机器人焊接智能化技术实验室

陈善本 教授

电子邮件:sbchen@sjtu.edu.cn

联系电话:021-34202740

联系地址:上海市闵行区东川路800号  邮编：200240

上海交通大学材料科学与工程学院智能化焊接与材料精密制造研究所(F楼)209室

■ 简历

1982年01月获大连铁道学院自动化专业学士学位；1987年03月和1991年03月获哈尔滨工业大学控制理论与应用专业硕士和博士学位；作为联合培养博士生曾就读于浙江大学和复旦大学运筹学与控制论专业；1993.3-1995.5在哈工大焊接国家重点实验室博士后；1995.6-2000.3为哈工大教授、博士生导师； 2000.4受聘上海交通大学教授、博士生导师、特聘教授；2000年9月获聘教育部第三批“长江学者奖励计划”特聘教授。2001年获 “中国优秀博士后奖”；2005年被授予“全国优秀博士后”称号。

■ 研究工作简介

主要从事机器人焊接智能化、智能化焊接制造及其复杂系统建模与控制等学科交叉领域的研究。探索使传统焊接工艺从“技艺”走向“科学”以及“用机器代替人焊接”的智能化焊接制造的科学问题及实现关键技术。取得的主要创新性结果：

（1）在焊接动态过程传感、建模与控制研究领域：

● 将人工智能方法，如计算机视觉、多信息融合、知识建模和智能控制等智能化技术成功地用于解决复杂工艺条件下电弧焊接熔池动态过程控制这一焊接界的难题，形成了系列性的原创研究成果；

● 提出了"具L2有界不确定性系统线性二次最优控制---LQL方法"及其与控制系统理论著名的W-H,LQG和H∞ 等理论方法形成的理论研究体系，对控制系统设计理论系统化研究具有重要的理论意义；

● 针对智能化焊接制造系统中的离散事件（DE）特性提出了基于传感信息的Petri网与多智能体（MAS）建模与控制方法；

● 针对智能化机器人焊接过程中混杂系统（HS）特性提出了电弧焊动态过程和焊接柔性系统的混合逻辑动态（MLD）建模与控制方法；提出智能化机器人焊接过程及其智能化焊接制造系统的混杂智能性（HI）评价方法。

（2）在智能化机器人焊接及焊接智能制造研究领域：结合智能科学与先进制造技术发展趋势，探索实现使传统手工经验的焊接操作从"技艺"走向"科学"以及"用机器代替人焊接"的智能化焊接制造关键技术及系统科学问题。

● 从现代控制理论、人工智能和焊接技术学科交叉综合发展的角度, 提出了以机器人焊接智能化技术为核心的"智能化焊接制造工程" (WIME) 的概念和研究领域。在该领域开展了相应科学基础、关键技术与焊接智能制造技术工程实现的系统性研究工作。

● 研制了九自由度机器人焊接柔性单元(IWFMC)、基于视觉信息的局部自主智能焊接机器人系统(LAIWR)和轮足组合越障全位置自主焊接机器人系统(APAWR-WF)等，在智能化和自主焊接机器人关键技术研究及其系统研制的研究中取得系列性创新性结果。

●在此领域研究形成的焊接智能制造技术/系统（IWMT/S）系列性成果在海上石油钻井平台装备“焊接智能制造车间”（IWMW）的建造中成为支撑技术；机器人焊接智能化技术（IＲWT）的系列性研究成果在船舶制造、航天飞行器制造、能源装备、汽车制造等行业具有成功的应用。

■ 科研业绩成果：

在上述研究领域获国家自然科学基金、部委科研项目等50余项资助；作为项目主持人（第一完成人）或总体技术负责人（第二完成人）获国家、省部级科学技术奖主要奖项8项（

● 2008年获中国机械工业联合会科学技术奖一等奖：“智能化机器人焊接关键技术及其应用研究”，项目主持人及第一完成人；

● 2008年获上海市科技进步奖二等奖："局部环境自主智能焊接机器人关键技术及研制"，项目主持人及第一完成人；

● 2004年获国家科技进步二等奖， "机器人焊接空间焊缝质量智能控制技术及其系统研究"，项目总体技术负责人和第二完成人；

● 2002年获国防科学技术一等奖, "特种焊接技术--焊接自动化技术"，项目总体技术负责人和第二完成人；

● 2001年获教育部中国高校科学技术一等奖, "机器人焊接空间焊缝质量智能控制技术及其系统研究"，项目总体技术负责人和第二完成人；

● 1999年获教育部科技进步二等奖（自然科学基础类），"具L2有界不确定性系统时域鲁棒最优设计方法的研究"， 项目负责人和第一完成人等奖项；

● 获中国国家发明专利60余项和软件著作权30余项。

● 在国内外发表学术论文300余篇；代表性论文在《IEEE Trans. Automatic Control》，《IEEE Trans. SMC《Int. J. of System Sciences》《Welding J.》, 《J. of Intelligent & Robotic Systems》等国际著名杂志上发表，被SCI/EI/ISTP等收录200/300/80余篇次；

