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自從20世紀初發明三相交流輸電以來，采用高壓和超高壓架空輸電線是長距離輸配電能的主要方式，定期巡檢是高壓架空輸電線路安全穩定的運行的重要保證。鑒于高壓輸電線路檢測工作的重要性和艱苦性，開發一種可以替代或部分替代巡線工人進行巡檢作業的新型設備一直是國內外相關研究領域的研究熱點之一。 基于長臂猿仿生結構的三臂式高壓輸電線路巡檢作業機器人，在自主工作和地面控制平臺遠程操作兩種工作模式下，能夠沿110kV-500kV輸電線路相線行駛，可以基本取代傳統的線路巡檢方式，完成部分或全部巡檢的任務。機器人能夠以不小于1.2km/h的平均速度自動行駛并跨越直線段上的防震錘、間隔棒等線路設備，在地面控制平臺的操控下，具備跨越耐張桿塔功能。 巡檢過程中，機器人可記錄和保存相對線路的GPS信息，所得圖像與數據可存儲于機器人本體內并與地面控制平臺之間進行無線通信傳輸。機器人本體搭載不同的巡檢設備，采用模塊化接口，可方便更換如紅外成像儀、可見光云臺、激光測距儀等巡檢設備。在行駛過程中，機器人可實時監測能耗和動態規劃巡檢任務，同時具備在線取電裝置和充電模塊，滿足長距離的巡檢需求。 機器人主要功能及技術參數 三臂式高壓輸電線路巡檢作業機器人平臺系統具有搭載各種作業工具，自動跨越架空線路各種障礙，并能完成相應作業的功能。具體技術參數為： 1、能夠在 110kV-500kV 架空輸電線路環境下穩定、可靠行走，自動跨越防震錘、懸垂線夾、間隔棒、接續管等障礙物。 ① 自動行駛時，行走速度不低于1.2km/h； ② 采用50AH鋰電池供電，持續工作時間≥3.5小時； ③ 機器人本體重量≤40kg，最小尺寸（長×寬×高）1300×530×850mm； ④ 機器人可跨越線路各種障礙，進行帶電作業； ⑤ 能夠爬坡度不低于 40°的線路，并且滿足超高壓輸電線路安全規程要求。 2、移動作業機器人平臺在無線遠程監控下，沿架空線路行走與越障。遠程監控系統檢測距離≥500米。機器人能夠將作業信息、路線監測信息（紅外錄像）、電池監控信息等下傳到地面基站。 創新點 本項目研究以雙ARM為控制核心、基于仿生結構特征的架空線路移動作業機器人平臺。該機器人平臺能夠在自身攜帶的控制系統下穩定可靠的在線路上運行，并能自主跨越線路中的各種障礙（線錘、線夾、跳線等），可以完全取代原有的線路作業方式，完成部分或全部線路作業任務。該項目與國內外類似研究相比較具有以下特色和創新點： 1）基于仿生學理論與方法，結合長臂猿骨骼結構的特征與長臂組成及比例參數，提出了一種具有長臂猿骨骼特征的架空線路移動作業機器人懸掛臂結構，實現了機器人平臺掛線穩定行走與越障功能。 2）開發研制了一種三臂式全驅動架空線路移動作業機器人平臺，該平臺爬坡角度大于50°，能夠在控制系統的配合下自主協調跨越線路中的防震錘、間隔棒、線夾等障礙，在人工輔助下，能夠穩定跨越引流線和絕緣子等跳線障礙。 3）機器人平臺控制系統采用雙ARM為控制核心，提出了一種雙ARM主副熱備份互容錯啟動控制技術。集成了多傳感器信息融合容錯技術、雙備份容錯技術和電磁干擾容錯技術等多重容錯技術，提高了系統的穩定性與可靠性。 4）建立了傳感器的信息融合規則和狀態檢測比對策略，研制了基于規則庫的多傳感器信息融合專家控制系統，從而提高了控制系統的響應效率和容錯可靠性。 5）開發設計了機器人平臺智能型在線取電與不間斷電源管理系統，實現了機器人平臺移動作業的智能充電與自主管理功能。 成果社會效益及應用： 該項目研究以雙ARM為控制核心、基于仿生結構特征的架空線路移動作業機器人平臺。該機器人平臺能夠在自身攜帶的控制系統下穩定可靠地在線路上運行，并能自主跨越線路中的各種障礙（線錘、線夾、跳線等），可以完全取代原有的線路作業方式，完成部分或全部線路作業任務。 該機器人平臺能夠實現跨越安裝于導線上的防震錘、間隔棒、懸垂線夾、修補管等線路設備，具備跨越耐張桿塔功能；控制采用雙ARM為控制核心，提出了一種雙ARM主副熱備份互啟動容錯控制技術；集成了多傳感器信息融合容錯技術、雙備份容錯技術和電磁干擾容錯技術等多重容錯技術，提高了系統的穩定性與可靠性；建立了傳感器的信息融合規則和狀態檢測比對策略，研制了基于規則庫的多傳感器信息融合專家控制系統，從而提高了控制系統的響應效率和容錯可靠性；開發設計了機器人平臺智能型在線取電與不間斷電源管理系統，實現了機器人平臺移動作業的智能充電與自主管理功能。因此具有很好的推廣應用價值。 該成果通過在山東眾域電氣科技有限公司實施，產生了良好的效果，為其他企業提供了可靠的技術平臺和經驗。本成果將進一步擴大其使用范圍，在架空線路檢測與維護作業中發揮更有效的作用。 

