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目前第一代完整的呼吸音采集設備已研發(fā)完畢，完全實現(xiàn)呼吸活動的柔性無感持續(xù)智能監(jiān)測評價和適應多場景下交互設計需求，提高醫(yī)療救護能力和應急救援能力，減輕醫(yī)療及養(yǎng)老行業(yè)人力與經(jīng)濟運營成本，創(chuàng)新引領社會與經(jīng)濟發(fā)展。 圖1 技術路線 【技術優(yōu)勢】 (1) 基于駐極體薄膜的高靈敏度接觸式壓力傳感器 目前用于呼吸音及心音監(jiān)測的傳感器大多采用較硬的基底，難以適應人體胸部曲線，不適合長期可穿戴使用。因此，本成果基于駐極體的自驅動壓力傳感器的自供能、響應速度快和靈敏度高等優(yōu)勢，設計了一種用于可穿戴式聲音監(jiān)測的高靈敏度柔性駐極體壓力傳感器，以實現(xiàn)對人體呼吸音與心音地長期、實時監(jiān)測。 圖2 部分成果展示 (2) 智能呼吸音監(jiān)測分析預警平臺 通過深入臨床大規(guī)模收集心音和呼吸音樣本、對病理性樣本進行學習訓練，對信號的模式識別進行研究匹配，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡、支持向量機兩種識別模式，對病理性聲音特征進行分析得出智能化參考病癥分析。由于呼吸音信號的復雜性，同一種類型的呼吸音有不同人或是同一人在不同時間發(fā)出時，樣本數(shù)據(jù)不完全相同，傳統(tǒng)方法容錯率與識別率極低。本成果將呼吸衰竭患者的呼吸音數(shù)據(jù)進行分類識別和特征標定，采用人工智能算法進行測試和集訓，實現(xiàn)為大數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)參考。 (3) 呼吸音智能監(jiān)測預警系統(tǒng)的人機交互設計 通過分析多個智能呼吸音監(jiān)測預警操作系統(tǒng)的使用場景、認知特點、輸入和輸出方式，歸納出它們在交互設計上的一般性的設計原則和設計缺陷。通過多學科的交叉，如人因功效學、設計語義學、設計美學、設計心理學等學科，進行了全面整體的交互設計研究。 圖3 智能呼吸音診斷軟件界面 圖4 臨床人員操作軟件試用 【性能指標】

產(chǎn)品詳細介紹 機械臂運動算法STEAM主題課程 項目背景 隨著工業(yè) 4.0 科技革命的到來，工業(yè)機器人已成為工業(yè)化程度的重要標志。機械臂是最為典型也是最早出現(xiàn)的工業(yè)機器人，它可以代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，提高生產(chǎn)效率的同時避免人身事故的發(fā)生。機械臂課程的學習可以培養(yǎng)學生將科學技術應用于日常生活、社會實踐的意識。 在本項目中，學生可借助機械臂運動算法套件與人工智能與編程教學系統(tǒng)，了解關節(jié)機械臂和伸縮機械臂的原理及特點，搭建不同類型機械臂并通過編程實現(xiàn)智能控制。 課程性質(zhì) 這是一門以項目式教學開展的跨學科課程，以基于建構主義理論的 5E 教學模式作為指導，結合了 中小學信息技術課程標準與編程教學特色。 課程目標 1.知識與技能 ?  了解機械臂的類型及其在現(xiàn)實生活中的應用。 ?  掌握關節(jié)機械臂和伸縮機械臂的結構特點，設計并制作相應模型。 ?  學習圖形化編程或 C++代碼編程的基礎知識，使模型完成實際任務。 ?  掌握機械臂運動算法的設計、編寫及調(diào)試。 2.過程與方法 ?  通過觀察、查閱相關資料等活動，培養(yǎng)對信息的有效性、客觀性做出判斷的意識，發(fā)展分析概括能力。 ?  通過機械臂模型的搭建和編程，發(fā)展編程思維和工程思維能力。 ?  在完成模型設計和算法設計過程中，提高分析問題和解決問題能力，養(yǎng)成自學能力。 3.情感態(tài)度與價值觀 ?  了解機械臂在日常生活中的實際應用，萌發(fā)將科學技術應用于日常生活、社會實踐的意識。 ?  養(yǎng)成實事求是，尊重自然規(guī)律的科學態(tài)度。 ?  關注科學技術對社會發(fā)展、自然環(huán)境及人類生活的影響。

