曹文熬

曹文熬，博士，博士后，副教授，博士生导师, 机械工程系副主任。入选地大学者—青年拔尖人才，入选湖北省青年科技晨光计划，加拿大拉瓦尔大学机器人实验室国家公派访问学者，获教育部自然科学二等奖。

主要从事机器人智能装备的研究工作，主讲本科生课程“机器人技术”，研究生课程“机器人技术与装备前沿”。主持国家自然科学基金面上项目、青年基金、中国博士后基金第10批特别资助和中国博士后基金第58批面上资助，武汉市知识创新专项，企业委托项目5项。在研究领域国内外顶级和著名期刊发表SCI论文20多篇，授权发明专利40余项，授权软件著作权5项，研究领域国际三大顶级期刊ASME Journal of Mechanical Design, ASME Journal of Mechanisms and Robotics, Mechanism and Machine Theory审稿人，主编学术专著1部，国家自然科学基金通信评专家。

联系方式

邮箱:cwao1986 @163.com  

抖音号：aorobot (有部分可公开的研究成果介绍)

研究方向

一、机器人整机系统（结构/机构+控制+视觉/深度学习，理论与应用紧密结合）：

（1）机器人机电一体化控制系统，机器人运动控制算法，机器人力柔顺控制算法，轨迹平滑控制, 基于C++、Qt、C#的机器人控制系统开发。(特点：不是做纯理论控制算法，所做算法皆能落地应用，部分运动控制算法已转让给国内知名的控制器厂家)

（2）机器人2D/3D机器视觉，基于融入物理信息的多层神经网络的深度学习，机器人抓取运转动作的强化学习、模仿学习。(特点：将运动控制和视觉/深度学习高度集成，自己从底层逻辑开始建立网络算法并搭建训练模型，并非照搬现存网络)

  （3）并联/混联机器人、医疗手术机器人、航空发动机检测连续体机器人、核环境探测机器人、仿人机械臂，仿生机器人、软体机器人、外骨骼机器人、变刚度机器人等的系统研制。

二、面向航天工程卫星大口径可折展装备设计

面向国家在航天领域重大装备需求的大型卫星可折展天线、太空伸展臂、合成孔径雷达天线等的设计与性能优化，展开动力学控制及工程应用。

课题组的在机器人方向的研究工作

课题组在航天工程方向的研究工作

院长团队机器人技术方向的总负责人，已独立研制出多种高端机器人整机系统。在地大而言，这里的机器人技术最全面、技术底蕴最深厚。课题组的特色是理论与实践结合非常好，每个学生都有丰富的实践机会，不搞空洞的纯理论研究。(欢迎新生多向在读学生打听导师的品质与学术能力)

每年招收博士生1人，硕士生4人。欢迎勤奋踏实、对机器人智能自动化技术感兴趣的学生加入课题组。研究生课题主要集中在机器人智能自动化系统设计（包含机器人设计制作，控制系统软硬件开发，先进控制算法，机器视觉，深度学习，智能感知与柔顺控制，机器人手眼协同智能抓取、分拣、操作等）。可到抖音号（aorobot）了解部分可公开的研究成果展示。

学生就业去向：就业很热门，就业口径宽。既能掌握前沿的机器人技术理论，又有丰富的实操锻炼，每届毕业生就业都很好。已毕业学生都去了高新技术企业和科研院所，或继续深造读博。

与加拿大不列颠哥伦比亚大学（UBC），加拿大拉瓦尔大学，德国杜伊斯堡-埃森大学、加拿大多伦多大学等保持密切学术交流。可推荐优秀学生继续攻读博士学位或赴国外交流。

指导本科生：

蔡彦璞：新型五轴串并联机床运动学及曲面加工仿真.2016, 湖北省优秀学士论文

王泽宇：3-PRRU并联主轴头运动学反解分析与结构设计.2018,中国地质大学（武汉）优秀学士论文.

魏彦峰：基于平面5R含复铰机构的写字机器人设计与研究.2019,中国地质大学（武汉）优秀学士论文.

张青：基于ROS的UR协作机器人的平滑轨迹规划. 2022，中国地质大学（武汉）优秀学士论文.

来敬沛：六自由度机器人速度前瞻轨迹平滑控制算法.2023，中国地质大学（武汉）优秀学士论文.