● 出版中英文著作12本；

● 多次受Springer邀请担任 Lecture Notes的"Robotic Welding, Intelligence and Automation"的主编之一编辑该丛书；

● 2017年在Springer作为主编创建《智能焊接制造汇刊》(Transactions on Intelligent Welding Manufacturing -TIWM)系列刊物。

■完成或承担的主要科研项目

国家自然科学基金项目:“智能化焊接制造系统MAS-MLD建模与协调控制方法研究”, 2019.01-2022.12. 负责人：陈善本

国家自然科学基金项目:“铝合金GTAW焊接气孔缺陷形成多信息融合预测及其在线抑制研究“，2016.01-2019.12，负责人

● 国家自然科学基金项目:“智能化焊接机器人混杂系统特征的MLD建模和控制研究”，起止年月: 2014.1—2017.12；负责人

● 国家自然科学基金项目:“基于电弧特征信息智能处理的铝合金TIG焊缺陷在线预测及补偿控制研究”，起止年月: 2011.1—2013.12；负责人

● 国家自然科学基金项目: "基于混杂逻辑动态建模的焊接过程控制方法研究”,起止年月: 2009.1—2011.12，项目负责人

● 国家自然科学基金重点项目："机器人焊接空间焊缝质量智能控制技术及其系统研究"，起止年月:1997.1-2000.12，总体技术负责人与第二完成人

● 国家自然科学基金项目："脉冲TIG焊动态过程的模糊推理--人工神经网络控制方法的研究"，起止年月:1996.1-1998.12，项目负责人

● 国家自然科学基金项目：“复杂控制对象粗糙集软计算建模与控制方法研究”，起止年月: 2005.1—2007.12，项目负责人 ；

● 国家自然科学基金项目: "GTAW熔池表面形状模型及其实时视觉计算方法研究”,  起止年月: 2006.1—2008.12，项目负责人 ；

● 国家自然科学基金项目"具L2有界不确定性系统时域鲁棒最优设计方法的研究" ,1995.1-1997.12， 项目负责人

● 国家自然科学基金项目"时滞不确定系统鲁棒最优设计方法的研究" ,1999.1-2001.12 ， 项目负责人。

● 国家863项目：大型造船多分段全自主焊接双臂机器人的关键技术与装备” 主持单位：中船716所， 2015年3月至2018 年3月. 技术支持单位交大材料学院方负责人

● 国家863计划项目：“轮足组合越障全位置自主焊接机器人系统“，编号:2009AAA042221，起止年月: 2009.1—2011.12，项目负责人

● 2012年度国家发改委、工信部联合智能制造装备发展专项：“海上钻井平台装备制造智能化焊接车间”，主持单位：上海振华重工集团公司；交大方负责人

● 上海市科委重点基础研究项目：“焊接过程智能化技术基础若干问题研究”，起止年月: 2009.9.1–2011.8.31，项目负责人

●上 海市科委重点攻关项目：“局部环境自主智能焊接机器人关键技术及其系统研制”，，起止年月:2002.10-2004.10，项目负责人。

● 上海市科委“登山计划“重点基础研究项目：“材料热加工智能化若干基础问题研究”，起止年月:2006.10-2008.10，项目负责人。

● 上海市科委2011年度“科技创新行动计划” 高新技术领域科技专项：“海上风电安装船关键部件机器人焊接智能化关键技术及其柔性制造生产线研发”， 2012.1-2014.12，交大方负责人

● 澳大利亚国家科学研究基金会（Australian  Research council – ARC -- Linkage Project）项目：“A vision controlled Autonomous multi-robot welding system”,  2009.6-2012. 中方负责人

■主要论著目录

※著作出版

● S. B. Chen,  J. Wu,  “ Intelligentized Technology for Arc Welding Dynamic Process,” Springer-Verlag Berlin Heidelberg, Germany, Lecture Notes in Electrical and Engineering, LNEE 29, Nov, 2009（专著）