聯(lián)系我們：深圳市大象機器人科技有限公司官網(wǎng)：https://www.elephantrobotics.com淘寶官方旗艦店：https://shop504055678.taobao.com/?spm=a1z10.1-c-s.0.0.2b0e58e7PY8UhV電話：+86 (0755) 8696 8565/+86 181 2384 1923地址：深圳市福田區(qū)華強北電子科技大廈D座智方舟國際智能硬件創(chuàng)新中心D403 D504 D505

隨著機器人技術的逐步完善,適于特殊作業(yè)的機器人種類也日益增多,其應用領域不斷拓展到微電子制造,MEMS封裝與組裝,高精密機械加工與裝配,生物芯片制備,大范圍高速掃描檢測裝備等行業(yè).隨之而來的,各行業(yè)對機器人的性能指標提出了越來越高的要求,追求機器人的高定位精度,高重復精度,高分辨力,同時還要求其工作范圍大,質(zhì)量輕,能耗低等,從而對機器人結構的設計提出了更高的要求.在這樣的前提之下,為滿足人類向微小世界探尋的需要,作為機器人技術發(fā)展的一個重要分支,微操作機器人成為機器人學中十分活躍的研究領域. 本文結合國家"863"計劃項目"6自由度納米級宏微操作機器人的研究(項目編號2002AA422260)"和"原型裝置靶瞄準定位系統(tǒng)工程預先研究項目(項目編號863-804-5)",共搭建了3套實驗系統(tǒng),其中采用了單一驅動以及雙重驅動兩條技術方案.在廣泛的分析了目前已有的柔性精密定位系統(tǒng),并聯(lián)精密定位系統(tǒng)和宏/微雙重驅動系統(tǒng)的基礎之上,針對目前大范圍運動定位與高精度定位的應用實際需要,提出了大行程柔性鉸鏈的概念設計,并以此構建六支鏈大行程柔性并聯(lián)結構定位系統(tǒng),為滿足超高精度的定位需要,在并聯(lián)支鏈中集成了壓電陶瓷驅動,構成了宏/微雙重驅動并聯(lián)結構系統(tǒng),充分體現(xiàn)了驅動,結構,檢測一體化的設計思想. 在結構單元的設計方面,針對當前柔性鉸鏈運動范圍小等問題,在通用的球副柔性鉸鏈的基礎之上,提出了大行程柔性鉸鏈的概念設計;在柔性并聯(lián)結構的設計方面,提出了在通用的并聯(lián)結構系統(tǒng)中,采用大行程柔性鉸鏈代替?zhèn)鹘y(tǒng)運動副的設想,建立基于大行程柔性鉸鏈的并聯(lián)結構系統(tǒng). 在大行程柔性并聯(lián)結構的運動學建模方面,利用材料力學的基本原理和小變形假設,推導了大行程柔性鉸鏈的數(shù)學模型,并給出了在全局坐標系下的顯式表達;在此基礎之上,通過剛度組集的辦法建立了大行程柔性鉸鏈并聯(lián)結構柔性支鏈的運動表達式,通過聯(lián)立運動位移協(xié)調(diào)方程和力約束協(xié)調(diào)方程,建立了并聯(lián)結構的位置解模型. 由于并聯(lián)結構系統(tǒng)中的各部件,特別是柔性鉸鏈結構在自身變形提供整體結構的運動輸出的同時,還經(jīng)歷了大范圍的剛體運動,導致大行程柔性并聯(lián)結構的位置解模型成為典型的幾何非線性問題.鑒于此,本文首先推導了空間柔性結構的幾何非線性的剛度遞推模型,并利用牛頓-萊弗森方法對該模型進行了求解.由于幾何非線性模型的迭代求解方式,導致該模型的實時性很差,不易移植至控制系統(tǒng)進行實時控制求解,故在大量的試驗嘗試的基礎之上,選擇了BP神經(jīng)網(wǎng)絡方法,建立了3層六輸入-六輸出的位置解神經(jīng)網(wǎng)絡結構,從而在方便了實時控制編程的同時,還大大提高了系統(tǒng)的位置解的求解速度. 由于柔性并聯(lián)結構的位置解模型中不僅僅包括結構中的位置信息,還提供了結構中相關的力信息以及剛度信息,本文在上述位置解模型的基礎之上,給出了該類系統(tǒng)的剛度模型,并建立了并聯(lián)結構中的結構參數(shù)和尺度參數(shù)對系統(tǒng)剛度的影響圖譜,對這類系統(tǒng)的結構綜合以及優(yōu)化設計提供了有力的工具. 在大行程柔性并聯(lián)結構的動力學建模方面,采用了歐拉梁理論和有限元方法,由拉格朗日方程建立了基于實際位移的大行程柔性鉸鏈并聯(lián)機器人各支鏈的動力學模型,并通過位移協(xié)調(diào)方程和動力協(xié)調(diào)方程,最終得到并聯(lián)系統(tǒng)的動力學模型.綜合采用了紐馬克方法和牛頓-萊弗森方法解決了系統(tǒng)動力學求解問題,并通過一個算例進行了基于逆動力學的求解仿真. 在大行程柔性并聯(lián)結構的樣機實驗方面,我們提出了采用大行程柔性鉸鏈作為被動關節(jié)的6-PSS并聯(lián)機器人系統(tǒng),該系統(tǒng)采用壓電馬達作為驅動器,精密光柵尺作為位置反饋元件,其可在立方厘米級的工作空間內(nèi)實現(xiàn)微米級精度的運動;在此基礎之上,我們在并聯(lián)機器人的支桿中嵌入壓電陶瓷,在壓電馬達的宏運動結束之后,壓電陶瓷可以驅動并聯(lián)機器人進一步的微調(diào),從而得到一個6-PSS和6-SPS結合宏微雙重驅動并聯(lián)機器人系統(tǒng),其中,微動系統(tǒng)可在微米級運動空間內(nèi)實現(xiàn)納米級的運動精度.基于大行程柔性鉸鏈的宏微雙重驅動并聯(lián)機器人系統(tǒng),可以同時滿足大工作空間和高精度的工程需要.此外,我們將大行程柔性鉸鏈并聯(lián)機器人系統(tǒng),成功的應用到激光瞄準靶支撐裝置中,其厘米級的運動范圍和納米級的運動分辨力,使其在神光III系統(tǒng)中發(fā)揮了十分重要的作用.

