吳丹[清華大學機械工程系副教授]

吳丹，女，博士 ，清華大學機械工程系教授，系主任助理。

人物經歷

教育背景

1983.09—1988.07 清華大學精密儀器與機械學系 工學學士；

1988.09—1990.07 清華大學精密儀器與機械學系 工學碩士；

2003.09—2008.07 清華大學精密儀器與機械學系 工學博士 。

工作履歷

1990.08—1992.12 清華大學精密儀器與機械學系 助教；

1992.12—1998.08 清華大學精密儀器與機械學系 講師；

1997.09—1998.01 清華大學教務處掛職 任處長助理；

1998.08—2012.12 清華大學精密儀器與機械學系 副教授；

2013.01— 清華大學機械工程系 副教授 。

主講課程

製造工程基礎 (課號30120233, 本科生)；

生產實習與社會實踐 (課號40120613, 本科生)；

機械系統課程設計 (課號40120522, 本科生) 。

研究方向

精密與超精密加工；

生命科學精密微操作 。

主要貢獻

學術成果

1. 主要科研項目：

[1]2012-2015，面向微注射的細胞力學建模表征與參數最佳化，國家自然科學基金項

[2]2012-2014，數位化裝配技術研究，企業資助項目

[3]2012-2014，碳纖維複合材料/鈦合金疊層構件精密制孔機理與工藝研究，摩擦學國家重點實驗項目

[4]2012-2013，手機攝像頭自動對焦裝置的研究與開發，企業資助

[5]2009-2011, 生命科學微量樣品自動化操作設備, 國家863重點項目.

[6]2009-2011, 微結構表面的超精密車削機理與精度提高技術, 摩擦學國家重點實驗室自由探索項目.

[7]2008-2011, 面向生命科學的機器人微納理論與技術研究, 摩擦學國家重點實驗室重點項目.

[8]2007-2009, 電磁驅動超高頻響直線式微進給系統, 國家自然科學基金項目.

[9]2007-2009, 軍民兩用智慧型移動機器人, 企業資助.

[10]2007-2008, 高精度裝夾技術及套用, 包頭市科委項目.

[11]2006-2008, 超聲引導肝腫瘤微波消融治療機器人系統的開發, 北京市科委十一五重大項目.

[12]2002-2004, 利用變速加工提高非圓車削精度的機理和方法研究, 國家自然科學青年基金項目.

[13]2002-2003, 中型柔性組合夾具元件設計及其軟體開發, 企業資助.

[14]2001-2002, 中國三江航天集團下屬八廠CIMS初步設計, 企業資助.

[15]2001-2002, 中國三江航天集團車間合理化, 企業資助.

[16]1998-2000, 採用信息元法面向並行工程CAPP框架系統, 國家863項目.

[17]1999-2000, 基於異地PDM的分散式產品數據管理技術, 國家863重點項目.

[18]1997-1999, 基於重複控制的直線伺服單元研究, 國家自然科學基金項目.

[19]1993-1995, 金剛石微粉砂輪超精密磨削, 國家自然科學基金項目.

[20]1989-1992, 高頻響大行程微進給機構研究, 國家自然科學基金重大項目子項.

2. 主要論文

[1]Dan Wu, Ken Chen. Frequency domain analysis of nonlinear active disturbance rejection control via the describing function method. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2013. (online, doi:10.1109/TIE.2012.2203777)

[2]Fei Liu, Dan Wu, Roger D. Kamm, Ken Chen. Analysis of nanoprobe penetration through a lipid bilayer. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Biomembranes. (Available online 20 March 2013)

[3]Fei Liu, Dan Wu, Ken Chen. The Simplest Creeping Gait for a Quadruped Robot. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C, Journal of Mechanical Engineering Science, 2013. (online，doi: 10.1177/0954406212444987)

[4]Dan Wu, Libin Song, Ken Chen,Fei Liu. Modelling and hydrostatic analysis of contact printing microarrays by quill pins. International Journal of Mechanical Sciences, 2012, 54(1): 206-212. (SCI: 881AS)

[5]Dan Wu, Shunyan Zhou, Xiaodan Xie. Design and control of an electromagnetic fast tool servo with high bandwidth. IET Electric Power Applications, 2011, 5(2):217-223. (SCI: 752DC)

[6]Dan Wu, Ken Chen. Chatter suppression in fast tool servo-assisted turning by spindle speed variation. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2010, 50(12): 1038-1047. (SCI: 683BW)

[7]Dan Wu, Xiaodan Xie, Shunyan Zhou. Design of a normal stress electromagnetic fast linear actuator. IEEE Transactions on Magnetics, 2010, 46(4):1007-1014. (SCI: 572TG)

[8]Dan Wu, Ken Chen. Design and Analysis of Precision Active Disturbance Rejection Control for Noncircular Turning Process. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2009, 56(7): 2746-2753. (SCI: 466XD).

[9]Dan Wu, Tong Zhao, Ken Chen, Xiankui Wang. Application of active disturbance rejection control to variable spindle speed noncircular turning process. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2009, 49(5):419-423. (SCI: 430BI).