指导研究生(目前在读14人，协助指导博士生2人，每年招收博士生1人，硕士生4人)：

杨栋皓，航天可折展天线构型创新设计与性能分析,获研究生国家奖学金， 2019年中国地质大学（武汉）优秀硕士论文。

已发表论文 ：

[1] Cao Wen-ao, Cheng Peng, Design and kinematic analysis of a novel deployable antenna mechanism for synthetic aperture radar satellites, ASME Journal of Mechanical Design, 2022, 144(11): 114502(SCI, 研究领域顶级期刊)

[2] Zhaoran Meng, Cao Wen-ao*, Huafeng Ding. A new six degree-of-freedom parallel robot with three limbs for high-speed operations, Mechanism and Machine Theory, 2022, 173: 104875(SCI, 研究领域顶级期刊)

[3] Cao Wen-ao, Sheng Xi, Ding Huafeng. Design and kinematics of a novel double-ring truss deployable antenna mechanism, ASME Journal of Mechanical Design, 2021, 143:124502 (SCI, 研究领域顶级期刊)

[4] Peng Cheng, Huafeng Ding, Cao Wen-ao*, Clément Gosselin, Mingchao Geng. A novel family of umbrella-shaped deployable mechanisms constructed by multi-layer and multi-loop spatial linkage units. Mechanism and Machine Theory, 2021,169: 104169. (SCI, 研究领域顶级期刊)

[5] Cao Wen-ao, Jing Ziqing, Ding Huafeng. A general method for kinematics analysis of two-layer and two-loop deployable linkages with coupling chains. Mechanism and Machine Theory, 2020. 152:103945 (SCI, 研究领域顶级期刊)

[6] Cao Wen-ao, Zhang De, Ding Huafeng. A novel two-layer and two-loop deployable linkage with accurate vertical straight-line motion, ASME Journal of Mechanical Design, 2020, 142(10): 103301 (SCI, 研究领域顶级期刊)

[7] Cao Wen-ao, Xu Shi-jie, Rao Kun, Ding Tengfei. Kinematic design of a novel two degree-of-freedom parallel mechanism for minimally invasive surgery. ASME Journal of Mechanical Design, 2019, 141(10): 104501(SCI, 研究领域顶级期刊)

[8] Cao Wen-ao, Ding Huafeng, Zhu Weiguo. Stiffness modeling of overconstrained parallel mechanisms under considering gravity and external payloads. Mechanism and Machine Theory, 2019,135: 1-16 (SCI, 研究领域顶级期刊)

[9] Cao Wen-ao, Yang Donghao, Ding Huafeng. Topological structural design of umbrella-shaped deployable mechanisms based on new spatial closed-loop linkage units. ASME Journal of Mechanical Design, 2018, 140(6): 062302. (SCI, 研究领域顶级期刊)

[10] Cao Wen-ao, Yang Donghao, Ding Huafeng. A New Family of Deployable Mechanisms Derived From Two-Layer and Two-Loop Spatial Linkages With Five Revolute Pair Coupling Chains. ASME Journal of Mechanisms and Robotics, 2017,9(6): 061016. (SCI, 研究领域顶级期刊)

[11] Cao Wen-ao, Ding Huafeng, Yang Donghao. A method for compliance modeling of five degree-of- freedom overconstrained parallel robotic mechanisms with 3T2R output motion. ASME Journal of Mechanisms and Robotics, 2017, 9(1):011011. (SCI, 研究领域顶级期刊)

[12] Cao Wen-ao, Ding Huafeng. A method for solving all joint reactions of 3R2T parallel mechanisms with complicated structures and multiple redundant constraints. Mechanism and machine Theory, 2018, 121:718-730  (SCI, 研究领域顶级期刊)

[13] Cao Wen-ao, Yang Donghao, Ding Huafeng. A method for stiffness analysis of overconstrained parallel robotic mechanisms with Scara motion. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 2018,49:426-35. (SCI，研究领域著名期刊)

[14] Cao Wen-ao, Ding Huafeng. A method for stiffness modeling of 3R2T overconstrained parallel robotic mechanisms based on screw theory and strain energy. Precision Engineering, 2018, 51:10-29. (SCI，研究领域著名期刊)

[15] Cao Wen-ao, Ding Hufeng, Chen Ziming, Zhao Shipei. Mobility analysis and structural synthesis of a class of spatial mechanisms with coupling chains. Robotica, 2016, 34: 2467-85. (SCI，研究领域著名期刊)

[16] Cao Wen-ao, Ding Huafeng, Chen Ziming, Ziming.New Structural Representation and Digital-Analysis Platform for Symmetrical Parallel Mechanisms. International Journal of Advanced Robotoc Systems, 2013,10:1-10. (SCI，研究领域著名期刊)

[17] Ding Huafeng, Cao Wen-ao, Cai Changwang, Kecskemethy, A.. Computer-Aided Structural Synthesis of 5-Dof Parallel Mechanisms and the Establishment of Kinematic Structure Databases. Mechanism and Machine Theory, 2015, 83: 14-30. (SCI, 研究领域顶级期刊)

[18] Ding Huafeng, Cao Wen-ao, Andrs Kecskeméthy, Huang Zhen. Complete Atlas Database of 2-DOF Kinematic Chains and Creative Design of Mechanisms. ASME Journal of Mechanical Design, 2012, 134(3): 31006. (SCI, 研究领域顶级期刊)

[19] Ding Huafeng, Cao wen-ao, Chen Ziming, Kecskemethy, A. Structural Synthesis of Two-Layer and Two-Loop Spatial Mechanisms with Coupling Chains. Mechanism and Machine Theory, 2015, 92: 289-313. (SCI, 研究领域顶级期刊)