項目成果/簡介:隨著機器人技術的逐步完善,適于特殊作業(yè)的機器人種類也日益增多,其應用領域不斷拓展到微電子制造,MEMS封裝與組裝,高精密機械加工與裝配,生物芯片制備,大范圍高速掃描檢測裝備等行業(yè).隨之而來的,各行業(yè)對機器人的性能指標提出了越來越高的要求,追求機器人的高定位精度,高重復精度,高分辨力,同時還要求其工作范圍大,質(zhì)量輕,能耗低等,從而對機器人結構的設計提出了更高的要求.在這樣的前提之下,為滿足

01. 成果簡介 為適應未來水下航行器技術發(fā)展的要求，海工裝備界在開發(fā)具有廣域活動能力和高機動性的新型水下航行器的同時，也正在為傳統(tǒng)水下航行器尋找更優(yōu)良的推進和操縱系統(tǒng)。仿生技術則成為水下航行器的重要研究方向。 水生動物經(jīng)過上億年的演變和進化，早已在優(yōu)勝劣汰中將其在水中的運動能力發(fā)揮到了極至，其中魚類和鯨類等哺乳動物的游動方式具有高速、靈活、低噪等特點，其游動和控制姿態(tài)能力，是任何裝備傳統(tǒng)操縱與推進系統(tǒng)的人造水下航行器所無法比擬的。水下仿生技術，通過對魚類游動機理的研究，利用機械結構、電子設備和功能材料來開發(fā)模仿魚類的操縱和推進模式，并將其應用于水下航行器。 與傳統(tǒng)的螺旋槳推進器相比，將仿魚尾推進器應用于水下航行器，成為新型的仿生水下航行器，具有如下特點：（1）高推進效率，節(jié)能；（2）高機動性，靈活；（3）推進系統(tǒng)與操縱系統(tǒng)合二為一，共型；（4）噪聲低、環(huán)保，隱身能力強。本項目旨在開發(fā)“仿藍鰭金槍魚潛航器”，以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化為目標，依托清華大學電子工程系和天津高端裝備研究院，經(jīng)前期數(shù)年研發(fā)，已完成實驗室原理樣機和試驗樣機I型，并于2018年10月份在天津東麗湖進行了水試，驗證了核心技術。仿藍鰭金槍魚潛航器試驗樣機I型體長2.6米，設計潛深100米，最大航速1.7米/秒（3.5節(jié)），速度體長比0.65，功耗0.88kW，處于國際領先水平。經(jīng)進一步研發(fā)和改進，2019年9-10月將進一步試驗，預計航速達6~8節(jié)，遠高于螺旋槳推進平均2-3節(jié)的航速。圖1 仿藍鰭金槍魚潛航器-試驗樣機I型 總裝圖 圖2 仿藍鰭金槍魚潛航器-試驗樣機I型 下水吊裝圖 圖3 仿藍鰭金槍魚潛航器-試驗樣機I型 水試圖02. 應用前景 本成果的新型仿生AUV，推進效率高、自體噪聲小、機動性好，速度接近4節(jié)，成熟度達到產(chǎn)品化標準，在智慧海洋、智慧海防迅猛發(fā)展的新時代，可廣泛用于現(xiàn)代漁業(yè)養(yǎng)殖、勘探開發(fā)、搶險救援、科考研究、水下檢修、觀光旅游等民用市場，為海洋經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供新型支撐手段；同時，也可用于海防等軍用市場。03. 知識產(chǎn)權 已申請專利和軟件著作權近20項。04. 團隊介紹 本項目以電子工程系任勇教授團隊為核心，成立了海洋信息與智能裝備研究所，隸屬于清華大學天津高端裝備研究院。研究方向以自主式水下潛航器（Autonomous Underwater Vehicle，簡稱AUV）和多AUV水下蜂群為主，包括水下機器人的運動學機理研究、深海環(huán)境下的信息交換與處理、深海環(huán)境下定位與協(xié)同、深海AUV裝備的研發(fā)制造技術、機器學習理論及其應用技術、復雜生產(chǎn)制造過程的建模與優(yōu)化調(diào)度技術等。近五年來，在IEEE Transactions、IFAC Automatica、EJOR等專業(yè)頂級期刊發(fā)表國際權威期刊論文30余篇。05. 合作方式 投融資 / 商務合作。06. 聯(lián)系方式 郵箱：liuyi2017@tsinghua.edu.cn

