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刘开周:驯“龙”高手,国之重器
来源: | 作者: 管理员 | 发布时间: 778天前 | 1666 次浏览 | 分享到:
刘开周,现任中国科学院沈阳自动化研究所研究员、博士生导师,沈阳市沈河区人大代表。作为国内首批试航员参加蛟龙号首次突破7000米深度深潜试验,获中共中央、国务院“载人深潜英雄”荣誉称号,获授权专利21项,发表论文90余篇,其中SCI/EI检索60余篇。在海洋机器人关键技术攻关、装备研发、性能测试等方面取得了系统性研究与开发工作,其成果对于推动建设深海装备制造强国,促进辽宁全方位振兴等方面具有重要意义。

刘开周,现任中国科学院沈阳自动化研究所研究员、博士生导师,沈阳市沈河区人大代表。作为国内首批试航员参加蛟龙号首次突破7000米深度深潜试验,获中共中央、国务院“载人深潜英雄”荣誉称号,获授权专利21项,发表论文90余篇,其中SCI/EI检索60余篇。在海洋机器人关键技术攻关、装备研发、性能测试等方面取得了系统性研究与开发工作,其成果对于推动建设深海装备制造强国,促进辽宁全方位振兴等方面具有重要意义。



潜心致研,追求真理

面向世界海洋科技前沿,系统性研究了海洋机器人在复杂海洋环境下高精度导航、鲁棒控制、系统建模与仿真等“卡脖子”关键技术,其中悬停定位控制技术为国际同类大深度载人潜水器的首创。针对海洋机器人对深海复杂环境自适应能力差、系统参数时变的难题,阐明了影响海洋机器人无色卡尔曼滤波算法中影响状态估计精度的内在机理和因素,构建了基于自适应平方根无色卡尔曼滤波的海洋机器人系统状态和参数联合估计方法;针对海洋机器人大惯量、工作环境复杂多变、地形复杂多样、复杂海流扰动对精准操控、精确定位与精细作业等难题,开发了控制参数在线自动调整的主动建模与控制技术,实现了蛟龙号近海底全自动精准操控和自动定向、定深/定高、悬停定位功能,在国际上首创实现了同类大深度载人潜水器悬停定位功能;针对海洋机器人使命任务在陆上无法系统性测试,入水后无法充分试验的矛盾和难题,阐明了海洋机器人本体、传感器、执行机构等现代建模理论与方法,构建了海洋机器人现代建模理论与半物理仿真技术体系。研究成果在仪器仪表学报、机械工程学报、机器人等国内外知名学术期刊和会议上发表,合作出版专著1部,“蛟龙号载人潜水器控制与声学系统研究集体”获中国科学院杰出科技成就奖。

协作创新、争创一流

研发系列化海洋机器人核心系统与装备,研发蛟龙号控制系统、深海勇士号控制系统、水面环境参数观测系统等系列化海洋系统与装备,总体技术达到国际先进水平。刘开周作为主任设计师全程参与了“十五”“863计划”重大专项7000米载人潜水器蛟龙号的设计、加工、总装、联调试验,应用所提出的主动建模和控制方法,研制了国内首套具有自主知识产权的大深度载人潜水器控制软件系统,为我国自主研发的蛟龙号7000米载人潜水器精确控制提供技术支撑,蛟龙号最大下潜深度达到7062米,使我国成为国际上少数掌握大深度载人深潜关键技术的国家之一;作为国家“863计划”重点项目4500米载人潜水器深海勇士号副总设计师,实现了大深度载人潜水器控制系统核心部件的国产化,深海勇士号控制系统的国产化技术在蛟龙号技术升级项目中获得成功应用;参与国家重点研发计划项目全海深载人潜水器控制系统智能化、小型化与高性能等关键技术研究;在中科院先导专项支持下,负责研制水面环境参数观测系统观海号,并多次参与南海试验性应用,为首套实现水面水下通信的水面环境参数自主观测装备。上述系列化载人/无人、水下/水面海洋装备作业海域遍及中国南海、太平洋、印度洋,取得了丰硕的应用成果,为我国维护海洋权益、深远海科学考察、战略资源勘测和环境观测发挥了不可替代的作用。“7000米载人潜水器蛟龙号”项目获中国造船工程学会科学技术特等奖。

敬业奉献、求实创新

刘开周率领他的团队创建了海洋机器人运动性能陆上测试方法体系,改变海洋机器人海上现场测试模式为实验室研发模式,填补了国内海洋装备运动性能陆上测试技术领域的空白,并作为国内首批试航员参加首型大深度潜器深潜试验。基于海洋机器人现代建模理论与半物理仿真技术,成功研制集试验前使命验证、试验中监视、试验后分析等九大功能于一体的海洋机器人运动特性陆上测试平台。实现了海洋机器人装备的研发模式从基于“实环境”研究为主转向基于“虚环境”研究为主,加速了潜龙和探索系列等自主水下机器人、蛟龙号、深海勇士号等载人潜水器重大海洋装备的研发效率;在完成蛟龙号载人潜水器陆上总装和联调工作后,海上试验时刻存在着风险。万一发生差错,后果将不堪设想。刘开周作为国内首批试航员凭借着对载人潜水器总体性能、系统控制、应急处理等系统的熟悉程度,全程参加了蛟龙号海上深潜试验任务,特别是在2012年6月24日,他与另外两名试航员在太平洋马里亚纳海沟的海底共同见证了我国载人深潜史上首次突破7000米的伟大历史时刻,并向遨游在太空中神州九号上的航天员发送了祝福,获中共中央、国务院“载人深潜英雄”荣誉称号,受到习近平等中央领导同志的亲切会见。“蛟龙号载人潜水器研发与应用”项目获2017年度“国家科学技术进步奖”一等奖。

授业育人,热心公益

在“传帮带”中无私培养新一代海洋高技术创新人才队伍。扎实做好科研的同时,为了我国海洋机器人事业长远蓬勃发展,在刘开周的悉心指导下,包括两名潜航员在内的一批掌握高技术海洋机器人装备的人才队伍,在经过理论学习、现场实习、海上培训后,在海洋机器人关键技术攻关和装备研发过程中正发挥着科研骨干作用;作为博士生导师和辅导员,注重培养研究生的创新思维能力,启发、引导学生独立提出和解决问题,已培养博士、硕士研究生20余名,多人获得国家奖学金、中科院三好学生标兵、学业奖学金等荣誉;积极参加中科院公众开放日、科普进校园、科普夏令营等各类科学传播和社会公益活动50余场,提升我国公众的海洋意识,取得显著的社会效益。