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相對于常規(guī)輕載工業(yè)機器人而言，重載機器人為了實現(xiàn)高速、高精度、高負載等典型性能需求，對控制系統(tǒng)的性能提出了更高的要求。在此背景下，面向重載搬運、磨拋、攪拌摩擦焊等重載型工業(yè)機器人高精度、高速度控制需求，開展了150KG/500KG重載機器人剛柔耦合動力學建模與補償控制等關鍵技術研究。具體技術指標： (1) 研發(fā)實現(xiàn)了六自由度重載機器人動力學建模及模型參數(shù)、負載在線辨識技術，以建立重載機器人帶載工況下的高精度完整動力學模型，提高帶載情況下的自適應控制精度； (2) 針對傳統(tǒng)重載機器人所存在的控制精度較低、動態(tài)性能較差等問題，研究并實現(xiàn)了一種基于動力學模型的力矩前饋控制方法，通過對力矩的實時補償可有效提高機器人的軌跡跟蹤精度，改善動態(tài)性能； (3) 針對由于關節(jié)柔性而導致的重載機器人關節(jié)彈性振動問題，研發(fā)實現(xiàn)了一種關節(jié)彈性振動抑制復合控制方法，無需借助外部傳感器，可有效抑制了機器人的關節(jié)彈性振動，實現(xiàn)對機器人末端的柔性偏差補償，提高重載作業(yè)的軌跡跟蹤精度。

一、項目簡介  “中國制造2025”發(fā)展規(guī)劃的啟動促使智能制造成為生產(chǎn)制造企業(yè)的主旋律，而工業(yè)機器人作為智能制造的重要柔性制造單元，迎來了廣闊的行業(yè)發(fā)展機遇。福建省出臺的《福建省實施<中國制造2025>行動計劃》，將發(fā)展智能制造視為首要任務，推廣“數(shù)控一代”，開展智能制造試點示范，實施“機器換人”專項行動，發(fā)展壯大智能裝備產(chǎn)業(yè)，開發(fā)智能終端產(chǎn)品和提升工業(yè)軟件支撐能力。 二、前期研究基礎 與泉州市微柏工業(yè)機器人研究院有限公司建立合作關系，采用企業(yè)與高校共同投資模式，建立“嘉庚學院—微柏工業(yè)機器人創(chuàng)新實驗室”，實驗室現(xiàn)有師生近百人，為高校師生提供研發(fā)環(huán)境，為企業(yè)進行技術難題攻關并培育人才。 與微柏簽署了為期3年的技術服務合同（2014.12-2017.12，微柏工業(yè)機器人技術支持服務，150萬元）。 與微柏聯(lián)合申報了多項科技項目：（1）工業(yè)機器人整機綜合性能測試儀的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，2016.10，國家重大科學儀器設備開發(fā)專項；（2）工業(yè)機器人的遠程監(jiān)控和故障預測系統(tǒng)的開發(fā)，2015.9，福建省對外合作項目；（3）面向瓷磚智能化分揀生產(chǎn)線的關鍵技術，2015.10，泉州市科技局燎原計劃。并協(xié)助微柏完成了福建省新型科研機構、企業(yè)創(chuàng)新基金、廈門大學本科生校外實習基地申請。 三、應用技術成果 基于課題組自主研發(fā)的機器人控制器，結合機器視覺自動識別技術，分別開展了以下6個項目：（1）為四川航天世東汽車部件有限公司研發(fā)的焊接機器人焊縫自動跟蹤識別系統(tǒng)；（2）為蘇州寶麗潔公司研發(fā)的之駐守機器人濕紙巾自動識別貼蓋系統(tǒng)；（3）為泉州港威五金制品有限公司研發(fā)了鋁水自動澆注系統(tǒng)；（4）為晉江的沃鞋服有限公司研發(fā)的鞋模自動跟蹤噴膠系統(tǒng)；（5）為福建省鋰東精密機械有限公司研制了自動搬運識別系統(tǒng)；（6）為江蘇太倉寶祥有色金屬制品廠研制了自動碼垛識別系統(tǒng)。 四、合作企業(yè) 泉州市微柏工業(yè)機器人研究院有限公司是福建省工業(yè)機器人研發(fā)龍頭企業(yè)，從事工業(yè)機器人相關技術研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化十余年，專注研發(fā)六關節(jié)與四關節(jié)自由度串并聯(lián)機械手等，自主研發(fā)數(shù)十種應用在沖壓、噴涂、焊接、激光加工等生產(chǎn)作業(yè)領域的專業(yè)機器人。自主研發(fā)了高精度RV減速機檢測臺，工業(yè)機器人零點矯正與運動精度檢測裝置，焊接機器人防碰撞測試裝置等工業(yè)機器人核心部件與整機檢測系統(tǒng)，獲得國家發(fā)明專利5項，國家實用新型專利30項。作為福建省科技小巨人企業(yè)、福建省科技型企業(yè)泉州市智能制造示范企業(yè)等，承擔了省部級科技項目10余項。