項目成果/簡介:旋翼無人機成功實現(xiàn)了把“人的眼睛”帶到空中，在民用消費等領域得到廣泛應用。本項目突破了多關節(jié)機械臂與旋翼無人機集成技術，實現(xiàn)把“人的眼睛和手臂”帶到空中，把無人機的能力從“非接觸觀測”提升到“接觸作業(yè)”，從而極大地拓展無人機的應用領域。項目以人工智能技術為基礎，將其與飛行機械臂系統(tǒng)相結合，重點突破模塊化可重構超輕型機械臂設計、復雜耦合系統(tǒng)的穩(wěn)定性、動態(tài)非結構環(huán)境感知與理解、自主作業(yè)技能學習與發(fā)育、協(xié)同優(yōu)化行為決策與優(yōu)化等核心技術，研制出多軸電動無人機+單機械臂、單旋翼帶尾槳無人機+雙機械臂兩種產(chǎn)品樣機，實現(xiàn)其自主作業(yè)，為后續(xù)產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)化奠定基礎。本成果對于我國打造無人機新的產(chǎn)品形態(tài)、推進無人機產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展、進而搶占無人機技術產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)的國際制高點具有重要意義；同時，作為典型軍民兩用產(chǎn)品，這種新技術具有巨大的軍民融合發(fā)展前景。項目階段:已成功研制出樣機系統(tǒng)、開展飛行試驗效益分析:本項目最大特色在于將機械臂技術與飛行機器人技術相結合，實現(xiàn)了空中自主作業(yè)。完全突破了目前無人機只能完成非接觸、觀測類任務的局限，是無人機領域一種全新的產(chǎn)品形態(tài)、也非常有可能成為一種新業(yè)態(tài)。多自由度機械臂與無人機相集成（如下圖所示），機械臂的運動、甚至和外界環(huán)境相杰出，都給飛行器的控制帶來極大挑戰(zhàn)；同時，要實現(xiàn)其對空中、地面的動目標進行識別、跟蹤、捕獲等作業(yè)，都需要很高的自主行為能力；相關的控制技術是本項目的亮點。