● 陈善本 等编著：《智能化焊接机器人技术》, 机械工业出版社，2006年1月（专著）。获2006年机械工业信息研究院/机械工业出版社科技进步一等奖。

● 陈善本 范颖晖著：《具L2有界不确定系统线性二次鲁棒最优控制--LQL方法》，科学出版社, 2003年10月（专著）。

● 陈善本 等编著：《焊接过程现代控制方法》，哈尔滨工业大学出版社，2001年5月（专著）。

● 吴林, 陈善本 等著：《智能化焊接技术》,国防工业出版社， 2000年7月（专著）。

● 林尚扬, 陈善本 等编著：《焊接机器人及其应用》,机械工业出版社，2000年8月（专著）。

● Lv, N., Chen, S. B.. Key Technologies of Intelligentized Welding Manufacturing: Welding Arc Acoustic Sensing and Monitoring Technology. Springer Nature,2020. (专著 )

● Huang, Y. M., Chen, S. B.. Key Technologies of Intelligentized Welding Manufacturing: The Spectral Diagnosis Technology for Pulsed Gas Tungsten Arc Welding of Aluminum Alloys. Springer, (2019).( 专著)

● 吴林（主编），陈善本（副主编之一）等编著再版《焊接手册》第一卷。中国焊接学会，机械工业出版社，2001年10月。

● T. J. Tarn, S. B. Chen and X Q Chen,  “Robotic Welding, Intelligence and Automation, ” The Advances in Intelligent Systems and Computing, Springer Verlag, 2015 [主编丛书]

● T. J. Tarn, S. B. Chen and Gu Fang,  “Robotic Welding, Intelligence and Automation, ”  Springer-Verlag Berlin Heidelberg, Germany, Lecture Notes in Electrical and Engineering, LNEE 88, May,  2011. [主编丛书]

●  T. J. Tarn, S. B. Chen and C. J. Zhou,  “Robotic Welding, Intelligence and Automation, ”  Springer-Verlag Berlin Heidelberg, Germany, LNCIS 362, Sep., 2007. [主编丛书]

● T. J. Tarn, S. B. Chen and C. J. Zhou,  “Robotic Welding, Intelligence and Automation, ”  Springer-Verlag Berlin Heidelberg, Germany, Lecture Notes in Control and Information Sciences, LNCIS 299, Mar., 2004. [主编丛书]

※ 代表性论文

● S．B. CHEN，“Hybrid intelligence problems in intelligent welding manufacturing systems”, Transactions on Intelligent Welding Manufacturing (TIWM），vol.3 No.2, pp1-29, 2020.

● S．B. Chen，“On Intelligentized Welding Manufacturing”, Keynote Speaking at 2014 International Conference on Robotic Welding, Intelligence and Automation (RWIA’2014) Oct. 25-27, 2014, Shanghai, P. R. China, The Advances in Intelligent Systems and Computing, Springer Verlag,Vol. 363, pp3-34, 2015.

● Chen S B, Lv N. “Research evolution on intelligentized technologies for arc welding process,”.Journal of manufacturing processes, vol..16 109–122，2014 (Invited papers for Special Issue on Recent Developments in Welding Processes).

● Chen S. B.; Wu J.; Du Q. Y.，“Non-linear modelling and compound intelligent control of pulsed gas tungsten arc welding dynamics,” PROCEEDINGS OF THE INSTITUTION OF MECHANICAL ENGINEERS PART I-JOURNAL OF SYSTEMS AND CONTROL ENGINEERING  Vol: 225( I1): 113-124, 2011（SCI）

● S. B. Chen, "Research evolution on intelligentized technologies for robotic welding at SJTU," Lecture Notes in Electrical Engineering, Robotic Welding, Intelligence and Automation, LNEE v 88, pp. 3-14, 2011, Springer.（EI）

● S. B. Chen, 2007, "Visual Information Acquirement and Real-time Control Methodologies for Weld Pool Dynamics during Pulsed GTAW,” The invited paper of the THERMEC’2006, Journal  Materials Science Forum vols. 539-543, Mar. 2007

● S. B. Chen., 2007, On the Key Intelligentized Technologies of Welding Robot, Lecture Notes in Control and Information Sciences，LNCIS 362，pp.105-116, Springer (ISTP)

● S .B. Chen, X.Z. Chen, J.Q. Li, T. Lin, 2005, “Acquisition of Welding Seam Space Position Information for Arc Welding Robot Based on Vision,” Journal of Intelligent & Robotic Systems ,vol.43, pp77-97.