本研究根據(jù)90％腦神經(jīng)功能正常的人在短時間閉眼后腦電（EEG）中alpha（α）波幅均可明顯增強這一普適特征，設計了一套簡便易行的基于腦電α波的腦-機接口系統(tǒng)。該系統(tǒng)僅需在操作者頭后部放兩個腦電檢測電極，短暫訓練就可以快速而可靠地控制外接機電裝置運行開關，還可以擴展為多選項實時控制系統(tǒng)。搭建了閉眼alpha波控制系統(tǒng)，引入開關抑制模塊減少誤控制，實現(xiàn)了對單個開關的快速可靠控制，經(jīng)10名操作者試驗，激活開關平均時間為2.4秒、平均錯誤率3％，進一步開發(fā)設計了基于計算機LabVIEW平臺顯示的循環(huán)燈選擇系統(tǒng)，利用α波控制單個開關的功能，通過四燈循環(huán)作為指示菜單，實現(xiàn)了四個目標的α波控制選擇。經(jīng)5名操作者試驗，證實每個受試者均只需少數(shù)訓練時程即可達到10%或更低的錯誤率。設計了α波機器人控制系統(tǒng)以實現(xiàn)α波對服務機器人的實時控制。經(jīng)5名操作者參加連續(xù)25次隨機方向控制實驗，平均正確率達到91.2％，再次證實本研究設計的α波的腦-機接口系統(tǒng)進行多選項控制的可實現(xiàn)性和潛在應用價值。如實現(xiàn)系統(tǒng)集成化和便攜化，配置適當?shù)目刂骑@示面板，可望進一步開發(fā)出專供那些患有全身性重癥癱瘓但頭腦功能正常的殘疾人使用的新型助殘輪椅等產(chǎn)品。

"e-Dog四足仿生機器人：全球首款可高速奔跑和跳躍的輕量級電驅動四足仿生機器人，面向高校和中小學的教學培訓型四足仿生機器人系統(tǒng)平臺，包括軟硬件開源的高性能四足仿生機器人及相應的開發(fā)工具軟件，為國內高校和中小學提供教學、培訓、比賽二次開發(fā)平臺。機器人具備卓越的運動能力，采用國內領先的步態(tài)規(guī)劃算法，能夠快速奔跑和跳躍，并具備較強的地形適應能力，能夠跨越高臺、樓梯、溝壑、斜坡等障礙地形。 roboDog如寶機器狗：國內首款具備豐富感知能力，并搭載智慧AI云腦的輕量級機器狗。roboDog面向家庭場景，在卓越的運動性能和地形適應能力基礎上，增加了豐富的傳感功能，構建了包括視覺、聽覺、觸覺等能力的綜合環(huán)境感知系統(tǒng)以及基于云服務平臺的智慧云腦。同時針對家庭應用場景，為用戶提供了豐富流暢的交互體驗。 "

大尺寸測量的用途十分廣泛，幾乎應用到大型產(chǎn)品的設計研發(fā)、裝配成型、驗收交付等各個環(huán)節(jié)，在航空航天、車輛船舶、風電、水利工程、雷達天線、重型機械等領域的需求尤為突出，在現(xiàn)代大型機械制造業(yè)中扮演著極其重要的角色。

本發(fā)明公開了一種具有雙擺錘的球形機器人及其應用。球形外殼裝在球形內殼外形成球面滑動，球形內殼中安裝有相互垂直的第一固定軸和第二固定軸，第一固定軸主要由分別位于第二固定軸兩側的兩段軸構成，兩段軸同軸，第一固定軸和第二固定軸的軸線交點位于球形內殼球心；固定軸一端連接擺錘電機的輸出軸，另一端通過擺錘軸承連接到球形內殼壁孔中，擺錘固定連接到固定軸中部。本發(fā)明實現(xiàn)了球形機器人向任意方向滾動，方便易行，穩(wěn)定性高。

