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概况
面向国家“海洋强国”战略目标和深圳市“20+8”产业集群,为实现海洋智能化巡航与探测目标,清华大学海洋软体机器人与智能传感团队主要开展海洋软体机器人、水下智能柔顺抓取、水下多模态感知技术等多学科领域前沿交叉研究。海洋软体机器人方面,面向水下智能巡航探测任务,目标实现具备更加灵活运动能力和续航能力的小型化智能化水下软体机器人。水下智能柔性抓取方面,面向水下智能作业操控任务(深海采样、海底捕捞等),目标实现基于多模态融合传感技术的水下智能柔性抓取系统,不仅能完成在复杂水下环境(浑浊、暗光、强干扰等)的无损抓取作业任务,同时能够获取多模态抓取感知信息,提升水下机器人的海洋环境综合作业性能。团队负责人曲钧天,男,1990年生,清华大学深圳国际研究生院海洋工程研究院助理教授、特别研究员、博士生导师,目前为深圳市海洋生态前沿技术重点实验室副主任和清华大学海洋软体机器人与智能传感实验室负责人。加拿大麦吉尔大学博士,清华大学博士后,曾在加拿大多伦多大学担任研究助理。已在机器人、机械、材料多学科交叉领域旗舰国际期刊(Advanced Functional Materials, Advanced Intelligent Systems, Advanced Materials Technologies, Nano Energy, Chemical Engineering Journal , Applied Materials Today, IEEE T-IE, T-MECH, T-ASE, Nanoscale等,均为中科院一区TOP/JCR Q1)和机器人国际顶级会议(ICRA, IROS)发表高水平SCI/EI论文60余篇(ESI高被引论文2篇,旗舰JCR Q1期刊封面论文5篇,Wiley Excellent Author Paper 2篇)、以第一完成人身份授权发明专利22项(包括香港专利2项)、公开发明专利20余项(包括美国专利1项),一作/通讯出版中英文专著2本、中英文学术章节2章,并作为主要起草人(署名第三顺位,共60余家单位)发布软体机器人领域首个国家团体标准《软体机器人技术要求》。
主持国家自然科学基金、JKW基础加强计划课题(副组长)、教育部产学合作协同育人项目、中国科协2024年度“科技智库青年人才计划”项目、广东省自然科学基金、深圳市重点实验室项目(副主任)、深圳市“鹏城孔雀计划”、深圳市高等院校稳定支持计划项目、北京市科协“青年人才托举工程”项目、清华大学交叉科研创新基金项目/海外科研合作基金和中国博士后科学基金等国家/省部级/深圳市课题10余项,核心参与中国/加拿大自然科学基金等国家级课题10余项。担任深圳市海洋生态前沿技术重点实验室副主任、国际机器人领域权威SCI期刊IEEE Robotics and Automation Letters (RA-L) 副主编、国际自动化科学与工程会议(IEEE CASE)副主编/分会场主席、《海洋科学百科全书》(上海交大出版社) 副主任编委、清华大学校友会机械工程系深圳分会副秘书长、中国微纳米技术学术年会分会场主席、中国智能可穿戴技术创新论坛分论坛主席、世界纳米年会Keynote Speaker、国际仿生工程领域权威SCI期刊Journal of Bionic Engineering(仿生工程学报,JCR Q1/4.9)首届青年编委、国际仿生工程学会(International Society of Bionic Engineering, ISBE)青年委员、机器人领域核心期刊Cyborg and Bionic Systems(IF: 10.5)青年编委、海洋工程领域中文核心期刊《水下无人系统学报》青年编委等学术兼职,中国机械工程学会/中国电子学会/中国微米纳米技术协会高级会员、北京软体机器人科技股份有限公司(SRT)特聘技术专家、北京智汇邦信息技术有限公司智库首席咨询专家、北京特博超越科技有限公司首席科学家等。
曲钧天团队原创科研成果先后荣获2023年全国软体机器人竞赛一等奖、2024年第49届瑞士日内瓦发明展金奖、2024年第二十七届全国发明展览会·“一带一路”暨金砖国家技能发展与技术创新大赛金奖(最高奖)、作为首席科学家带领团队荣获2023年中国创新创业大赛机器人产业专项赛三等奖和“创客北京”创新创业大赛三等奖。作为项目完成人之一获得2021年中国机械工业联合会-科技发明二等奖,入选中国科协2024年度“科技智库青年人才计划”项目、北京市科协“青年人才托举工程”、深圳市海外高层次人才“鹏城孔雀计划”、首届清华大学“水木学者”计划和中国“博士后国际交流计划引进项目”。曾获2023年度清华大学深圳国际研究生院-年度教师考核“优秀”奖、清华大学教学评估前5%(最高等级)、粤港澳大湾区青年展览馆“科技讲解员”荣誉称号(深圳市唯一获奖教师)、Springer Nature期刊Microsystems & Nanoengineering 优秀青年科学家、2023 & 2024年Wiley中国开放科学高贡献作者奖、SCI期刊Nanotechnology and Precision Engineering(纳米技术与精密工程)优秀青年编委/优秀审稿人、加拿大魁北克省优秀博士生奖、麦吉尔大学博士生工程杰出奖、中国电子显微摄影大赛优秀奖等多项奖励和荣誉称号。
