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一、項目簡介 康復訓練機器人是近年來出現(xiàn)的一種典型人機合作系統(tǒng)，其主要作用是協(xié)助患者保持平衡能力和幫助患者實現(xiàn)運動功能的恢復性訓練，由于患者與機器人在同一物理空間, 因此對機器人的柔順性、安全性提出了嚴格的要求。鑒于繩索牽引并聯(lián)機構(gòu)作為一種新型的并聯(lián)運動機構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡單、慣性小、柔順性好等優(yōu)點，而且不存在剛性體的碰撞、沖擊等缺點，非常適合于康復機器人的驅(qū)動控制。 二、前期研究基礎(chǔ) 目前本研究團隊對繩牽引并聯(lián)機器人技術(shù)已有廣泛深入研究，針對飛行器標模所構(gòu)建的原理樣機，采用八繩牽引的六自由度冗余約束并聯(lián)支撐技術(shù)，該系統(tǒng)具體包括機械傳動子系統(tǒng)（采用八繩布置方式，通過萬向滑輪，分別連接飛行器模型與電機驅(qū)動端）、運動控制子系統(tǒng)（采用伺服電機、多軸運動控制卡和伺服驅(qū)動器，基于并聯(lián)機器人技術(shù)的智能魯棒控制方法，實現(xiàn)對期望軌跡的高精度跟蹤）、模型位姿測量子系統(tǒng)（采用相機、陀螺儀和加速度計等多種傳感器，實現(xiàn)對模型運動軌跡的高精度動態(tài)測量）、繩拉力和氣動力測量子系統(tǒng)（在試驗模型設計了內(nèi)置式六分量測力天平，以實現(xiàn)對氣動力的實時監(jiān)測）。 結(jié)合醫(yī)療康復的實際需求，將進行繩牽引并聯(lián)康復機構(gòu)方案設計，系統(tǒng)運動空間與運動學、動力學分析等；采用智能傳感器技術(shù)與控制技術(shù)，搭建原理樣機并進行實驗驗證，最終實現(xiàn)康復機構(gòu)的高可靠性與高安全性運動訓練。 三、應用技術(shù)成果（1）應用技術(shù)成果（文字加圖片） 截止目前，本課題團隊研究的繩牽引并聯(lián)機器人技術(shù)在四項國家自然基金的支持下，不僅在實驗室搭建了多功能原理樣機（圖1），更在實際風洞單位進行了試驗驗證（圖2），表明了相關(guān)科技術(shù)的可行性和有效性。 擬將繩牽引并聯(lián)機器人技術(shù)應用于醫(yī)療康復方面，如骨盆運動、步態(tài)訓練以及腕關(guān)節(jié)恢復等，相關(guān)示意圖如圖3-4所示。 四、合作企業(yè) 擬與校內(nèi)相關(guān)學院與附屬醫(yī)院合作。

隨著現(xiàn)代生產(chǎn)生活方式的快速發(fā)展，在電子、食品、醫(yī)藥、日化和新能源等行業(yè)中，對體積小、重量輕的產(chǎn)品進行封裝、包裝及分揀等高速無污染作業(yè)的需求日漸旺盛。由于具有一定的通用性和適應性，工業(yè)機器人成為此類作業(yè)中保障質(zhì)量、提高效率和降低成本的核心裝備，尤其是高速并聯(lián)機器人因速度和動態(tài)特性的優(yōu)勢而備受青睞。無需高精密減速器的結(jié)構(gòu)特性，也決定了高速并聯(lián)機器人在中國有極大的創(chuàng)新和發(fā)展空間，與此同時，多樣化復雜生產(chǎn)工況也對機器人系統(tǒng)的本體設計、視覺感知、運動控制和多機協(xié)同等核心技術(shù)及其集成提出新的挑戰(zhàn)。 本項目歷時多年，攻克高速多并聯(lián)機器人協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)的多項關(guān)鍵技術(shù)，并成功研制了滿足高效生產(chǎn)的國產(chǎn)化成套裝備，達到國際先進水平。