突破了人機交互遙操作機器人的力感知、力反饋、力控制三大關鍵技術，研制成功人機交互遙操作的關鍵支撐設備，填補了國內空白。

主要功能和應用領域： 老齡化社會和殘疾人需要家用機器人服務。當今中國，需要面對的新挑戰(zhàn)是人口的老齡化加劇，以及殘疾人的比重越來越高，未來我們需要投入大量的人力物理財力來陪護老年人和殘疾人的生活起居。面向居家養(yǎng)老的家政服務機器人對提高老人的生活質量及緩解國家和社會的壓力具有重要的意義。 面向居家養(yǎng)老的家政服務機器人的主要功能有： （1） 個人助理，包括日程計劃與提醒、面孔記憶與識別、電子設備操作指導、可視通話、攝影攝像、報告天氣提醒穿衣等。 （2） 娛樂陪伴，包括音視頻顛簸、歌唱舞蹈、表情語音互動交流等。 （3） 安全監(jiān)測，包括人體活動分析及異常檢測、煤氣水電危險監(jiān)測、視頻監(jiān)控等。 （4） 云端計算，包括用戶活動、交互反饋云端存儲、用戶習慣模式分析及個性化交互推薦、機器人協(xié)作交流等。 特色及先進性： 該成果包括全向移動地盤技術、機器人控制技術、3D手勢精確建模識別和學習技術、2D和3D眼動跟蹤和檢測技術，具備先進的感知能力、視覺理解能力及多媒體交互技術。 主要技術指標： 靜態(tài)手勢識別，采用WDTW識別技術，可以識別任意自定義手勢，最大使用距離為4M，視角為70度（垂直）60度（水平），分辨率為1080p。識別率方面，在CHTG自定義手勢數(shù)據(jù)庫中，對3D連續(xù)手勢識別算法進行了對比驗證，我們的方法和傳統(tǒng)的識別的方法分別取得了85%的正確率以及12.2%的錯誤。 眼動控制采用基于投影空間中交比不變性的眼睛凝視點估計方法，使用距離為100-800mm，使用偏移為200mm（垂直）200mm（水平），控制頻率為30fps。目前眼動控制技術精精度高達2度。 能為產(chǎn)業(yè)解決的關鍵問題和實施后可取得的效果： 現(xiàn)有研究成果覆蓋了面向居家養(yǎng)老的家政機器人的全部關鍵技術，基本具備了產(chǎn)業(yè)化的初步條件，目前正在加緊研制樣機。項目實施后將推出極具競爭力的居家養(yǎng)老家政服務機器人產(chǎn)品，具有廣闊的市場前景。

老齡化社會和殘疾人需要家用機器人服務。當今中國，需要面對的新挑戰(zhàn)是人口的老齡化加劇，以及殘疾人的比重越來越高，未來我們需要投入大量的人力物理財力來陪護老年人和殘疾人的生活起居。面向居家養(yǎng)老的家政服務機器人對提高老人的生活質量及緩解國家和社會的壓力具有重要的意義。面向居家養(yǎng)老的家政服務機器人的主要功能有：（1） 個人助理，包括日程計劃與提醒、面孔記憶與識別、電子設備操作指導、可視通話、攝影攝像、報告天氣提醒穿衣等。（2） 娛樂陪伴，包括音視頻顛簸、歌唱舞蹈、表情語音互動交流等。（3） 安全監(jiān)測，包括人體活動分析及異常檢測、煤氣水電危險監(jiān)測、視頻監(jiān)控等。（4） 云端計算，包括用戶活動、交互反饋云端存儲、用戶習慣模式分析及個性化交互推薦、機器人協(xié)作交流等。

依托我校“機器人視覺感知與控制技術國家工程實驗室”等重點研究基地，重點開展面向工業(yè)4.0的智慧工廠技術、生產(chǎn)線自動化生產(chǎn)技術、智能工業(yè)機器人、高性能伺服電機驅動技術等制造業(yè)生產(chǎn)自動化升級改造關鍵技術和裝備的研發(fā)。在機器人感知技術方面實現(xiàn)了傳感器微型化、網(wǎng)絡化、集成化和智能化，為機器人感知提供系統(tǒng)的解決方案；在機器人控制技術方面提高了機器人操作精度、可靠性、可重復性等性能指標，保障機器人能夠完成多任務、高柔性的靈巧作業(yè)。目前已研發(fā)并應用的機器人包括鐵軌表面缺陷檢測機器人、汽車發(fā)動機氣缸鑄件清理機器人、高壓電線巡檢除冰機器人、與瑞森可機器人公司聯(lián)合研制的關節(jié)臂式機器人等。