微小型制造研究所前身为微小型机械制造技术研究室，源于上个世纪九十年代的智能故障诊断课题组，于2010年更名为“微小型制造研究所”。本研究所是国家级创新中心——“复杂微细结构加工技术国家级创新中心”的主要技术支撑单位、中机生产工程分会全国精密装配技术专业委员会主任单位，也是“国防先进制造技术重点学科实验室”、工信部“非硅微纳制造实验室”的成员单位。

图1. 复杂微细结构加工技术国家级创新中心

面向航天、航空、兵器、医疗等领域国家重大需求，研究所重点研究精密、超精密与微小型机械制造过程中的理论、方法和应用技术，主攻以下方向的研究：精密/超精密/微小型机械加工技术、精密机械系统装配理论及性能预测技术、精密/微小型机电系统自动化智能组装技术、复合增减材制造技术、数控技术及应用、特殊用途装备研制及相关理论研究、空间机器人在轨装配关键技术等。

研究所现有教授3人，副教授3人，助理教授2人，实验员1人，博士后3人。在读博士/硕士研究生40余人，团队先后承担国家、部委、企业合作项目数十项，包括国防973、国家科技重大专项、科技部重点研发计划、自然科学基金重点项目等项目，相关研究成果获国防科技进步一等奖1项。

图2. 2021年会微小型制造研究所全体师生合影

一、人才培养

在人才培养方面，研究所教师主讲本科生课程《自动控制理论基础》、《传感与测试技术》、《微型制造技术》、《机械工程基础I》、《工业机器人技术》课程，主讲研究生课程《机械动力学及测试》、《机械振动（全英文）》、《cad/cam数控加工实践》、《现代测试技术》、《数控系统设计方法》、《精密微细结构制造工艺与系统》、《智能装备系统设计方法》、《激光与增材制造关键工艺》等课程。研究所教师作为核心人员承担多项教学教改项目，主持了“自动控制理论基础”MOOC的建设，并参与了北京市“一带一路”国家人才培养基地项目的建设。

研究所重视学生科技创新活动的指导，着重培养学生机电系统的综合设计与分析能力、动手操作能力和创新能力。连续两届获得中国机械行业卓越工程师教育联盟“恒星杯”毕业设计大赛铜奖1项，银奖1项；获得全国机械创新设计大赛一等奖2项、全国大学生智能精密装配邀请赛一等奖、二等奖等多项、“世纪杯”学生课外学术科技作品竞赛二等奖1项。

坚持贯彻导师制-课程设计-毕业设计三位一体化指导，三年级学生就能够进所参与科研相关工作，并在逐步学习中确定未来毕业课题研究方向，循序渐进开展，加强阶段性成果凝练。

二、科学研究

本团队密切结合各领域科研生产需求，从事精密/微小型制造技术研究，首次提出并突破了微小型高效高速可重配置车铣复合加工设备技术、微米/亚微米级高精度对位与调整技术、柔性自动化装配单元技术、带有形状误差的三维一体化实体建模等关键技术、可穿戴传感微系统集成设计与集成技术。团队自主研发出国内首台高转速精密微小型车铣复合加工中心、超精密车铣复合机床、非硅MEMS柔性自动化装配线、亚微米装配对位仪、脉冲激光送丝与铣削复合加工机床、船壁自动清洗机器人、锥型防热涂层自动打磨机床、专用自动送丝机械手、碳纳米管出膜机。在精密装配理论、仿真建模方法和高压增减材技术方面处于国内领先地位。上述技术及装备在航天、航空、兵器等领域得到了广泛应用。

本所主要研究方向为：精密/微小型复合加工工艺与装备技术、精密微小孔电火花及复合加工技术、难加工材料精密微细结构电化学复合加工技术、精密机械系统自动化智能化装配技术、精密机械制造理论与性能预测方法、高精度复合增材制造技术、在轨装配的动力学建模与控制、等。近年来，获批了国家“973”项目、“高档数控机床与装备”国家重大专项、国家自然基金仪器专项、国家自然基金面上/青年项目、国防基础科研重点项目以及装备发展部共性技术等纵横项项目60余项，发表了SCI/EI论文150余篇，获得授权发明专利70余项，获得国防科技进步一等奖1项，省部级科技进步二、三等奖4项，产学研创新合作二等奖1项，中国发明协会发明创业一等奖1项，出版学术专著和教材共5部。

1. 精密微小型车铣复合加工技术

开展了车铣复合加工工艺技术与优化、车铣复合加工设备设计方法、加工精度补偿与控制方法、在位检测、车铣复合加工技术推广适应性技术研究，研发/研制出相关工艺方法与装备。

图3. 自主研制的符合加工设备

2. 高精度复合增减材加工装备及工艺

自主研制出小功率脉冲激光送丝沉积与铣削复合加工机床及大功率激光旁轴送粉与铣削复合增减材加工设备，并在这两台设备上开展了工艺研究。探索了各工艺参数对镍基高温合金等金属材料的沉积效果的影响规律研究、增材制造成形机理及其优化研究、增材制造材料组织及性能研究、增材过程中金属实体成形工艺研究及增材-检测-减材制造智能规划研究。在此方向发表SCI论文5篇，获批专利4项。