針對高粉塵、強腐蝕、易結疤的惡劣工業環境，研究具有防塵、抗腐蝕、防結疤功能的機器人機構，并基于光機電一體化技術和機器視覺技術實現對顆粒物料進行自動取樣和非接觸動態在線檢測，降低技術人員在惡劣環境下工作的時間長度，同時提高粒度檢測的準確性和穩定性。  工作流程： （1）機械臂取料：從生產線上進行取樣； （2）物料傳送：對采集樣本進行打散、干燥、運輸； （3）粒度檢測：基于機器視覺實現樣本的非接觸檢測 （4）返還樣本：將檢測后的樣本返還至生產線； 性能指標： （1）總體重量: 1000 kg； （2）取樣行程: 1~2 m； 取樣速度: 2-5 kg/min; 工作時間：24 h/天； （4）檢測范圍：直徑 0.5-25 mm （5）重復精度：<2%  主要特點與功能： （1）采用仿生外骨骼、驅動器遠置、自清潔機構實現機器人的防塵、防結疤； （2）通過雙CCD提高檢測精度與速度； （3）基于視覺伺服實現采樣和檢測速度的自動控制； （4）建立粒度檢測數據庫，實現檢測結果的實現顯示和歷史數據的遠程查詢；（5）實時數據與生產控制DCS系統連接，將檢測數據用于生產造粒參數控制      

隨著社會經濟的發展，醫院、車站、機場等大型場所的規模和數量不斷擴大，其保安巡邏 自動化需求將日趨迫切。目前依賴于人力巡邏或CCD定位監控已不能滿足夜間保安的要求， 采用保安巡邏機器人實行定時、定點監控巡邏與不間斷流動巡邏結合將是目前最佳的解決方 案。 為了實現保安巡邏的各項功能，使系統在總體性能上滿足實時性、可靠性和方便性的要 求。遠程操作計算機遠離移動機器人的工作現場，操作者通過這臺計算機實現對機器人的遠程 操作控制，其實現的功能有：網絡通信、視頻的解壓縮和顯示、非視覺傳感器信息的可視化顯 示、移動機器人工作狀態的顯示和接收操作者通過控制設備對移動機器人下達的控制命令。 移動機器人平臺由移動機器人信息處理及操作系統、道路識別系統、視頻采集系統、非視 覺傳感器信息采集系統和伺服驅動系統組成，其中移動機器人上位機系統實現的功能有：網絡 通信、視頻信息壓縮、視頻信息識別、非視覺傳感器信息的處理、移動機器人的運動規劃和運 動控制。本項目創新點如下： (1) 基于區域矢量化道路識別 對車道線進行區域矢量化，并對獲取的車道線進行數學分析及建模，用以后續的自動導航 控制。 (2) 基于多信息融合的自動導航 本巡邏機器人自動導航系統采用多信息融合，結合視覺信息和GPS定位。視覺信息用來識 別車道線進行導航，而GPS可以提供必要的導航信息，對視覺信息的不足進行補充。 (3) 巡邏機器人組網及遠程控制 巡邏機器人控制系統接入無線網絡，可以通過控制端PC對機器人發送指令，使其按所發 送的指令自動到達指定站點。機器人之間應該也能夠互相通信，這樣才能夠及時的避免沖撞以 及交換信息。