[20] Chen Ziming; Cao, Wen-ao; Ding, Huafeng; Huang, Zhen. Continuous motion of a novel 3-CRC symmetrical parallel mechanism. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 2016, 230(3): 392-405. (SCI，研究领域著名期刊)

[21] 曹文熬, 丁华锋, 陈子明, 黄真. 两层两环空间耦合链机构自由度分析原理. 机械工程学报, 2016:116-26. (EI)

[22] 杨栋皓, 曹文熬*，丁华锋. 基于新型两层两环连杆的一族伞状可展机构的构型综合， 机械工程学报, 2019 (EI)

[23] Chen, Ziming; Cao, Wen-ao; Huang, Zhen. Kinematics analysis of a new 3-DOF rotational parallel mechanism. Proceedings of the ASME Design Engineering Technical Conference, 2012, pp: 573-578. (EI)

[24] Chen, Ziming; Cao, Wen-ao; Huang, Zhen. Type synthesis of 3-DOF rotational parallel mechanisms with no intersecting axes. Proceedings of the ASME Design Engineering Technical Conference, 2012, pp:565-572. (EI)

[25] Chen, Ziming; Ding, Huafeng; Cao, Wen-ao; Huang, Zhen. Axodes analysis of the multi DOF parallel mechanisms and parasitic motion. Proceedings of the ASME Design Engineering Technical Conference , 2013, IDETC/CIE. (EI)

[26] 陈子明, 黄真, 曹文熬. 空间少自由度并联机构瞬时螺旋运动轴线曲面的几何表示方法. 燕山大学学报, 2012, 36(2): 113-118

科研项目

1. 国家自然科学基金面上项目 (No. 51875538)，2019.01-2022.12，60万，主持。

2. 国家自然科学基金青年基金（No.51505438), 2016.01-2018.12，21万，主持。

3. 中国博士后基金第10批博士后特别资助项目（No.2017T100590)，2017.09-2019.12，15万，主持。

4. 武汉市知识创新专项，2022.06-2024.12，20万，主持。

5. 企业委托，多轴机器人高精度运动控制算法开发，2023.10-2025.10, 50万，主持。

6. 企业委托，刚柔耦合多自由度手术机器人研制，2022.10-2024.12，58万，主持。

7. 企业委托，大型装配生产线自动化改造方案设计，2022.05-2023.12，22.5万，主持。

8. 中国地质大学大学生领航计划：面向3C装配的高速高精度六自由度并联机器人研制，2022.05-2024.12，10万，指导老师。

9. 企业委托，面向隧道探测的全方位自动定位装置研制，2021.12-2023.12，主持。

10. 湖北省青年科技晨光计划, 2019.12-2021.6，主持。

11. 中国博士后基金第58批博士后科学基金面上项目 (No. 2015M582302), 2016.01-2018.12，主持。

12. 江苏省先进制造技术重点实验室开放基金 (HGAMTL-1604). 2016.12-2018.12，主持。

13. 中央高校中基本科研业务新青年基金（CUG160825）. 2016.01-2017.12，主持。

14. 全方位自动测量装置开发，企业委托，2021.11-2022.06，主持

获奖情况

2022年教育部自然科学二等奖

2019年校优秀学士论文指导教师

2019年校优秀硕士论文指导教师

2018年校优秀学士论文指导教师

2022年校优秀学士论文指导教师

2023年校优秀学士论文指导教师

2022年校优秀实习指导教师

2019年学院优秀党员

2021年学院优秀党务工作者

2022年学院优秀党员

2017年中国地质大学（武汉）校优秀班主任

2017年校知识产权保护与技术转移先进个人

2017年省优秀学士论文指导教师

2014年博士研究生国家奖学金

2012年博士研究生国家奖学金

部分发明专利 （以第1发明人申报发明专利30余项）

[1] 曹文熬,徐世杰，饶坤.一种具有高偏转能力的微创手术机器人，发明专利，专利号：201711450659.7.授权日期：2020/05/01

[2] 曹文熬,丁华锋，等. 一种三自由度重载平动搬运机器人机构. 发明专利, 专利号: ZL201510856198.8, 授权日期：2017/02/01

[3] 曹文熬, 丁华锋，等 一种平动与转动解耦的六自由度重载机器人机构. 发明专利,专利号：ZL201510853375.7, 授权日期：2017/02/01

[4] 曹文熬,丁华锋，等. 一种六自由度重载调平机器人机构. 发明专利, 专利号:  ZL201510853381.2, 授权日期：2017/05/10

[5] 曹文熬,等. 一种五轴联动串并联机床，发明专利, 专利号: ZL201610514751.4, 授权日期：2018/05/10

[6] 曹文熬,等. 一种六自由度串并联装配机器人，发明专利, 专利号：ZL201710865007.3，授权日期：2019/12/17

[7] 曹文熬,等一种含耦合支链的闭环连杆单元及基于此的伞状可展机构, 发明专利, 专利号：ZL201710114228.7, 授权日期：2019/12/17