欢迎机器人、机械工程、自动化、仪器科学与技术、海洋工程与技术等相关专业的同学踊跃报考。
教育经历
2014年9月-2019年10月,加拿大麦吉尔大学,机械工程专业,博士
2012年9月-2014年8月,东北大学,控制理论与控制工程专业,硕士
2008年9月-2012年8月,东北大学,自动化专业,学士
工作经历
2022年4月-至今,清华大学深圳国际研究生院,助理教授、特别研究员
2019年11月-2022年3月,清华大学,博士后(水木学者)、助理研究员
2017年9月-2019年9月,加拿大多伦多大学,访问博士、研究助理
学术兼职
深圳市海洋生态前沿技术重点实验室 副主任
国际机器人领域权威SCI期刊《IEEE Robotics and Automation Letters》 (RA-L) 副主编
《海洋科学百科全书》编委会(上海交大出版社)副主任委员
国际仿生工程领域权威SCI期刊《Journal of Bionic Engineering》 (JCR Q1/4.9) 青年编委
《Nanotechnology and Precision Engineering》青年编委(纳米技术与精密工程,SCI期刊)
《Cyborg and Bionic Systems》青年编委(类生命系统,Science合作期刊,IF: 10.5)
海洋工程领域中文核心期刊《水下无人系统学报》 青年编委
SCI期刊Sensors,Magnetochemistry 客座编辑
IEEE国际自动化科学与工程会议(CASE)副主编/分会场主席
中国微米纳米技术学术年会/中国智能可穿戴技术创新论坛 分会场主席
世界纳米年会Keynote Speaker
国际仿生工程学会(International Society of Bionic Engineering)青年委员会委员
中国机械工程学会/中国电子学会/中国微米纳米技术协会高级会员
IEEE/美国/加拿大机械工程师协会/深圳市人工智能学会 会员
粤港澳大湾区青年展览馆科技讲解员(深圳市唯一获奖教师)
清华大学校友会机械工程系分会 副秘书长
北京软体机器人科技股份有限公司(SRT)特聘技术专家
北京智汇邦信息技术有限公司智库首席咨询专家
北京特博超越科技有限公司和流变智能机器人团队首席科学家
清华大学-鹏城实验室 联培博士生合作导师
国际SCI期刊审稿人:Advanced Science, International Journal of Extreme Manufacturing,Advanced Intelligent Systems, Nano-Micro Letters,Small, Engineering, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics (T-MECH), IEEE Transactions on Automation Science and Engineering (T-ASE), IEEE Robotics and Automation Letters (R-AL)等
社会兼职
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教学课程
春季学期:
海洋观测技术前沿与仪器(课号:80460302)
Microsensors(课号:86000122)
“微机电系统技术及应用” (课号:80130462)
秋季学期:
水下软体机器人技术与应用(课号:85991212)
现代传感技术(课号:80130162)
研究生指导
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研究领域
海洋软体机器人与智能传感团队(OASIS LAB),面向国家“海洋强国”战略和重大需求“海洋智能化巡航与探测”,主要开展水下软体机器人、水下软体机械手和水下智能感知技术三个子方向研究:
1. 水下软体机器人
“软体机器人”被列为机器人领域十二大前沿技术之首,针对水下复杂巡航和探测环境,设计小型化、轻量化、无线化、可控化和智能化的水下软体机器人:
水下软体机器人建模、仿生结构设计、有限元仿真及优化
