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王田苗 Wang Tianmiao

作者:       发布: 2015-09-16      来源:

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王田苗    Wang Tianmiao

出生年月

19600213

籍  贯

湖北

职  称

教授

学  历

博士研究生

电  话

13501019878

010-82338805

系  别

北航机械学院机器人所

职  务

 教授

电子信箱

 Wtm_itm@263.net

传  真

010-82338271

个人主页

     

学习经历

1.      1976.9-1978.7     新疆昌吉州钢铁厂中学      高中三年                高中毕业

2.      1978.9-1982.7    西安交通大学              计算机应用                学士学位

3.      1984.9-1987.4    西北工业大学              工业电子                  硕士学位

4.      1987.9-1990.8    西北工业大学              水下信号处理与识别        博士学位

5.      1990.9-1992.8    清华大学                  智能机器人               博士后

6.     1992.12-1995.6   意大利                     国家仿生力学实验室      博士后

工作经历

1.      1995.61996.8       北京航空航天大学机器人所   先进机器人与机电一体化技术,副教授

2.      1996.8— 至今       北京航空航天大学机器人所   先进机器人与机电一体化技术,教授

1997.8— 至今       北京航空航天大学机器人所   先进机器人与机电一体化技术,博导

研究领域

主要成就和贡献:

面向国防安全和社会发展的战略需求,立足机器人领域的学科发展前沿,以机器人作为研究对象,从跨学科发展角度,开展了先进机器人理论与技术研究,在医疗机器人技术和仿生机器人技术等方面取得了创新性研究成果。

1995年开始率先在国内开展了脑外科机器人与创伤骨科机器人方面研究,提出一种基于标记点的映射与定位简易方法,解决了在放射室与手术室不同环境下的医学图像空间与机器人空间的映射与变换;根据矩阵扰动理论和统计模型,推导出靶点映射误差与基准点定位误差的数量关系,研究了结构类型综合与灵活性,给出一种面向遥操作的波预测双边控制方法与人机交互视频融合实现技术。在此基础上,建立了机器人辅助无框架立体定向脑外科手术系统和双平面导航机器人辅助髓内钉远端锁定系统,并且成功率先在国内进行了临床应用,在北京海军总医院等20家医院成功进行了5000余例(包括远程手术177例)立体定向神经外科临床实验应用,与传统手术相比,手术时间由2小时减少为30分钟,治疗成本由2.5万降低到0.5万,病人平均住院时间由两个月减少到半个月,为患者节约手术达1亿元以上;“远程无框架脑外科机器人系统”获2008年度国家科技进步二等奖。在北京积水潭医院成功进行了26例小腿胫骨手术临床实验应用,X-Ray暴露时间从510分钟缩短到2分钟以内。研制的医疗机器人对促进我国高新技术医疗器械装备新兴产业的发展,提高人民健康水平,推动面向我国广大中小城市和农村地区患者实施微创手术的发展具有重要的意义和社会效益。

1999年起,开展了仿生机器鱼推进机理与嵌入式智能控制研究,通过仿生建模、水动力实验、不同尾鳍形状计算比较,找到了St.0.2-04之间推力和效率最佳结合点,得到了最佳运动模式,包括相关的尾鳍形状、相位差和尾鳍摆幅等关系;同时提出一种基于稳定性优先的SPC设计方法,设计了不同尺寸和结构仿生机器鱼,20032004年进行了大量科学实验研究,包括北京玉渊潭200m实验和北戴河4级风况的3.6公里实验等。实验研究不仅验证了所研究有关仿生模型和推进机理结论的正确性,而且设计的仿生机器鱼速度身长比为1.152自由度推进器排水量仅占10%,这两个关键数据结论优于美国MIT1998年研究结果(MIT仿生机器鱼VCUUV速度身长比为0.65,其推进器排水量为23%)。20048月在福建东山海域郑和下西洋遗址还参加了中国博物馆水下考古应用实验,率先在国际上开展了仿生机器鱼水下考古观测的海上试验研究。200711月机器鱼搭载哈希水质监测仪横穿太湖检测水质,总航程50.79km,平均航速3.7km/h,续航时间13.72h,为太湖的水质诊断提供了第一手数据。“水下航行体仿生运动机理研究”获2005年国防科技进步二等奖。

