zhao, J. (2019). Self-Limited Nanosoldering of Silver Nanowires for High-Performance Flexible Transparent Heaters. ACS applied materials & interfaces , 11 (24), 21850-21858. [23] H. Jin, Z. Liu, H. Zhang, Y. Liu and J Zhao, "A Dynamic Parameter Identification Method for Flexible Joints Based on Adaptive Control," in IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, vol. 23, no. 6, pp. 2896-2908, Dec. 2018, doi: 10.1109/TMECH.2018.2873232. [24] Jia Zhang, Lijie Zhou, Huiming Zhang, Zhaoxi Zhao, Shuliang Dong, Shuai Wei, Jie Zhao, Zhenlong Wang, Bin Guo, PingAn Hu. Highly sensitive flexbibe three-axis tactile sensors based on the interface contact resistance microstructured graphene. Nanoscale, 2018, 10, 7380-7395. [25] Yang, C., Li, C., Xia, F., Zhu, Y., Zhao, J., & Youcef-Toumi, K. (2018). Charge controller with decoupled and self-compensating configurations for linear operation of piezoelectric actuators in a wide bandwidth. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 66(7), 5392-5402. [26] Zhu, Y., Zhang, G., Xu, W., & Zhao, J. (2018). Flexible force-sensing system for wearable exoskeleton using liquid pressure detection. Sensors and Materials, 30(8), 1655-1664. [27] Yan, J., Zhang, X., Xu, B., & Zhao, J. (2018). A new spiral-type inflatable pure torsional soft actuator. Soft robotics , 5 (5), 527-540. [28] Jin, H. , Yang, D. , Zhang, H. , Liu, Z. , & Zhao, J. . (2018). Flexible actuator with variable stiffness and its decoupling control algorithm: principle prototype design and experimental verification. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, PP(99), 1-1. [29] Yang, C. , Winkler, R. , Dukic, M. , Zhao, J. , Plank, H. , & Fantner, G. E. . (2017). Probing the morphology and evolving dynamics of 3d printed nanostructures using high-speed atomic force microscopy. ACS Applied Materials & Interfaces, 9(29), 24456-24461. [30] Jin, H., Wang, T., Yu, F., Zhu, Y., Zhao, J., & Lee, J. (2016). Unicycle robot stabilized by the effect of gyroscopic precession and its control realization based on centrifugal force compensation. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics , 21 (6), 2737-2745. [31] Wang, X., Jin, H., Zhu, Y., Chen, B., Bie, D., Zhang, Y., & Zhao, J. (2016). Serpenoid polygonal rolling for chain-type modular robots: A study of modeling, pattern switching and application. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing , 39 , 56-67. [32] Li, J., Liu, W., Li, T., Rozen, I., Zhao, J., Bahari, B., & Wang, J. (2016). Swimming microrobot optical nanoscopy. Nano Letters , 16 (10), 6604-6609. [33] Xu, W. B., Liu, X. P., Chen, X., & Zhao, J. (2015). Improved artificial moment method for decentralized local path planning of multirobots[J]. IEEE Transactions on Control Systems Technology, 23(6), 2383-2390. [34] Zhu, Y., Gao, Y., Xu, C., Zhao, J., Jin, H., & Lee, J. (2014). Adaptive control of a gyroscopically stabilized pendulum and its application to a single-wheel pendulum robot[J]. IEEE/ASME Transactions on mechatronics, 20(5), 2095-2106. [35] Liang, X., Wang, H., Liu, Y. H., Chen, W., & Zhao, J. (2015). A unified design method for adaptive visual tracking control of robots with eye-in-hand/fixed camera configuration[J]. Automatica, 59, 97-105. [36] Liang, X., Wang, H., Liu, Y. H., Chen, W., Hu, G., & Zhao, J. (2015). Adaptive task-space cooperative tracking control of networked robotic manipulators without task-space velocity measurements[J]. IEEE transactions on cybernetics, 46(10), 2386-2398. [37] Qin, L., Zhao, J., Lei, S., & Pan, Q. (2014). A smart “strider” can float on both water and oils[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 6(23), 21355-21362. [38] Xu, W. B., Chen, X. B., Zhao, J., & Liu, X. P. (2014). Function-segment artificial moment method for sensor-based path planning of single robot in complex environments[J]. Information Sciences, 280, 64-81. 出版物 名称 《机电系统计算机控制》，哈工大出版社; 《智能机器人技术》，机械工业出版社; 《智能机器人技术-安保、巡逻、处置类警用机器人研究实践》，机械工业出版社 名称 Professor Zhao has been engaged in teaching and scientific research at Harbin Institute of Technology for a long time. He is the current director of Institute of Robotics at Harbin Institute of Technology, the Changjiang distinguished professor of the Ministry of Education, the leading talent of scientific and technological innovation under the "National high - level talent special support plan" of the Organization Department of the Central Committee of the CPC, and the member of the State Council Discipline Appraisal Group. Additionally, he is the member of Advanced Manufacturing Department of the Ministry of Education Science and Technology Commission, the leader of expert group on intelligent robot in advanced manufacturing field in the national "12th Five-Year Plan" and "863 Program", and the key specialist of service robot in the national "12th Five-Year Plan". Besides, he is the leader of the expert group for the demonstration of "Key Project of Intelligent Robot" in the national "13th Five-Year Plan", the member of the general demonstration Group of "Intelligent Manufacturing and Robotics Major Project" in the national "13th Five-Year Plan", and the chairman of the Robotics Committee of the Chinese Society of Astronautics. Also, he is the Vice Chairman of the Robotics Committee of the Chinese Association of Automation, and the Vice Chairman of the Intelligent Manufacturing Committee of the Chinese Association for Artificial Intelligence. Professor Zhao has been facing the major strategic needs of the international academic frontier, national economic development and national defense construction for many years. After decades of unremitting exploration and practice, professor Zhao has gradually formed major research directions such as the basic theory and generic technology of highly adaptable robot, key technology and application of robot in a special service environment, robotic equipment for national economic development and major engineering applications, which are guided by the exploration of cutting-edge scientific issues in international robot research such as bionics and variable configuration, based on the key generic technology breakthrough in robotics applications in aerospace, nuclear industry, and public security areas, and directed by the application and industry requirements of major projects such as manned space engineering and petrochemical equipment automation. In the past five years, he has presided over 19 scientific research projects such as the National Natural Science Foundation of China, the National "863" Program, and the National Science and Technology Major Project, with a total expenditure of 110 million yuan. He has published more than 280 papers cited 788 times, of which over 210 are included in SCI/EI. In the past five years, he has published over 180 papers cited 318 times, including more than 140 SCI/EI papers. He has also published 1 book and applied for 50 invention patents. He has won 4 provincial and ministerial science and technology awards (1 first prize, ranked No.1; 3 second prizes, ranked No.2, 5, 5)