图4. 高精度复合增减材加工装备

3、高性能增材制造工艺-组织-性能一体化研究

针对难熔金属、镍基高温合金等材料在增材制造沉积过程中的开裂问题，以及增材制造复杂结构件的优化设计和力学性能预测等问题，结合试验和数值建模方法，深入讨论了增材制造过程中材料的变形机理，提出了增材制造复杂结构件的性能预测方法，建立了增材制造工艺-组织-性能之间的量化关系，为高性能增材制造技术的发展提供了理论和技术支持，该方向获得国家自然科学基金、国家重点研发计划等多项项目的支持。

图5. 高性能增材制造工艺-组织-性能一体化研究

4. 超大深径比精密微小孔电火花及复合加工技术

开展了航空发动机热端部件叶片的气膜冷却孔和超大深径比发汗孔加工技术研究。开展微细电火花加工中的机理分析、工艺设计和装备开发工作。研究了镍基高温合金、碳化硅复合材料的低损伤、高效加工工艺及能量智能控制策略。

图6. 电火花及复合加工装备及工艺

5. 难加工材料精密微细结构电化学复合加工技术

研究了TBC、石英、碳化硅等难加工材料的电化学放电复合加工技术。揭示了电化学、电场与机械多能场耦合作用的材料去除机理。基于多物理场仿真模型，实现了倒锥形孔、竹节形孔等的精密成形和模具微结构的表面光整一体化加工。

图7. 电化学放电复合加工装备及工艺

6. 精密/微小型机电结构自动化智能组装系统技术

开展了高精度对位技术、复杂异构零件的可靠夹持与释放技术、基于视觉与力反馈的调整技术、异质表面图像处理与快速识别技术、智能型装配单元控制系统技术等，研制出多台高精度柔性自动化装配设备与控制系统。

图8. 自主研制的非硅MEMS器件全自动装配单元

7. 精密机械系统装配理论及性能预测技术

开展了面向装配的形状误差建模与评价、非线性非均匀力学接触状态分析、误差模型与CAD理想模型的无缝集成等技术研究，形成了精密机械系统最大熵装配理论体系，研发出带有制造误差的装配性能预测分析软件，为实现量化装配参数和工艺优化奠定基础。

图9. 精密装配仿真及性能预测

8.在轨装配的动力学建模与控制

针对空间机器人在轨组装空间大型结构的动力学与控制问题，构建了自由飞行和漂浮多臂机器人的动力学模型，提出了基于自适应增益滑膜和强化学习的控制方法，实现了复杂不确定工况下模块单元组装的序列规划及力位精确控制，分别采用硬件在环半物理仿真实验、基于气浮模式的实验系统及在轨精密装调实验装置等，对动力学模型和控制方法进行验证。

图10. 空间机器人在轨组装示意图与相关实验

9.可穿戴传感微系统集成设计与集成技术

开展了可穿戴体征检测微系统设计/制造/集成技术研究。研究了人体表皮汗液离子、血清抗体、和物理体征（心率、血压）综合分析的传感器及其智能控制集成系统，用于人体生理指征实时检测、疾病诊断和电针灸主动治疗等应用。

图11. 可穿戴传感微系统集成设计与集成技术

三、研究所主办的大赛

微小型研究所作为中国机械工程学会生产工程分会精密装配领域主任单位，还策划、组织了中国大学生机械工程创新创意大赛智能精密装配赛，被列入《全国普通高校学科竞赛排行榜》，旨在搭建智能装配技术交流展示平台，推动智能制造先进理念及技术应用，助推智能精密装配技术的不断发展和进步。

图12. 第1届全国大学生智能精密装配大赛

图13. 第2届全国大学生智能精密装配大赛部分评委

图14. 第2届全国大学生智能精密装配大赛开幕式嘉宾

图15. 智能精密装配大赛线上线下比赛现场

四、丰富多彩的学生活动

在生活上，研究所的老师和同学们凝心聚力，相互学习共同进步，团队注重文化传承，定期邀请毕业的师兄师姐回到母校为大家做讲座，分享未来生活及就业规划。

在紧张充实的科研学习生活之余，为了构建更健康、更文明的团队文化氛围，丰富同学们的课外娱乐活动，研究所师生积极组织参与运动会、羽毛球赛、篮球赛、乒乓球赛等活动，旨在增进导学交流，提高团队凝聚力，并通过体育活动锻炼身体增强意志，在综合提升师生素养、培育进取精神的同时，进一步拉近师生距离，促进良性导学互动。

图16. 微小型制造研究所2023年学院运动会方阵

图17. 2023年“与你同行”羽毛球赛活动

除此之外研究所每学年定期举行外出郊游或社会实践活动，提高团队凝聚力，激发团队成员的青春活力。

图18. 2023年 “为心护航，轻松一夏”春游活动

研究所心系每一位成员，每个月都会为本月过生日的老师和同学举行生日聚会，为寿星们送上生日祝福。

图19. 团队每月生日祝福活动

青春的花开花谢，疲惫却不后悔；四季里雨雪纷飞，拼搏永不言退。微小型所团队在“致广大，尽精微”的高尚精神指导下，以德培才，以爱育人，团队上下一心，众志成城，科研成果丰硕，日常生活精彩有爱。精密微小型制造技术研究所本着开放、包容、和谐、进取的理念，随时欢迎对本方向感兴趣的学生和研究人员加入我们的团队，同时衷心希望与国内同行共同合作为推动我国制造业的腾飞贡献一份力量。

表1. 微小型制造研究所成员及联系方式

更新时间：2023年11月