2013年赴国家南极第29次科考,并成功研制基于再生风能驱动的“极地漫游者”机器人;它随国家第29次南极科考队赴中山站进行科学实验,包括探索在寒冷、极风、地磁干扰大、宇宙射线等极端恶劣危险环境条件下,移动机器人利用环保的再生风能/太阳能驱动下长期进行环境监测任务的可能性,为未来我国建立智能机器人化的无人值守科考站奠定基础。近年来,美国、加拿大、日本等十分重视有关机器人南极科考这方面应用技术的研发,但是我国自主研制的“极地漫游者”机器人在南极开展基于风能发电驱动技术、复杂地面适应性的自平衡机构技术、基于视觉、激光与GPS融合的冰盖自主导航等关键技术实验研究,在国际尚属首次。这对我国极地科考与先进机器人技术的发展具有重要意义。

荣誉及奖励

荣誉:

近年来主要在医疗外科机器人、仿生机器鱼推进机理与嵌入式技术等方面取得了一些基础研究与科学实验研究成果,在国内外重要期刊和国际会议上发表论文百余篇,其中被SCIEI收录七十余篇,发明专利十余项,著作三部。荣获国家科技进步二等奖、中国机械工业科学技术进步一等奖、国家电子工业部科技进步一等奖、国防科技进步二等奖、国家航空部科技进步二等奖、北京市科技进步二等奖和北京市优秀教学成果二等奖等,获得茅以升北京青年科技提名奖以及美国联合技术容闳科技教育奖,入选全国首批 20 名重点资助优秀回国留学人员,并被授予北京高等学校(青年)学科带头人称号和中国航空总公司有突出贡献的青年专家称号, 2005 年荣获国家杰出青年基金,2006 年入选“新世纪百千万人才工程”国家级人选,2007 年带领的研究团队入选“国防科技创新团队”。

获奖:

1.       远程无框架脑外科机器人系统,2008年度国家科技进步二等奖,排名第一

2.       水下航行体仿生运动机理研究, 2005年度国防科学技术进步二等奖,排名第一

3.       立体定向脑外科机器人系统,1998年北京市科技进步二等奖,排名第一     

4.       机器人辅助无框架立体定向脑手术,2002年中国人民解放军科技进步二等奖,排名第二

5.       基于多传感器局部自主的机器人臂与灵巧手集成系统,1999年航空部科技进步二等奖,排名第二  

6.       《机电控制工程》课“项目研究式”教学模式探索与实践,北京市优秀教学成果二等奖,排名第一

7.      2011年荣获北京航空航天大学教学名师。

开授课程

1.       机电控制工程技术,本科生核心课程,32学时/学期

2.       现代机电控制,研究生学位课程,34学时/学期

 

3.       先进制造技术学科综合课,博士生必修课程,6学时/学期

教学及科研成果

教学:

(一)、近五年(2007年至今)指导学位论文质量

    优秀学位论文级别          优秀硕士学位论文题目                               研究生姓名       获奖年月

1    校级优秀博士学位论文    仿生机器鱼推进机理实验与控制研究                                201210

2    校级优秀硕士学位论文    术中C臂三维成像及其在骨科手术中的导航方法研究    张利军           200703

3    校级优秀硕士学位论文    水陆两栖仿生机器人机构设计与运动控制研究                         200712

4 .    2010年,指导博士生文力获得第20届国际海洋和极地工程会议最佳论文奖。

5 .    2013年,指导博士生李海源、吴耀获得当年机器人技术和仿生学国际会议最佳论文提名奖。

6 .    2014年,指导硕士生陈蛟获得第24届国际海洋和极地工程会议最佳论文奖。

(二)近五年(2007年至今)指导的已授学位博士生(含留学生):