華南理工大學焊接裝備團隊經過多年艱苦努力，成功開發出面向復雜水下空間環境的機器人水下焊接制造系統，在水下機器人移動平臺、水下機器人焊接電源、潛水送絲裝置、微型排水裝置、水下視覺檢測、工藝過程計算模擬、質量評價等關鍵核心技術取得了突破。研制的機器人水下焊接系統已在中廣核等進行示范應用，可應用于強核輻射環境水下焊接與在役修復，水下焊接制造過程穩定，焊縫成形美觀，焊接接頭質量優良。通過產學研用合作，部分核心技術已在國內焊接設備上市公司等進行技術轉化。 相關研究成果已申請國際PCT 5項、國家專利81件（發明42件），軟件著作權登記21件。研究工作被科技日報作為35項卡脖子技術之一（第28項）進行了重點報道，人民網、新華網、中國新聞網等主流媒體都做了相關報道。 黨中央、國務院高度重視海洋經濟發展，作出了建設海洋強國的重大戰略部署。機器人水下焊接制造技術不僅可以滿足海洋資源開發裝備現場制造、在役修復的需要，還可以提升特種艦船以及海洋維權裝備在惡劣環境下的自動化維保能力，也能夠應用于核電站強核輻射環境應急事故緊急修復處理。水下機器人焊接制造技術是科技日報重點報道的35項卡脖子技術之一。總體技術方案電站現場機器人水下焊接實驗知識產權類型:發明專利技術先進程度:達到國內領先水平成果獲得方式:獨立研究獲得政府支持情況:無

發明專利CN201610351466.5

圍繞以機器人代替巡視人員完成室外變電站設備日常檢查的巡檢工作新模 式，重點突破巡檢機器人的自主導航、半自主導航、網絡環境下的人機交互控制、 非接觸式設備檢測等關鍵技術，研制變電站巡檢機器人系統，完成集成演示并實 現示范應用，引領特種智能機器人技術發展，為少人值班、無人值班變電站的安 全運行提供技術保障。技術關鍵1） 巡檢機器人的定位、導航算法、巡檢機器人的定位：導航算法是巡檢機器人實現自主運動的核心技術，可提 高機器人的智能。2） 自動返回充電技術：自動返回充電技術是提高機器人工作效率，保證其自主工作的關鍵。3） 網絡環境下的機器人遙控技術 應用前景：：隨著國民經濟的快速發展，我國超高壓、高壓變電站的數量還將在相當長的 一段時間內保持快速增長。變電站對變電站巡檢機器人的需求量將不斷增大，推 廣應用前景更廣闊。變電站巡檢機器人目前在500KV變電站已有推廣應用，隨 著變電站巡檢機器人性能提高、功能完善、價格下降，有望進一步擴大在500KV 及以下變電站推廣應用。