● S. B. Chen, et al., 2004.  “Intelligentlized technologies for robotic welding”, Lecture Notes in Control and Information Sciences, LNCIS vol. 299: 123-143

● Chen Shanben, et al., 2003, “On intelligentized technologies for modern welding manufacturing,” Chinese Journal of Mechanical Engineering, vol.16, No.4, pp367-370

 ● S. B. Chen, Y.J. Lou, L. Wu, D.B. Zhao, 2000, ”Intelligent Methodology for Measuring, Modeling, Control of Dynamic Process During Pulsed GTAW ---Part I Bead-on-plate Welding,” Welding Journal, vol.79, No. 6, pp151s-163s.

● S. B. Chen, D. B. Zhao, L. Wu, Y. J. Lou, 2000, ”Intelligent Methodology for Measuring, Modeling, Control of Dynamic Process During Pulsed GTAW - - Part II Butt Welding,”  Welding  Journal, vol.79, No.6 , pp164s-174s

● S. B Chen， Y. Zhang， T. Qiu，T Lin., 2003, “Robotic Welding Systems with Vision Sensing and Self-learning Neuron Control of Arc Weld Dynamic Process”, Journal of Intelligent and Robotic Systems, vol.36, No.2, pp191-208.

● S. B. Chen, L. Wu, Q. L. Wang, 1997, "Self-learning fuzzy neural networks for control  of uncertain systems with time delays," IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, vol.27 No.1, pp142-148.

● S. B. Chen, L. Wu, Q. L. Wang, Y.C. Liu, 1997, "Self-learning fuzzy neural networks and computer vision for control of the pulse GTAW," Welding Journal, vol.76, No.5, pp201s-209s

● S. B. Chen, F. E. Zhang, Q. Zhang, L. Wu, 1994,"On the existence of solution of the general algebraic Riccati equation," International Journal of Systems Science, vol.25, No.11, pp2023-2029.

● S. B. Chen, 1993,"The robust optimal control of uncertain systems--state space method,", IEEE Transactions on Automatic Control, vol.38, No.6, pp951-957

■ 教学与人才培养

以上述科学研究为牵引：先后为本科、硕士和博士生开设了《材料加工智能化宝轮论》、《材料加工智能化技术》和《材料加工过程建模与控制方法》课程；培养了60余位博士生和近百位硕士生。已成为高校和焊接自动化技术行业的学术与技术骨干。

■ 学术任职与国际交流合作

● 曾任中国焊接学会机器人与自动化专业委员会主任（1995- - ）; 中国焊接学会常务理事等（2000- -）；美国电气工程师学会高级会员(IEEE Senior Member，1994 - -)等学术职务；

●发起举办并主持了自1996年以来每两年一届的“中国机器人焊接会议（CCRW’1996, 1998, … …）“系列会议，使得中国机器人焊接及焊接自动化等有关技术领域形成了稳定的学术引导地位；

● 发起举办并主持了自2002年起每四年一届国际机器人焊接、智能化与自动化会议—“International Conference on Robotic Welding, Intelligence and Automation (RWIA’2002, RWIA’2006，… ..)系列会议。扩大了中国在机器人焊接及焊接自动化等有关技术领域的国际影响，受到与会中外专家和焊接界的高度评价；

● 2017年发起创办每两年一届的国际焊接智能制造研讨会（International Workshop of Intelligentized Welding Manufacturing (IWIWM2017，2019, … …), 作为焊接智能制造的学术与技术交流平台，具有推动智能化焊接制造的前沿科学研究与技术创新的引领作用；

● 2017年作为创刊主编在Springer旗下创办英文刊物“Transactions on Intelligent Welding Manufacturing (TIWM)”--《智能焊接制造汇刊》，已编辑出版5卷20余期。作为焊接智能制造领域的专业期刊，汇集展示智能化焊接制造的前沿科学研究与技术创新成果。

● 作为会议的执行主席，组织并主持了ＩＥＥＥ　先进机器人与社会发展研讨会（ARSO’2016）（2016 IEEE Workshop on Advanced Robotics and its Social Impacts (ARSO’2016). July 8-10, 2016, Shanghai, P. R. China）

●多次受邀国际著名出版社Springer Verlage邀请担任 Lecture Notes in Control and Information Sciences 等special issue of “Robotic Welding, Intelligence and Automation”的主编之一编辑出版该丛书。