      学号            姓名  入学年月    所在二级学科      副导师        授学位        就业单位或去向

1       BY0307123                20039     机械电子工程      魏洪兴        20077     中国农业大学

2       BY0307122                  20039     机械电子工程      梁建宏        20077     中国兵器工业第208研究所

3       BY0207122         曹宇男        20029     机械电子工程      魏洪兴        200810   清华大学

4       BY0307126                   20039     机械电子工程      魏洪兴        200810   北京航空航天大学

5       BY0207120         刘文勇        2002.9        机械电子工程                2009.11      北京航空航天大学

6       BY0507113                   2005.9        机械电子工程      魏洪兴        2009.7        北京航空航天大学

7       BY0307125                   2003.9        机械电子工程      魏洪兴        2009.5        航天科技集团五院502

8       BY0507115                   2005.9        机械电子工程                2009.5        山东济南大学

9       BY0407118                   2004.9        机械电子工程                2010.6        北京航空航天大学

10     BY0307128                   2003.9        机械电子工程      梁建宏        2010.5        北京航空航天大学

11     BY0307124                   2003.9        机械电子工程      魏洪兴        2009.9        中煤研究院

12     BY0707123         张大鹏        2007.9        机械电子工程                2010.10      中国科学院自动化研究所

13     BY0307127                   2003.9        机械电子工程      魏洪兴        2009.11      中国科学院上海微系统与信息技术研究所

14     BY0507117                   2005.9        机械电子工程      梁建宏        2011.1        哈佛大学

15     BY0507114         吴永亮        2005.9        机械电子工程      梁建宏        2011.1        成都飞机设计研究所(成都611)

16     BY0607114         王君臣        2006.9        机械电子工程                2011.8        日本东京大学

17     BY0407120                   2004.9        机械电子工程                2011.8        济南大学

18   BY0407119          2004.9        机械电子工程      魏洪兴        2012.6        北方工业大学

19     BY0407122         2004.9        机械电子工程      魏洪兴        2012.6      北京航空航天大学

20     BY0907129    史震云      2009.9    机械电子工程                统考      非定向

21     BY0607113         苏柏泉        2006.9        机械电子工程      王田苗        2013.6      清华大学

22     BY0707122                   2007.9        机械电子工程      陈阳        2014.3       航天五院

23     BY0707124         张涛懿        2007.9        机械电子工程      梁建宏        2014.6      北京航空航天大学

24     BY0807114         王超磊        2008.9        机械电子工程      梁建宏        2014.3      航天二院

(三)、 目前指导的在读博士生(含留学生)

      学号             姓名      入学年月       所在二级学科      副导师        入学方式    培养类型

1.       BY0807112           耀        2008.9        机械电子工程      梁建宏      提前攻博  非定向

2.       BY1007127    杨兴帮      2010.9       机械电子工程      梁建宏      统考        非定向

3.       BY1007128               2010.9        机械电子工程      梁建宏      统考      非定向

4.       BY1007119    倪自强      2010.9         机械电子工程              统考      非定向

5.       BY1107112    李长胜      2011.9         机械电子工程              统考      非定向

6.       BY1207130      易     2012.9     机械电子工程    梁建宏      统考 非定向

7.       BY 1207131   张以成     2012.9     机械电子工程        梁建宏      统考      非定向

8.       BY1207129    李海源     2012.9     机械电子工程       梁建宏      统考      非定向

9.       BY1307140    姚国才     2013.9     机械电子工程       梁建宏      统考      非定向

10.     BY1307118    王利峰     2013.9     机械电子工程               统考      非定向

(四)近五年科研成果:

近五年(2007年至今)承担的重要纵向科研项目:

1.       国家自然基金,200601~20091261075100,基于自主推进测试平台的机器鱼高效游动控制研究  21.6

2.       国家公安部 200706~20080632XXXXXX,移动式车底检查系统研究, 410

3.       基础科研基金,200610~200810XXXXXXXXxxxxxxxxxx集成实验平台,100

4.       国家科技支撑计划,200610~2008122006BA103A16,图像引导下外科手术导航系统研究  400

5.       国际合作,200807~2010122008DFR70100,极地科学考察作业机器人装备研制,288.8

6.       973200303~200803200607136,生产制造系统重构过程的实时协调控制理论与方法研究,40

7.       国家自然基金,200601~201012XXXXXXXXXXXXXXXXXXX实验验证  900

8.       国家自然基金,200601~200912XXXXXXXXXXX,类壁虎机器人的关键基础研究       42

9.       特种机器人,200601~200912       XXXXXXXXXXX    国家杰出青年基金,160

10.     国家863计划,201008~201212DRXXXXXXXXX,创血管介入手术机器人实用系统研究,116

11.     973         2012012014122012GB102000,核环境遥操纵机器人关键技术及原理实验, 1600

近五年发表SCI论文:

1.       ChenDiansheng; Li, Zhen; Wang, Tianmiao. Exploration and practice: A competition based project practice teaching mode         MECHATRONICS.0957-4158;MAR        2014 24     2;      128   138         10.1016/j.mechatronics.2013.12.009SCI:000333796300006    

2.      Liang JianHong; Yao GuoCai; Wang TianMiao; Yang XingBang; Zhao WenDi; Song Gang; Zhang YuCheng.Wing load investigation of the plunge-diving locomotion of a gannet Morus inspired submersible aircraft        SCIENCE CHINA-TECHNOLOGICAL SCIENCES 1674-7321 1869-1900 FEB   2014 57 2  390  402             10.1007/s11431-013-5437-5 SCI::000331632900022

3.       Su, Baiquan; Wang, Tianmiao; Kuang, Shaolong; Wang, Junchen..EFFECTS OF PHYSICAL PARAMETERS ON DYNAMIC BEHAVIOUR OF BALLBOT-LIKE ROBOTS         INTERNATIONAL JOURNAL OF ROBOTICS & AUTOMATION.0826-8185        1925-7090 .2014 29     1         105115.10.2316/Journal.206.2014.1.206-3957        SCI:000330419200010    

4.      Wang Feng; Yu Huangying; Wang Tianmiao; Yuan PeijiangEnergy Efficiency Analysis of Quadruped Robot with Trot Gait and Combined Cycloid Foot Trajectory.CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING.1000-9345        2192-8258.         JAN  2014         27     1       138   145             10.3901/CJME.2014.01.138.SCI:000329332500016    

5.      Wang, Tianmiao; Li, Changsheng; Hu, Lei; Tang, Peifu; Zhang, Lihai; Du, Hailong; Luan, Sheng; Wang, Lifeng; Tan, Yiming; Peng, Cheng.A Removable Hybrid Robot System for Long Bone Fracture Reduction      BIO-MEDICAL MATERIALS AND ENGINEERING         .2nd International Conference on Biomedical Engineering and Biotechnology (iCBEB) OCT 11-13, 2013         Wuhan, PEOPLES R CHINA.0959-2989   1878-3619.2014 24     1                                   501   509             10.3233/BME-130836 SCI:000327312600059    

6.      Shen, Qi; Wang, Tianmiao; Wen, Li; Liang, Jianhong. Modelling and Fuzzy Control of an Efficient Swimming Ionic Polymer-metal Composite Actuated Robot         INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED ROBOTIC SYSTEMS.1729-8806   1729-8814 .OCT 14         2013 10.350        10.5772/56878.SCI:000325520800001      

7.       Wang, Tianmiao; Su, Baiquan; Kuang, Shaolong; Wang, Junchen.On Kinematic Mechanism of a Two-Wheel Skateboard: The Essboard   JOURNAL OF MECHANISMS AND ROBOTICS-TRANSACTIONS OF THE ASME.1942-4302       1942-4310 .AUG 2013 5         3.034503    10.1115/1.4024240;     SCI::000326187200014   

8.       Liang, Jianhong; Yang, Xingbang; Wang, Tianmiao; Yao, Guocai; Zhao, Wendi.Design and Experiment of a Bionic Gannet for Plunge-Diving       JOURNAL OF BIONIC ENGINEERING.1672-6529.JUL     2013 10     3.282 291             10.1016/S1672-6529(13)60224-3   SCI:000322149500004    

