曹勇


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基本信息 The basic information

曹勇

航海学院

博士研究生毕业

工学博士

助理研究员(自然科学)

船舶与海洋工程-船舶与海洋结构物设计制造,兵器科学与技术-武器系统与运用工程

cao_yong@nwpu.edu.cn

教育经历 Education Experience

2009/09-2015/06     北京航空航天大学     工学博士(免试直博)     高等工程学院(全校录取20人)

2009/09-2015/06     北京航空航天大学     工学博士(免试直博)     机械学院机器人研究所

2005/09-2009/07     北京航空航天大学     工学学士                 机械学院

2011/06-2011/07     航空航天国际研究生暑期学校                    优秀毕业生

2009/03-2009/07     法国国立高等工程技术学校(ENSAM)             优秀毕业设计

工作经历 Work Experience

2019/05-至今    西北工业大学航海学院,助理研究员,研究仿生智能水下航行器、软体机器人、智能控制等。

2016/10-2019/05    长安大学工程机械学院,专任教师,研究仿生机器鱼、软体机器人、智能控制等。

2015/07-2016/09    中国兵器工业第二0三研究所,研究多无人机协同作战及任务规划系统、仿生弹药。

科学研究 Scientific Research

一、仿蝠鲼智能水下航行器研究

通过仿生蝠鲼海洋生物,开展仿蝠鲼智能水下航行器研究,其具有高推进效率、高机动性、高隐身性和大负载能力等优点项目由潘光教授牵头,依托国家重点研发计划项目“自主变形仿生柔体潜水器研制”(2016YFC0301300),旨在研制新型高性能仿生水下航行器装备,实现仿生航行器“鲲鹏展翅,自由翱翔,一跃千里,群游四海”的终极目标,捍卫国土海疆,助力祖国海洋事业发展。项目分三个阶段性目标,第一阶段——自主航行,第二阶段——深远海航行,第三阶段——集群作战。未来该航行器主要应用于敏感区域抵近侦察、长时广域水文信息采集、复杂地形区域水质监测、海底电缆管道监测、智能海洋牧场鱼情监测、珊瑚监测等领域。

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           蝠鲼                                 图2 牛鼻鲼                                                                   图3 牛鼻鲼游动序列

1、项目先进性

(1)长续航与高机动兼具。仿蝠鲼航行器融合滑翔与胸鳍扑动两种典型推进模式,兼具水下滑翔机的长续航能力与超越传统AUV(自主水下航行器)的高机动能力。其工作过程主要为滑翔推进模式(航行器内含浮力系统),这时等效于大滑翔比翼身融合滑翔机;在有高机动需求时,胸鳍扑动推进,这时等效于高机动仿生AUV,能够实现前游、倒游、原地转弯、快速俯仰等高机动动作。(2)隐身性能好。航行器主要采用滑翔模式,辅助胸鳍扑动推进模式,相对传统螺旋桨推进,对水下环境扰动很小,不容易被声呐发现;而且航行器外形与运动状态均与蝠鲼鱼类极其相似。

2、研究内容

项目主要开展蝠鲼生物解剖学研究、蝠鲼生物运动学研究、蝠鲼推进机理流体仿真、蝠鲼推进机理DPIV观测、仿生软体扑动胸鳍研制、中央模式发生器(CPG)仿生运动控制、姿态稳定控制、自主避障控制、有效载荷搭载论证与湖海实验验证、集群任务规划、集群路径规划、集群编队、集群侦察探测等。

3、项目进展

 目前团队正在开发多型原理验证样机与工程样机,正在开展湖海实验,新华社等主流媒体进行了相关报道,详见附录。原理样机参数:翼展0.8 m,7kg,连续扑动推进工作5小时,航速-0.2 ~ 0.4 m/s,偏航速度70°/s,具备前游、倒游、零半径转弯、原地启停等能力。工程样机:翼展2 m120 kg,滑翔推进1000公里,速度0.2 ~ 0.5 m/s,连续工作30天;扑动推进速度0.5 ~ 1.5  m/s1~3节),偏航速度大于50°/s

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      图4 原理样机湖中航行                       图5 工程样机湖中航行                     图6 两型样机湖中航行

二、仿生智能水下航行器前沿探索

相对仿蝠鲼智能水下航行器研究,该研究方向更广泛,更加侧重前沿探索与机理研究。主要开展各种水下生物的推进机理研究、结构仿生研究以及仿生控制研究,通过生物学观测构建生物运动学方程,通过解剖学研究构建水下航行器仿生柔性/软体结构,通过中央模式发生器(CPG)神经仿生控制实现运动学仿生,通过模糊控制实现姿态稳定控制,从而构建形似与神似的仿生智能水下航行器,并以其作为科学工具,通过数字粒子图像测速(DPIV)系统观测流场分布,反向研究被仿生对象的推进机理,最终实现航行器的完美仿生,促进新型仿生推进技术走向实际应用。 