●作为国际先进材料制造大会（THERMEC’2006）的特邀论文(Invited paper）报告和分会主席(chair)出席在加拿大温哥华召开的国际会议；并受邀为2009年在柏林、2011年在加拿大魁北克召开的国际先进材料制造大会（THERMEC’2009、THERMEC’2011）的国际学术执行委员会委员（Scientific Executive Committee、焊接主题协调人coordinator）; 还曾受邀作为IECON，ICARCV、WCICI等多个系列国际学术会议的组委会委员、学术委员会委员或分会主席之职参与国际学术交流活动。

● 作为UWS的INTERNATIONAL RESEARCH INITIATIVES SCHEME (IRIS)项目 “Autonomous multi-robot system in welding”的 International Visiting Fellow于2009年6月受聘该校的Visiting Professor；并与该校的Dr Gu Fang等合作成功申请获得澳大利亚国家科学研究基金会（Australian  Research council ARC）项目：“A vision controlled Autonomous multi-robot welding system”。

● 分别与国际著名的KUKA、ABB、FANUC机器人公司和KEMPPI公司建立“智能化焊接机器人联合实验室”；与KUKA公司联合建立“KUKA机器人上海交大技术培训中心”

● 2010年中国焊接学会批准焊接学会机器人与自动化专业委员会成立“CWS-RAC焊接机器人技术培训中心”，技术依托“KUKA-SJTU机器人技术培训中心”，靠挂 上海交大“机器人焊接智能化技术实验室”管理运行。

■ 国际学术会议代表性主题报告或特邀论文

● S. B. Chen, “Hybrid Intelligence Problems in Intelligentized Welding Manufacturing Systems,” Keynote Speech, The 76^th IIW Annual Assembly& International Conference on Welding and Joining，Singapore. July 20 2023.

● S. B. Chen,”Intelligentized Robot Technology in Welding Manufacturing,” Keynote Speech , The 2016 IEEE Workshop on Advanced Robotics and its Social Impacts (ARSO’2016). July 8-10, 2016, Shanghai, P. R. China

● S. B. Chen，”Intelligentized Technologies for Modern Welding Manufacturing Process，” Keynote Speech,  The Panel Discussion on Intelligent Automation at 2011  World Congress on Intelligent Control and Automation (WCICA2011) Taiwan during June 21-23, 2011

2011年世界智能控制与自动化大会 (WCICA ‘2011)特邀研讨报告；

● S. B. Chen，“Intelligentized Technologies for Robotic Arc Welding Process,” The Tutorials at 2011 World Congress on Intelligent Control and Automation (WCICA2011) Taiwan during June 21-23, 2011

2011年世界智能控制与自动化大会 (WCICA ‘2011)特邀讲座报告；

● S. B. Chen，”Visual Sensing and intelligent control of Al Alloy weld pool during Pulsed GTAW，” the invited speech of the THERMEC’2011， Quebec City ,CANADA,  August  1- 5  , 2011；2011国际先进制造大会THERMEC’2011邀请报告；

● S. B. Chen, W. Y. Wang, H. B. Ma, “Intelligent Control Of Arc Welding Dynamics During Robotic Welding Process,” the invited paper and speech at the THERMEC’2009, Proceedings on International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials, Berlin, Gemany, Aug. 25-29,2009.

● S. B., Chen, “A Survey on Intelligentized Technologies for Visual Information Acquirement, modeling and Control of Arc Welding Pool Dynamics”, Invited paper，IECON‘2007, Taipei, Taiwan.

● S. B. Chen, “Visual Information Acquirement and Real-time Control Methodologies for     Weld Pool Dynamics during Pulsed GTAW,” the invited paper of the THERMEC’2006, Proceedings on International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials, Vancouver, Canada, July 4-8,2006

● S. B. Chen，“On the Key Intelligentized Technologies of Welding Robot”， Plenary and Keynote Speech, 2006 Int. Conf. on Robotic Welding, Intelligence and Automation (RWIA’2006), Dec. 8-11,2002, Shanghai, China.

● S. B. Chen, “Intelligentlized technologies for robotic welding”， Plenary and Keynote Speech, 2002 Int. Conf. on Robotic Welding, Intelligence and Automation (RWIA’2002), Dec. 9-12,2002, Shanghai, China.

● S. B. Chen ,“The Status and Development of Intelligent Technology for Welding in China,” Plenary and Keynote Speech, The First International Conference on Mechanical Engineering (ICME’2000), Shanghai, China, Nov., 2000.12. (第一届国际机械工程大会材料分会大会特邀报告)