9.       Wang, Tianmiao; Wang, Chaolei; Liang, Jianhong; Chen, Yang; Zhang, Yicheng.Vision-Aided Inertial Navigation for Small Unmanned Aerial Vehicles in GPS-Denied Environments Regular Paper INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED ROBOTIC SYSTEMS   1729-8806 .JUN 21      2013 10.276.10.5772/56660;SCI:000320700400001

10.     Su BaiQuan; Wang TianMiao; Wang JunChen; Kuang ShaoLong  . Kinematic mechanism and path planning of the Essboard         SCIENCE CHINA-TECHNOLOGICAL SCIENCES.1674-7321.JUN       2013 56     6.1499        1516           10.1007/s11431-013-5212-7; SCI:000320739100020    

11.     Wen, Li; Wang, Tianmiao; Wu, Guanhao; Liang, Jianhong                      Quantitative Thrust Efficiency of a Self-Propulsive Robotic Fish: Experimental Method and Hydrodynamic Investigation       IEEE-ASME TRANSACTIONS ON MECHATRONICS;1083-4435         1941-014X;JUN  2013 18     3;1027        1038;10.1109/TMECH.2012.2194719     ; SCI:000321010000022  

12.     Chen Youdong; Wang Tianmiao .Three-dimensional tool radius compensation for multi-axis peripheral milling     CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING;1000-9345;MAY         2013 26     3;547 554;10.3901/CJME.2013.03.547         ;SCI:000319067100017   

13.    Wang, Tianmiao; Hu, Yonghui; Liang, Jianhong;Learning to swim: a dynamical systems approach to mimicking fish swimming with CPG  ROBOTICA         ;0263-5747         ;MAY         2013 31     3       ;361  369   10.1017/S0263574712000343         SCI:000316756400003    

14.     Gao, Han; Wang, Tianmiao; Liang, Jianhong; Zhou, Yi.Model Adaptive Gait Scheme Based on Evolutionary Algorithm         PROCEEDINGS OF THE 2013 IEEE 8TH CONFERENCE ON INDUSTRIAL ELECTRONICS AND APPLICATIONS (ICIEA)   IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications;8th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA)         JUN 19-21, 2013 Melbourne, AUSTRALIA     IEEE, IEEE Ind Elect Chapter Singapore Sect, IEEE Ind Elect Soc, IEEE Ind Elect Chapter, IEEE Victorian Sect     Swinburne Univ Technol;978-1-4673-6322-8; 978-1-4673-6320-4;2013;316;321;SCI:000326679200058

15.     Chen, Youdong; Yan, Liang; Wei, Hongxing; Wang, Tianmiao      ;Optimal trajectory planning for industrial robots using harmony search algorithm        INDUSTRIAL ROBOT-AN INTERNATIONAL JOURNAL;0143-991X;2013  40     5; 502         512;10.1108/IR-12-2012-444   SCI:000325040100010    

16.     Wang, Tianmiao; Li, Haiyuan; Meng, Cai.Self-Assembling for Swarm Modular Robots Using MIMO Fuzzy Control;ADVANCES IN MECHANICAL ENGINEERING;1687-8132;2013;598647  10.1155/2013/598647;SCI :000321843000001   

17.     Zou, Ying; Zhao, Gang; Wang, Tianmiao;A General Framework of Mechatronic Modular Architecture   ADVANCES IN MECHANICAL ENGINEERING      ;1687-8132         1687-8140 ;2013;969304      10.1155/2013/969304;SCI:000321653600001    

18.     Shang, Yazhuo; Min, Chengzhi; Hu, Jun; Wang, Tianmiao; Liu, Honglai; Hu, Ying;Synthesis of gold nanoparticles by reduction of HAuCl4 under UV irradiation      SOLID STATE SCIENCES;1293-2558;2013       15;17         23;10.1016/j.solidstatesciences.2012.09.002;WOS:000315070700003