水下软体机器人的智能视觉感知系统(基于图像增强和深度学习算法)
水下软体机器人的驱动& 传感系统
跨介质两栖仿生机器人、柔性管道机器人、仿生章鱼机器人、小型化磁控软体机器人
2. 水下软体机械手技术
相比于于传统刚性机械手,水下软体机械手具有自适应强、兼容性好、安全交互等优势,更适合水下生命体自适应无损抓取、海底采样、海底打捞等场景任务,具体研究内容包括:
多模态刚-柔耦合软体机械手研究
智能感知融合水下柔性抓取系统研究
基于“视-触融合”技术的水下智能抓取研究
基于深度学习的水下柔性机械臂研究
3. 水下智能感知技术
可靠的智能感知是探索水下“危极特恶”环境必要保障,面向水下机械手的安全精密操控、非结构化环境探测等任务(具有智能化、可靠性和安全交互能力),主要开展如下水下智能感知技术研究:
基于纳米摩擦发电(TENG)的水下智能感知技术
基于分布式光纤传感(FBG)的水下智能感知技术
基于视-触觉传感的水下智能感知技术
主要项目
1.国家自然科学基金青年基金项目,主持,在研
2.广东省基础与应用基础研究基金-海上风电联合基金项目,主持,在研
3.教育部产学合作协同育人项目,主持,在研
4..JKW基础加强计划课题,课题副组长,在研
5.中国科协2024年度“科技智库青年人才计划”项目,主持,在研
6.深圳市重点实验室项目,实验室副主任,在研
7.深圳市高等院校稳定支持计划项目,主持,在研
8.深圳市“鹏城孔雀计划”科研启动项目,主持,在研
9.北京市科协2022-2024年度“青年人才托举工程”项目,主持,在研
10.江淮前沿技术协同创新中心首批“追梦基金”课题,主持,在研
11.清华大学深圳国际研究生院-海外科研合作基金项目,主持,在研
12.清华大学深圳国际研究生院-交叉科研创新基金项目,主持,在研
13.企业合作课题-北京中航天佑科技有限公司,主持,在研
14.中国工程院重点咨询项目,参与,在研
15.湖南省工业领域重点研发项目,子课题负责人,已结题
16.江苏省先进制造装备技术重点实验室2021年度开放课题,主持,已结题
17.北京市科协科技馆之城公共服务展教示范A类项目,核心参与,已结题(优秀)
18.中国博士后科学基金-面上项目,主持,已结题
19.中国博士后国际交流计划-引进项目,主持,已结题
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代表性论文
已在机器人、机械、材料多学科交叉领域旗舰国际期刊和机器人国际顶级会议发表高水平SCI/EI论文60余篇(ESI高被引论文2篇,旗舰JCR Q1期刊封面论文5篇,Wiley Excellent Author Paper 2篇)、以第一完成人身份授权发明专利22项(包括香港专利2项)、公开发明专利20余项(包括美国专利1项),一作/通讯出版中英文专著2本、中英文学术章节2章,并作为主要起草人(署名第三顺位,共60余家单位)发布软体机器人领域首个国家团体标准《软体机器人技术要求》。
代表性论文:
[1] Juntian Qu*, Guangming Cui, Zhenkun Li, Shutong Fang, Xianrui Zhang, Ang Liu, Mingyue Han, Houde Liu, Xueqian Wang and Xiaohao Wang, “Advanced Flexible Sensing Technologies for Soft Robots,” Advanced Functional Materials, 34: 2470161, 2024. (中科院一区TOP,IF: 18.5) (卷首封面论文Frontispiece Paper)
[2] Juntian Qu*, Baijin Mao, Zhenkun Li, Yining Xu, Kunyu Zhou, Xiangyu Cao, Qigao Fan, Minyi Xu, Bin Liang, Houde Liu, Xueqian Wang, and Xiaohao Wang, “Recent Progress in Advanced Tactile Sensing Technologies for Soft Grippers,” Advanced Functional Materials, 2023. (中科院一区TOP,IF: 18.5) (ESI Highly-cited Paper)
[3] J. Qu*, Q. Yuan, Z. Li, et al., All-in-one Strain-triboelectric Sensors Based on Environment-friendly Ionic Hydrogel for Wearable Sensing and Underwater Soft Robotic Grasping, Nano Energy, vol. 111, pp. 108387, 2023. (中科院一区TOP,IF: 16.8) (ESI Highly-cited Paper)