旋翼無人機成功實現(xiàn)了把“人的眼睛”帶到空中，在民用消費等領域得到廣泛應用。本項目突破了多關節(jié)機械臂與旋翼無人機集成技術，實現(xiàn)把“人的眼睛和手臂”帶到空中，把無人機的能力從“非接觸觀測”提升到“接觸作業(yè)”，從而極大地拓展無人機的應用領域。項目以人工智能技術為基礎，將其與飛行機械臂系統(tǒng)相結合，重點突破模塊化可重構超輕型機械臂設計、復雜耦合系統(tǒng)的穩(wěn)定性、動態(tài)非結構環(huán)境感知與理解、自主作業(yè)技能學習與發(fā)育、協(xié)同優(yōu)化行為決策與優(yōu)化等核心技術，研制出多軸電動無人機+單機械臂、單旋翼帶尾槳無人機+雙機械臂兩種產(chǎn)品樣機，實現(xiàn)其自主作業(yè)，為后續(xù)產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)化奠定基礎。本成果對于我國打造無人機新的產(chǎn)品形態(tài)、推進無人機產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展、進而搶占無人機技術產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)的國際制高點具有重要意義；同時，作為典型軍民兩用產(chǎn)品，這種新技術具有巨大的軍民融合發(fā)展前景。

本發(fā)明公開了一種假肢臂差動關節(jié)機構，包括支架和固定于支架上的兩電機、兩減速機構、兩傳動機構和差動齒輪關節(jié)機構，兩電機的輸出軸分別依次連接兩減速機構、兩傳動機構和差動齒輪關節(jié)；差動齒輪關節(jié)包括第一錐齒輪軸、第二錐齒輪軸和第三錐齒輪軸，第一錐齒輪軸和第二錐齒輪軸均與第三錐齒輪軸嚙合，第一和第二錐齒輪軸的軸端分別作為第一和第二驅動端；當兩電機同向轉動，驅使第一和第二齒輪軸協(xié)作帶動第三錐齒輪軸旋轉，完成關節(jié)的前屈或后伸運動；當兩電機反向轉動，驅使第一和第二齒輪軸協(xié)作帶動第三錐齒輪軸旋轉，完成關節(jié)的外展或內(nèi)收

當前半導體信息技術的飛速發(fā)展促使電子產(chǎn)品向高集成度、微型化、智能化、低功耗等方向發(fā)展, 最終的目標是將功能單元實現(xiàn)在單一芯片化。無線通訊作為物聯(lián)網(wǎng)技術的主要節(jié) 點，其關鍵技術性能取決于天線設計。目前無線通訊技術主要包括無線 RF433/315M、藍牙、 Zigbee、Z-ware、LoRa、4G/5G 等。目前 4G、5G 移動通訊以及物聯(lián)網(wǎng)技術的推廣與發(fā)展， 頻帶調(diào)制、信息互聯(lián)和高速數(shù)據(jù)傳輸對天線的設計要求愈來愈高。通訊天線的設計已經(jīng)從低 頻向高頻，從單一頻段向雙頻、三頻、四頻等多頻方向發(fā)展。然而目前的天線設計主要基于 半導體制備及可重構技術，如開關切換天線的諧振點，及電壓調(diào)節(jié)改變天線的等效阻抗等， 來實現(xiàn)天線的多頻化。碳納米管和單層石墨烯的成功發(fā)現(xiàn)獲得開始吸引研究者的興趣。碳納米管和單層石墨烯 簡單的結構、優(yōu)異的性能和極高的電子遷移率，被認為是后硅 CMOS 時代最有競爭力的電 子材料之一。由于碳納米管和石墨烯高電子遷移率、優(yōu)異的力學性能及天然柔性等優(yōu)點，隨 著微電子學、材料學和半導體制造工藝技術與凝聚態(tài)物理學等多個學科的不斷發(fā)展，通過新 型結構和材料體系設計，柔性高頻碳納米管和石墨烯天線已成為可能，并進一步縮小系統(tǒng)占 用空間，提高器件集成度和高性能的重要發(fā)展趨勢。課題組在國家自然科學基金等項目資助下，結合合作團隊的研究優(yōu)勢，以碳納米管和石 墨烯的優(yōu)化與制備為基礎，優(yōu)化器件結構與尺寸設計，結合 HFSS 電磁仿真模擬，研發(fā)出可 應用于無線通訊的新型柔性高頻天線。課題組在過去幾年中分別在高質(zhì)量碳納米管和石墨烯 的高頻應用、性能測試、高性能射頻天線調(diào)控機理研究等方面積累的豐富材料和物理經(jīng)驗， 對研究多頻帶可調(diào)諧石墨烯天線奠定了前期基礎。由于目前國內(nèi)外尚無同類產(chǎn)品，隨著柔性可穿戴產(chǎn)品的不斷上市，柔性高頻天線的需求也會越來越迫切，因此本成果具有較大的推廣空間。