19.     Wang TianMiao; Shen Qi; Wen Li; Liang JianHong       ;On the thrust performance of an ionic polymer-metal composite actuated robotic fish: Modeling and experimental investigation         SCIENCE CHINA-TECHNOLOGICAL SCIENCES;1674-7321;     DEC  2012         55 12 ; 3359           3369;10.1007/s11431-012-5025-0      SCI:000313766100013    

20.    Kuang, Shaolong; Leung, Kwok-sui; Wang, Tianmiao; Hu, Lei; Chui, Elvis; Liu, Wenyong; Wang, Yu      ;A novel passive/active hybrid robot for orthopaedic trauma surgery      INTERNATIONAL JOURNAL OF MEDICAL ROBOTICS AND COMPUTER ASSISTED SURGERY  ;1478-5951         ;DEC 2012 8 4;458       467   ;10.1002/rcs.1449;SCI :000311848600010

21.    Luan, Sheng; Wang, Tianmiao; Li, Weishi; Liu, Zhongjun; Jiang, Liang; Hu, Lei;3D navigation and monitoring for spinal milling operation based on registration between multiplanar fluoroscopy and CT images         COMPUTER METHODS AND PROGRAMS IN BIOMEDICINE;0169-2607           OCT  2012 108   1;151 157             10.1016/j.cmpb.2012.02.007;SCI :000309443000014 

22.     Wen Li; Wang TianMiao; Wu GuanHao; Liang JianHong      ;Hybrid undulatory kinematics of a robotic Mackerel (Scomber scombrus): Theoretical modeling and experimental investigation         SCIENCE CHINA-TECHNOLOGICAL SCIENCES      ;1674-7321         ;OCT 2012 55     10;2941      2952           10.1007/s11431-012-4952-0;SCI:000308701800030  

23.     Chen, Diansheng; Li, Xiyu; Li, Zhen; Wang, Tianmiao   ;A mechatronics control engineering class at Beihang University, China: Practicing and exploring    MECHATRONICS;0957-4158        ;SEP  2012 22     6;                881         889;10.1016/j.mechatronics.2012.05.006      ;SCI:000309316800024   

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29.    Zhang, Yicheng; Wang, Tianmiao; Liang, Jianhong; Wang, Chaolei; Chen, Yang; Zhou, Yi; Luan, Yubao; Gao, Han         An Implement of RPV Control System for Small Unmanned Helicopters     2012;IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS AND BIOMIMETICS (ROBIO 2012);IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO)         DEC 11-14, 2012 Guangzhou, PEOPLES R CHINA     IEEE, IEEE Robot & Automat Soc (RAS), S China Univ Technol (SCUT), Natl Nat Sci Fdn China (NSFC), HIT, State Key Lab Robot & Syst, IEEE Syst, Man, & Cybernet Soc (SMC), Robot Soc Japan (RSJ), Japan Soc Mech Engn (JSME), Guangdong Mech Engn Soc (GDMES)   ;978-1-4673-2127-3; 978-1-4673-2125-9;2012;SCI:000321004000197

Zhao Kai; Yin Junmao; Chen Diansheng; Wang Tianmiao     ;Design and Kinematics Simulation for Bionic Crank-slider Mechanism of Jumping Robot 2012 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS AND BIOMIMETICS (ROBIO 2012)            ;IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO)      DEC 11-14, 2012 Guangzhou, PEOPLES R CHINA  IEEE, IEEE Robot & Automat Soc (RAS), S China Univ Technol (SCUT), Natl Nat Sci Fdn China (NSFC), HIT, State Key Lab Robot & Syst, IEEE Syst, Man, & Cybernet Soc (SMC), Robot Soc Japan (RSJ), Japan Soc Mech Engn (JSME), Guangdong Mech Engn Soc (GDMES);978-1-4673-2127-3; 978-1-4673-2125-9       ; 2012.SCI:000321004000139   

学术与社会服务

1.       国务院学位委员会评审委员

2.       第六届学科评议机械工程组成员

3.       国家863计划“十二五”服务机器人主题专家组组长

 

4.       北京航空航天大学学术委员会副主任