[10]Dan Wu, Ken Chen, Xiankui Wang. An investigation of practical application of variable spindle speed machining to noncircular turning process. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2009, 44(11):1094-1105. (SCI: 495HO)

[11]Dan Wu, Ken Chen, Xiankui Wang. Tracking control and active disturbance rejection with application to noncircular machining. International Journal of Machine Tools & Manufacture. 2007, 47(15): 2207-2217. (SCI: 233DB).

[12]Danpu Zhao, Jing Xu, Dan Wu, Ken Chen, Chengrong Li. Gait definition and successive gait-transition method based on energy consumption for a quadruped. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2012, 25(1):29-37. (SCI: 879QG)

[13]Dan Wu, Xiankui Wang, Tong Zhao, Weilong Lv. Application of active disturbance rejection to tracking control of a fast tool servo system. Proceedings of the IEEE International Conference on Control Applications, Toronto, Canada, 2005: 547-552. (EI: 2006259952183).

[14]Dan Wu, Xiankui Wang, Ken Chen, Wangmin Yi. Analysis and improvement for machining stability in noncircular turning. Proceedings of ASPE 19th Annual Meeting, Orlando, USA, 2004.

[15]Dan Wu, Xiankui Wang, Tong Zhao. Profile Precision Analysis and Enhancement for Noncircular Turning. Proceedings of the Second International Conference on Precision Engineering and Nano Technology, Changsha, China, 2002: 265-270.

[16]Dan Wu, Xiankui Wang, Zhizhong Li. oncurrent Process Planning for Machined Parts. Tsinghua Science and Technology, 2002, 7(5): 481-487.

[17]Dan Wu, Xiankui Wang, Zhiqiang Wei. Research on Key Techniques of Distributed Product Data Management. Proceedings of 5th International Conference on Progress of Machining Technology, Beijing, China, 2000: 847-852.

[18]Dan Wu, Xiankui Wang. Software Stiffness in Linear Motor Micro-feed System. Proceedings of the Sixth International Manufacturing Conference with China, Hongkong, 1993:449-451.

[19]Danpu Zhao, Dan Wu, Ken Chen. A Gait generation and Transition Method for Quadruped Walking Machine. High Technology Letters. (Accepted)

[20]Danpu Zhao, Dan Wu, , Yi Qiang, et al. The design of bionic joints: a lesson from synovial joints. Proceedings of the 1st International Conference on Bio-Medical Engineering and Informatics, Sanya, China, 2008: 788-792. (EI: 20083811570179).

[21]Danpu Zhao, Dan Wu, , Ken Chen. The mechanism and feasibility of self-assembly with capillary force. Key Engineering Materials. 2007, 335: 234-239. (EI: 20071210498649)

[22]Xiankui Wang, Dan Wu. Research on the Linear Motor Micro-feed Mechanism. Proceedings of the 11th International Conference on Production Research, Hefei, China, 1991: 1961-1964.

[23]Xiankui Wang, Dan Wu, Yuan Zhejun. Experimental Research on the Linear Motor Micro-feed Device with High Frequency Response, Long Travel and High Accuracy. Annals of CIRP, 1991,40(1):379-382.

[24]吳丹，周順燕，謝曉丹. 快速刀具伺服系統的精密自抗擾控制. 第29屆中國控制會議論文集. 2010, 6101-6106. 北京：2010.7.29~31. (EI: 20105113503685)

[25]吳丹, 謝曉丹, 王先逵. 快速刀具伺服機構的研究進展. 中國機械工程, 2008, 19(11):1379-1385. EI：20082911382698.

[26]吳丹，馮平法，劉莉. 創新生產實習模式，提高學生綜合素質. 清華大學教育研究, 2008, 29(sup.): 72-79.

[27]吳丹, 孫京海, 王先逵. 非軸對稱車削成型方法探討. 清華大學學報（自然科學版），2006, 46(11): 1832-1835. (EI: 20070510399859)

[28]吳丹, 王先逵, 趙旦譜, 等. 變速非圓車削關鍵技術研究. 上海大學學報, 2004, 8(8):1-5.

[29]吳丹, 王先逵, 易旺民, 等. 重複控制及其在變速非圓車削中的套用. 中國機械工程, 2004, 15(5):446-449. INSPEC: 8154007.

[30]吳丹, 王先逵, 趙彤, 等. 非圓車削中刀具運動實現方法. 清華大學學報: 自然科學版, 2003, 43(11):1472-1475. (EI: 2004148103118)

[31]吳丹, 王先逵, 魏志強, 等. 基於協同服務平台的分散式產品數據管理. 清華大學學報, 2002, 42(6): 791-794. (EI: 2002417130770).

[32]吳丹, 王先逵, 魏志強, 等. 異地數位化產品定義及管理的關鍵技術研究. 機械工程學報, 2002, 38(11): 71-74.

[33]吳丹, 王先逵, 魏志強. 飛機產品數位化定義技術. 航空製造技術, 2001, (8): 21-25.