[4] Baijin Mao, Kunyu Zhou, Yaocen Xiangyu, Yuzhu Zhang, Qiangjing Yuan, Hongwei Hao, Yaozhen Chen, Houde Liu, Xueqian Wang, Xiaohao Wang and Juntian Qu*, “A Bio-inspired Robotic Finger for Multi-modal Tactile Sensing Powered by Fiber Optic Sensors,” Advanced Intelligent Systems, 6: 2400175, 2024. (JCR Q1, IF: 6.8) (Front Cover Paper)
[5] Juntian Qu*, Zhenping Yu, Wei Tang, Yining Xu, Baijin Mao, Kunyu Zhou, “Advanced Technologies and Applications of Robotic Soft Grippers,” Advanced Materials Technologies, 2024. (JCR Q1, IF: 6.4) (Front Cover Paper & Wiley Excellent Author Paper)
[6] Kunyu Zhou, Baijin Mao, Yuzhu Zhang, Yaozhen Chen, Yuyaocen Xiang, Zhenping Yu, Hongwei Hao, Wei Tang, Yanwen Li, Houde Liu, Xueqian Wang, Xiaohao Wang, Juntian Qu*, “A Cable-Actuated Soft Manipulator for Dexterous Grasping Based on Deep Reinforcement Learning,” Advanced Intelligent Systems, 2024. (JCR Q1, IF: 6.8) (Cover Paper)
[7] Wei Tang, Zhenping Yu, Yunfei Wang, Peizheng Chen, Houde Liu, Xueqian Wang, Xiaohao Wang, Juntian Qu*,“Design and Multi Parameter Performance Optimization of the Bionic Robotic Fish Driven by Tail Fin,”Ocean Engineering, 2024. (中科院一区, IF: 4.6)
[8] J. Qu*, Y Xu, Z Li, Z Yu, B Mao, Y Wang, Q Fan, X Qian, M Zhang, M Xu, B Liang, H Liu, X Wang, X Wang, T Li. “Recent Advances on Underwater Soft Robots,” Advanced Intelligent Systems, 2023. (JCR Q1, IF: 6.8) (Wiley Excellent Author Paper)
[9] Qigao Fan*, Guangming Cui, Juntian Qu*, Yueyue Liu, Xinyu Liu, “Control of Multiple Identical Mobile Microrobots for Collaborative Tasks Using External Distributed Magnetic Fields,” IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, 2024. (JCR Q1, IF=5.9)
[10] Weichen Wang, Cong Zhao, Zhaoyang Wang, Baijin Mao, Haoyu Wang, Yiping Zhang, Ziyue Xi, Xiang Cheng, Minyi Xu* and Juntian Qu*, “A Durable and Self-Powered Triboelectric Sensor for Hydraulic Pressure Monitoring and Underwater Disturbance Detection,” IEEE Sensors Journal, 2024. (JCR Q1, IF: 4.3)