三、附录:相关报道链接

    仿生蝠鲼潜航器在西安研制成功_新华网视频图片报道

    我国研制出滑扑一体自主变形仿生柔体潜航器_新华网文字报道

    西工大研制的仿蝠鲼滑扑一体柔体潜航器试航成功_西工大新闻网

团队信息 Team Information

名称:“仿生智能水下航行器”课题组

    “水下自主航行器”团队拥有教师20多人,其中中国工程院院士1人、国家教学名师1人、长江学者1名,获国家技术发明二等奖1项、国家科技进步二等奖2项,先后获批“长江学者和创新团队发展计划”创新团队、国防科技创新团队、国家级教学团队、全国高校黄大年式教师团队,获得全国教育系统先进集体、国防科技创新团队奖、国防科技工业十大新闻团队。
    “仿生智能水下航行器”课题组隶属于“水下自主航行器”团队,该课题组以“骨干专家+新兴方向+重要基地+重点学科”的模式构建,现由1名骨干专家,3名青年教师,1名聘用工程师,18名学生组成。该课题组致力于培养一批以兴趣为动力的科研创新队伍,希望学生能玩、能战斗,在团队中快速成长,进入社会成为国之栋梁!

课题组负责人:潘光教授,博士生导师,教育部长江学者特聘教授,入选“国家百千万人才工程”和“新世纪优秀人才支持计划”,享受政府特殊津贴专家,现任西北工业大学航海学院院长,“无人水下运载技术”工信部重点实验室主任,军委科技委某主题首席科学家。

师资队伍:曹永辉(总体设计)、黄桥高(流体仿真)、曹勇(仿生柔性/软体结构、智能控制、实验)、张泽宇(结构)。

学生队伍:团队包含9名博士生,8名硕士生,1名本科生。团队分三个大方向:流体、机械材料、控制,每个方向由高年级与低年级博硕士研究生混合组队,形成有效阶梯,保证项目延续性,同时起到传帮带的作用,保证学生快速成长。目前团队已经建立起良好的氛围,定期交流学习,定期开展娱乐活动,我们旨在构建快乐学习的科研团体(更多团队情况请点击“我的相册”或阅览右上角“我的相册)。

分组任务姓名学位
分组任务姓名学位
分组任务姓名学位
流体
赵嘉祯博士
机械材料
路  阳博士
控制
郭花增硕士


运动学分析郭力铭博士
嵌入式软硬件张代利博士

马云龙博士
软体材料李梦杰博士
运动仿生控制赵  艺硕士
流体仿真
软体驱动邢  城硕士
姿态稳定控制郝艺伟硕士
流体实验高鹏骋博士
柔性/软体结构贺俊杰博士
自主避障控制马淑敏硕士


浮力系统白靖宜博士
集群任务分配谢  钰硕士

千  哲硕士
质心调节系统杨驰野硕士
集群路径规划




隋一翔本科



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                                                                                                图7 团队合影

重要基地:无人水下运载技术工业和信息化部重点实验室,水下信息与控制技术国防科技重点实验室。

实验条件:(1)综合水池和拖曳水池,其中综合水池长70m宽44m深10/15m(10m深水域宽29m,15m深水域宽15m),拖曳水池长179m宽7m深6m,最大实验速度7m/s。(2)循环水槽在建,流速0.2-0.8m/s,水槽截面1.2m1.2m。(3)数字粒子图像测速(DPIV)系统在建。

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       图8 无人运载技术工信部重点实验室                                    图9 综合水池                                                     图10 拖曳水池

招生信息 Admission Information

研究生招生:欢迎加入“仿生智能水下航行器”课题组,我们追求前沿突破,追求快乐科研,我们享受科研过程攻坚克难的苦,更享受奋斗之后的那一抹彩虹!这里一大群累并快乐着的小伙伴正等待着你,一起去做充满乐趣且有意义的事!欢迎邮件咨询或来606教研室参观交流!

本科生招生:欢迎本科生加入课题组参与有趣的科学研究以及学科竞赛,团队目前研究的水下仿生方向十分前沿,需要大胆敢于突破的你提供idea,我们期待与你一起头脑风暴碰撞出灵感的火花!我们也乐于指导资助你参与各项科技竞赛!

联系地址:西北工业大学友谊路校区航海学院6楼613办公室或606教研室

联系方式:cao_yong@nwpu.edu.cn

综合介绍 General Introduction

    曹勇,航海学院,机械与动力工程系,1986年8月生,籍贯重庆,中共党员。目前主要从事仿生智能水下航行器研究,涉及仿生运动学分析、仿生柔体/软体结构设计、仿生运动控制(CPG)与模糊控制、鱼体推进机理研究(DPIV观测)、集群任务规划等。现主持某国家级课题一项,中央高校基金一项,发表SCI与申请发明专利10余项。

    动手能力强,喜欢开发实际工程项目,希望做对国家有意义的事,为祖国贡献一点力量!目前在团队中比较关注学生学习生活,能与学生打成一片,享受与学生们攻克科研难关的过程,享受陪伴学生成长的过程。希望学生们在团队中能茁壮成长,未来成为国家栋梁!

    大学期间担任过班长、社团主席、球队队长、学院研究生会副主席、研究生辅导员等职务,个性积极向上,乐于奉献,能玩能战斗。爱好体育运动、登山、钓鱼等,积极参与团体活动,打破过北京市高校跳绳记录,获得过北京航空航天大学足球冠军、机械学院新生乒乓球单打冠军、羽毛球团体冠军等。