[34]劉飛，吳丹，陳懇，宋立濱，潘玉龍. 微陣列製備機器人分向前饋誤差補償控制. 清華大學學報，2010. （已錄用）

[35]潘玉龍，吳丹，宋立濱，劉飛，陳懇. 多孔板微陣列製備機器人系統的設計. 機器人. 2010. （已錄用）

[36]謝曉丹，王博超，吳丹. 電磁驅動快速刀具伺服機構的電磁場和驅動力. 清華大學學報（自然科學版）, 2008, 48(8): 1298-1301. (EI: 20083611520701)

[37]呂偉龍, 吳丹, 王先逵, 等. 自抗擾精密跟蹤運動控制器的設計. 清華大學學報（自然科學版）. 2007, 47(2): 190-193. (EI: 20071610558158)

[38]趙旦譜, 吳丹, 陳懇. 毛細力驅動自組裝定位原理. 清華大學學報, 2005, 45(11): 1480-1483. (EI: 2006049663742)

[39]易旺民, 吳丹, 高楊, 等. 用於非圓車削的離散重複控制算法. 清華大學學報: 自然科學版, 2004, 44(8):1064-1066. (EI: 2004488687128)

[40]王先逵, 吳丹, 劉成穎, 等. 製造自動化技術的發展方向. 航空製造技術, 2002, (5): 17-20.

[41]王先逵, 吳丹. 製造技術中的模糊邏輯決策研究. 中國機械工程, 2000, 11(2): 157-162.

[42]王先逵, 吳丹, 劉成穎. 精密加工和超精密加工技術綜述. 中國機械工程, 1999, (5):570-576.

3. 發明專利

[1]一種整體式的點樣針清洗裝置. ZL 200910241631.1, 2011年授權. （排名第1）

[2]一種輪足兩用機器人腿. ZL 200810057401.5, 2011年授權. （排名第1）

[3]管道噴塗機器人及其作業軌跡規劃方法. ZL 200910090827.5, 2011年授權. （排名第4）

[4]輪足兩用式移動機器人. ZL 200810056851.2, 2010年授權. （排名第1）

[5]仿生輪足兩用式機器人. ZL 200810057399.1, 2010年授權. （排名第1）

[6]紙漿模塑製品的複合成形方法. ZL 98126393.3, 2003年授權. （排名第3）

[7]高頻響大行程高精度微進給裝置. ZL 95107471.7, 2000年授權. （排名第2）

[8]金剛石微粉砂輪的軟彈性修整法. ZL 95105340.X, 2000年授權. （排名第3）

研究概況

在精密超精密加工方面，研製出頻寬為200Hz和10kHz的兩種快速刀具伺服系統（Fast Tool Servo，FTS），解決了快速刀具伺服機構行程和頻響之間的矛盾，以及FTS精密運動控制問題，並分別套用於精密非圓車削和非軸對稱微結構表面的超精密車削中。將變速加工引入非圓車削，從理論上揭示了變速加工提高非圓車削穩定性和精度的機理，建立了實際套用變速加工的有效方法。通過理論建模與有限元分析，闡明了超精密非軸對稱車削成形機理。此外，結合國家國防重大需求，深入開展碳纖維複合材料/鈦合金疊層構件高效精密制孔機理與工藝研究，從理論上揭示疊層構件精密成形機理和刀具磨損機制，探索實現新型制孔工藝，滿足軍工重點型號工程套用需求。

在生命科學精密微操作方面，作為項目負責人，承擔了863重點項目“生命科學微量樣品自動化操作設備”。提出原位冷凍研磨離心的蛋白質提取方法，解決了現有方法效率和蛋白回收率低的問題；建立了狹縫針接觸分樣的動力學模型，從理論上揭示了狹縫針微陣列製備的機理，研製成功生物樣品微陣列製備系統，並在軍事醫學科學院、南京大學等多家單位進行示範套用。在國家自然科學基金資助下，以細胞顯微注射為背景，首次利用耗散粒子動力學方法，建立了綜合細胞骨架與細胞膜特性的細胞微結構模型，並與美國麻省理工學院力生物學實驗室合作，深入研究細胞力學特性和損傷機理，以提高顯微注射操作效率和細胞成活率。

獲獎記錄

清華大學教學成果二等獎：傳承求實作風，踐行求真理念，培育求新思維——機械工程及自動化專業生產實習探索與實踐（2010）；

清華大學教學成果二等獎：機械大類培養模式下製造工程基礎平台課的創建與實踐（2010）；

北京市教學成果一等獎：機器人創新設計實踐教學研究－探究課、SRT、科技競賽相銜接的教學模式探索（2009）；

清華大學實驗技術成果一等獎：MOS仿人足球機器人實踐教學平台（2008）；

國家教委科技進步二等獎：基於大行程微位移機構的智慧型中凸變橢圓活塞數控車削系統（1997）；

國家教委科技進步二等獎：集成化智慧型化計算機輔助工藝設計系統（1996） 。