[11] Zhenkun Li*, Jiaohao Dong, Shengjie Zhang, Yanwen Li, Chengyao Deng, Decai Li, Hongchao Cui, Zhanxian Li, Zhongru Song, Jie Yao, Juntian Qu*, “Phase transition reversible 3D printing of magnetic thixotropic fluid,” Applied Materials Today, 2023. (JCR Q1, IF: 7.2)
[12] J. Qu, R. Wang, P. Pan, L. Du, Y. Sun and X. Liu*, Optically and electrically invariant multi-color single InGaN/GaN nanowire light-emitting diodes on a silicon substrate under mechanical compression, Nanoscale vol. 15, no. 12, pp. 5671-5678, Mar. 2023. (JCR Q1, IF: 5.8) (Inside Front Cover Paper)
[13] J. Qu, R. Wang, P. Pan, L. Du, Z. Mi, Y. Sun and X. Liu*, An SEM-Based Nanomanipulation System for Multiphysical Characterization of Single InGaN/GaN Nanowires, in IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, vol. 20, no. 1, pp. 233-243, Jan. 2023. (JCR Q1,IF: 5.9)
[14] J. Qu, Q. Wu, T. Clancy, Q. Fan, X. Wang and X. Liu*, 3D-Printed Strain-Gauge Micro Force Sensors, IEEE Sensors Journal, vol. 20, no. 13, pp. 6971-6978, 2020. (JCR Q1, IF: 4.3)
[15] J. Qu, W. Zhang, A. Jung, S.S.D. Cruz and X. Liu*, Microscale Compression and Shear Testing of Soft Materials Using an MEMS Microgripper With Two-Axis Actuators and Force Sensors, IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, Vol.14, No.2, pp.834 - 843, Apr. 2017. (JCR Q1, IF: 5.9)
代表性著作
《海洋科学百科全书》(上海交大出版社),副主任编委
英文著作《Introduction to Advanced Soft Robotics》,Bentham Science Publishers,一作/通讯
中文章节《软体机器人》,中国工程院的重点咨询项目《中国新材料科学普及报告2023》第九章,一作/通讯
4ELSEVIER BOOK Chapter“Progress and challenges in micro- and nanofabrication of wearable sensors”, Book: Advanced Sensors for Smart Healthcare,一作/通讯
主要专利成果
已授权专利:
1. 曲钧天,刘昂,张先睿,一种基于CPG模型的仿海龟两栖机器人运动优化方法,中国发明专利,ZL202411124130.6
2. 曲钧天,王云飞,一种软体机器鱼的测速方法及软体机器鱼,中国发明专利,ZL202311727499.1
3. Juntian Qu, Yining Xu, Zhenping Yu, Guangming Cui, and Hongwei Hao, Manipulator for Pipeline Dredging Robot and Flexible Pipeline Dredging Robot, 国际(香港)发明专利,HK40103252