該基于矢量推進的觀測型水下機器人有8個矢量布置的推進器，得益于推進器的矢量布置方式，水下機器人除了完成基本的上浮下潛、平面運動外還可以完成諸如定點旋轉(zhuǎn)、縱橫傾運動等運動。

控軟體機器人是智能仿生機器人研究領(lǐng)域的熱點方向。然而，如何實現(xiàn)軟體機器人運動方向的便捷調(diào)控，是該領(lǐng)域目前急需解決的一個關(guān)鍵科學性問題。傳統(tǒng)的光刺激調(diào)控法，需要將光束集中在軟體機器人的某個局部區(qū)域，或者沿某個角度或方向去照射軟體機器人，使之產(chǎn)生局部的形變差異，進而推動軟體機器人沿某個方向前進。例如，在文獻中經(jīng)常看到的場景是，將光束照射在軟體機器人的頭部，使其后退；照射在尾部，使其前進；從左向右掃描軟體機器人，使其右拐；從右向左掃，使其左轉(zhuǎn)。此類光刺激調(diào)控法缺乏便捷性，非常不方便。東大科研團隊另辟蹊徑，構(gòu)建了多層次結(jié)構(gòu)的液晶彈性體基軟體機器人，在不同的結(jié)構(gòu)層次中加入三種分別對520nm、808nm、980nm波段光源響應、且互不干擾的有機光熱轉(zhuǎn)換試劑，從而利用可見和紅外三個波段光的開/關(guān)變化去操控軟體機器人的運動方向。和傳統(tǒng)的光刺激調(diào)控法相比，該方法是通過軟體機器人不同區(qū)域?qū)獯碳さ倪x擇性吸收，來實現(xiàn)整體的形變差異，進而推動軟體機器人運動，因此光源的照射位置、方向、角度等因素都不會對運動方向產(chǎn)生根本性影響。該策略為實現(xiàn)軟體機器人運動方向的便捷調(diào)控提供了新思路。

全國首個技術(shù)經(jīng)理人能力評價團體標準

伴隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)，增強現(xiàn)實技術(shù)，觸覺反饋技術(shù)以及智能機器人的出現(xiàn)，人們在視覺和觸覺上有了越來越多不同的全新體驗。例如，目前對 于機器人的操作方式一般是通過遙控裝置或是手動觸控，這個使用者的操作帶來 很多不方便而且對于初學者來講也不是很好掌握，同時操作失誤率較高，因為我們不能真切的感受到機器人的世界。具備視覺與觸覺反饋的體感機器人采用體感交互裝置采集目標人體肢體關(guān) 節(jié)信息，對目標人體的姿態(tài)或動作進行分析識別;根據(jù)獲取到的分析識別結(jié)果產(chǎn) 生對應的體感交互指令;將體感交互指令發(fā)送至機器人，機器人執(zhí)行體感交互指 令;同時機器人采集自己周圍環(huán)境信息，例如指尖壓力信息和周身圖像信息，通 過體感交互裝置反饋給目標人體。通過上述方式不僅突破了傳統(tǒng)的對機器人的控 制方式，而且通過觸覺反饋的方式還有 3D 圖像的顯示，在大程度的讓使用者得 到沉浸式的操作體驗。隨之而得到的不僅僅是方便的操作和大大降低的操作失誤 率，同時也給用戶帶來了更為生動的操作體驗。

? 隨著科技的日漸發(fā)達以及中國結(jié)需求量的日益增加，純手工的制作效率遠達不到要求，這就大大增加了中國結(jié)的制作成本。同時，其在手工制作中不可避免的差異性更限制了其不能快速發(fā)展，由此，一個能完全代替人力或者部分代替人力的機器便應運而生。同時，機器所具有的一致性、無差別性以及其高精度也決定了其更適合在這個傳統(tǒng)觀念上的純手工領(lǐng)域發(fā)展。因此，研究并實現(xiàn)一個能基本完成中國結(jié)編織工作的機器人是十分必要的。也對提高中國傳統(tǒng)文化的普及度和增加其科技含量有重要意義，也保證了其可以在當今快速發(fā)展的信息化社會不被淘