4. Juntian Qu, Hongwei Hao, Xiaohao Wang, Baijin Mao, Jiaqi Zhu, Yining Xu, Haozhi Huang, Weichen Wang, and Xiankuan Qian, Rigid-Flexible Coupling Gripper Control Method, 国际(香港)发明专利,HK40103016
5. 曲钧天,崔光明,黄浩智,张先睿,一种大规模铁磁流体液滴机器人的协同控制系统,中国发明专利,ZL 202410917484.X
6. 曲钧天,曹翔宇,由佳,于振苹,一种基于Vision Transformer 的水下图像增强方法,中国发明专利,ZL202410482725.2
7. 曲钧天,徐依宁,于振苹,崔光明,郝宏伟,一种用于管道疏通机器人的机械手及柔性管道疏通机器人,中国发明专利,ZL202410284085.4
8. 曲钧天,王云飞,一种软体机器鱼及其控制方法,中国发明专利,ZL202410257881.9
9. 曲钧天,郝宏伟,王晓浩,毛百进,朱嘉淇,徐依宁,一种刚柔耦合抓手的控制方法,中国发明专利,ZL202410313163.9
10. 曲钧天,王伟琛,徐敏义,朱传庆,王浩宇,王学谦,梁斌,一种水下压力传感器及水下压力大小和变化速度测量方法,中国发明专利,ZL202310544089.7
11. 曲钧天,王伟琛,朱嘉淇,徐敏义,赵洪发,郝宏伟,钱献宽,由佳,一种多通道仿生毛发阵列的摩擦电触觉传感器及制备方法,中国发明专利,ZL202410503767.X
12. 曲钧天,刘厚德,由佳,曹翔宇,于振苹,一种水下图像增强方法,中国发明专利,ZL202311854266.8
13. 曲钧天,于振苹,周昕梦,一种海上风电机组状态的监测分析方法,中国发明专利,ZL202410128274.2
14. 曲钧天,于振苹,周昕梦,基于尾流分析的风机场聚类分布式运维方法,中国发明专利,ZL202410158043.6
15. 曲钧天,曹翔宇,王学谦,梁斌,一种基于改进YOLOv7的舰船光学图像尾迹检测方法,中国发明专利,ZL202310597627.9
16. 曲钧天,李振坤,郝宏伟,方毅,一种变刚度软体手指单元以及变刚度软体手指,中国发明专利,ZL02311087817.2
17. 曲钧天,李振坤,郝宏伟,方毅,一种变刚度软体抓手及其控制方法和机械臂,中国发明专利,ZL02311087800.7
18. 曲钧天,徐依宁,一种柔性管道机器人,中国发明专利,ZL02310249819.0
19. 曲钧天,王云飞,唐伟,于振苹,一种基于CPG模型的软体仿生机器鱼游动优化方法,中国发明专利,ZL02310396666.2
20. 曲钧天,张震,一种扫描电镜的半导体纳米线光致发光特性原位表征系统,中国发明专利,ZL2020111408645
21. 曲钧天,张震,一种扫描电镜中凸出AFM探针在纳米线表面的压力传感方法,中国发明专利,ZL2020111875483
22. 曲钧天,张震,一种扫描电镜半导体纳米线光机电耦合特性原位表征方法,中国发明专利,ZL202011140872X
【国家标准】
1. 国家团体标准《软体机器人技术要求》,T/CIET 570-2024, 主要起草人(署名第三顺位),2024年7月发布
其他成果
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荣誉奖项
2024年第49届瑞士日内瓦发明展金奖(第一完成人)
2024年第二十七届全国发明展览会·“一带一路”暨金砖国家技能发展与技术创新大赛金奖(最高奖,第一完成人)
2023年软体机器人创新设计竞赛全国一等奖(指导教师)
2023年清华大学深圳国际研究生院概念验证优秀项目奖(第一完成人)
2023年中国创新创业大赛机器人产业专项赛三等奖(首席科学家)
2023年“创客北京”创新创业大赛三等奖(首席科学家)
入选中国科协2024年度“科技智库青年人才计划”项目
入选北京市科学技术协会2022-2024年度“青年人才托举工程”项目
入选深圳市“鹏城孔雀计划”-C类
粤港澳大湾区青年展览馆“科技讲解员”荣誉称号(深圳市唯一获奖教师)
中国机械工业科学技术奖技术发明二等奖
2023 & 2024年Wiley中国开放科学-高贡献作者奖
2023年度SCI期刊Nanotechnology and Precision Engineering(纳米技术与精密工程)优秀青年编委/优秀审稿人
2022年Springer Nature SCI期刊Microsystems & Nanoengineering 青年科学家入围奖
入选“中国博士后国际交流计划引进项目”
入选清华大学“水木学者”计划
加拿大魁北克省优秀博士生奖
加拿大麦吉尔大学工程杰出奖