目概況    目前，國內(nèi)外大量應用弧焊機器人系統(tǒng)從整體上看基本都屬第一代或準二代焊接機器人系統(tǒng)。由于焊接路徑和焊接參數(shù)是根據(jù)實際作業(yè)條件預先設置的，在焊接時缺少外部信息傳感和實時調(diào)整控制功能，這類弧焊機器人一般不能應對焊接作業(yè)條件嚴格的穩(wěn)定性要求，焊接時缺乏“柔性”，表現(xiàn)出明顯的缺點。在實際弧焊過程中，焊接條件是經(jīng)常變化的，如加工和裝配等誤差會造成焊縫位置和尺寸的變化，焊接過程中工件受熱及散熱條件改變會造成焊道變形和熔透不均。    為克服機器人焊接過程中各種不確定性因素對焊接質(zhì)量的影響，提高機器人作業(yè)智能化水平和工作的可靠性，要求弧焊機器人系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)焊接參數(shù)的在線調(diào)整，且能實現(xiàn)焊縫的自動實時跟蹤。己完成鋁鎂硅合金框架弧焊機器人柔性工作站焊縫智能跟蹤與圖象處理技術(shù)，使企業(yè)塞拉門設計制造的技術(shù)水平達國際先進水平。 本項目具有國際先進水平，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。 主要特點    已完成的項目，塞拉門框架的材料為鋁鎂硅合金，材料特殊、框架尺寸較大，焊點多而短、焊接質(zhì)量要求高，故解決柔性夾具設計、實現(xiàn)兩面焊接、滿足多系列多規(guī)格門框尺寸的要求是體現(xiàn)了成果的先進性；    鋁鎂硅合金框架弧焊機器入柔性工作站所包括的柔性夾具、焊縫智能跟蹤與圖象處理技術(shù)，使企業(yè)塞拉門設計制造的技術(shù)水平達國際先進水平，體現(xiàn)了成果的創(chuàng)造性。技術(shù)指標    國內(nèi)城市軌道車輛、高速列車的迅猛發(fā)展使得城軌門生產(chǎn)逐年猛增，品種不斷翻新，但鋁鎂硅合金框架等主要零部件仍為手工焊接。由于手工焊接依賴于工人的技術(shù)水平，效率低，焊接質(zhì)量欠佳，優(yōu)質(zhì)品率低，是制約我國城軌門產(chǎn)品升級的關(guān)鍵技術(shù)。    首選企業(yè)的高精度焊件達到：焊縫識別誤差600×600像素， ±0. 25mm，±0.20mm;焊槍姿態(tài)誤差，±0. 045mm，±0.040mm;其它誤差（包括焊絲變形誤差、工件熱變形誤差、焊接電流誤差等），±0. 030mm，±0.020mm;視覺跟蹤綜合誤差，±0.5mm，±0.35mm。市場前景    成果實施后使用單位使用前手工焊接的1.2萬件／年，達到4萬件。按人工焊接生產(chǎn)水平，支出費用為72萬x3. 5=252萬，機器人的投入成本1年半內(nèi)可收回，且可滿足使用單位近3-5年的發(fā)展需求。    按近幾年使用單位產(chǎn)品產(chǎn)量的增長速度，2009-2010年產(chǎn)量可達5.5萬件，2臺機器人工作站每年可生產(chǎn)5. 68萬件，完全滿足生產(chǎn)要求。若仍用人工焊接則成本支出為72萬x4. 6=331.2方元，而機器人工作臺投入費用為零。企業(yè)每年可新增產(chǎn)值4-5億元，利稅1. 2-1.5億元。    市場應用方面已具備推廣應用的基本條件，該成果的完成，不僅可以提升企業(yè)高精度特材焊件設計制造的技術(shù)水平，提高企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力和提升產(chǎn)業(yè)集聚度，使產(chǎn)品達同行業(yè)國內(nèi)領(lǐng)先或國際先進水平，且可成為企業(yè)現(xiàn)代先進制造工藝與裝備工程應用的一個亮點。通過開發(fā)研制，真正體現(xiàn)了產(chǎn)學研合作的現(xiàn)代高等教育理念，在高校和企業(yè)中鍛煉出一批機器人研制方面、具有實戰(zhàn)經(jīng)驗的科技人才。