圍繞以機器人代替巡視人員完成室外變電站設備日常檢查的巡檢工作新模 式，重點突破巡檢機器人的自主導航、半自主導航、網絡環境下的人機交互控制、 非接觸式設備檢測等關鍵技術，研制變電站巡檢機器人系統，完成集成演示并實 現示范應用，引領特種智能機器人技術發展，為少人值班、無人值班變電站的安 全運行提供技術保障。 技術關鍵 1） 巡檢機器人的定位、導航算法 巡檢機器人的定位、導航算法是巡檢機器人實現自主運動的核心技術，可提 高機器人的智能。 2） 自動返回充電技術自動返回充電技術是提高機器人工作效率，保證其自主工作的關鍵。 3） 網絡環境下的機器人遙控技術 應用前景： 隨著國民經濟的快速發展，我國超高壓、高壓變電站的數量還將在相當長的 一段時間內保持快速增長。變電站對變電站巡檢機器人的需求量將不斷增大，推 廣應用前景更廣闊。變電站巡檢機器人目前在500KV變電站已有推廣應用，隨 著變電站巡檢機器人性能提高、功能完善、價格下降，有望進一步擴大在500KV 及以下變電站推廣應用。市場及經濟效益分析： 預期經濟、社會效益： 在無人值班變電站中，用機器人代替人工進行日常的設備巡視，可以大大提 高變電站運行的自動化水平，達到減人增效的目的，具有顯著的經濟效益。以nokv的無人值班變電站為例，從定量的數據進行分析。根據重慶市電力 公司《變電站運行管理規范》的規定，無人值班變電站操作隊原則上實行三班 人員一班制，其所轄llOkV變電站為5-7個時，每班至少應配備6人，其中值班 員不少于3人，以人均薪酬3萬元/年計算，一年的人工薪酬至少54 (3X6X3) 萬元，操作隊工作用車的路油費約3萬元/年，其它辦公耗材等費用約1萬元/年， 共58萬元/年，平均下來，一個llOkV變電站基本費用(此處主要是計算操作隊費 用，不包括設備調試、檢修等其它生產費用)為8. 3?11. 6萬元/年。根據其主要 配置的不同，變電站巡檢機器人的成本價也有所不同，大約在50萬元左右，因 此，在llOkV無人值班變電站應用自動巡檢機器人代替人工進行設備巡視可在 4?6年內收回成本。同樣計算，若是在220kV及以上變電站應用自動巡檢機器人 代替人工，可望在4年內收回成本。此后，只需花費相對較少的費用對機器人進 行日常維護即可，與目前采用的人工巡視方式相比較而言，具有一次投資長期受 益的明顯優勢和經濟效益。社會效益 采用變電站巡檢機器人代替人員對設備進行巡視，可以提高巡檢作業的水平, 提高工作效率和質量，幫助工作人員實時掌握變電站情況，及時發現潛在事故苗 頭，避免事故，提高變電站安全運行水平；降低了巡檢作業的危險，確保人生安 全和身體健康，保證了變電站的安全生 產。

華南理工大學焊接裝備團隊經過多年艱苦努力，成功開發出面向復雜水下空間環境的機器人水下焊接制造系統，在水下機器人移動平臺、水下機器人焊接電源、潛水送絲裝置、微型排水裝置、水下視覺檢測、工藝過程計算模擬、質量評價等關鍵核心技術取得了突破。研制的機器人水下焊接系統已在中廣核等進行示范應用，可應用于強核輻射環境水下焊接與在役修復，水下焊接制造過程穩定，焊縫成形美觀，焊接接頭質量優良。通過產學研用合作，部分核心技術已在國內焊接設備上市公司等進行技術轉化。 相關研究成果已申請國際PCT 5項、國家專利81件（發明42件），軟件著作權登記21件。研究工作被科技日報作為35項卡脖子技術之一（第28項）進行了重點報道，人民網、新華網、中國新聞網等主流媒體都做了相關報道。 黨中央、國務院高度重視海洋經濟發展，作出了建設海洋強國的重大戰略部署。機器人水下焊接制造技術不僅可以滿足海洋資源開發裝備現場制造、在役修復的需要，還可以提升特種艦船以及海洋維權裝備在惡劣環境下的自動化維保能力，也能夠應用于核電站強核輻射環境應急事故緊急修復處理。水下機器人焊接制造技術是科技日報重點報道的35項卡脖子技術之一。 總體技術方案 電站現場機器人水下焊接實驗

成果描述：本項目主要針對國家機器人戰略新興產業對高可靠精密諧波減速器設計制造的重大需求，結合諧波齒輪傳動基礎理論研究前沿與發展方向，開展諧波齒輪傳動動態服役行為，高剛度、高傳動精度諧波齒輪傳動的新型齒廓設計技術，短筒柔輪諧波齒輪傳動的高剛度與輕量化設計技術，諧波減速器關鍵零部件材料熱處理與表面改性技術，諧波傳動關鍵零部件精密加工制造技術，基于界面力學的失效機理研究與摩擦學性能優化設計技術，諧波齒輪傳動振動噪聲評估與控制技術，諧波齒輪傳動可靠性分析與壽命評估技術，諧波齒輪傳動綜合性能精密測試試驗技術等設計、制造、測試、試驗評價中的關鍵核心技術研究。形成自主知識產權與自主研制能力，研制出多個系列高可靠精密諧波減速器，性能指標達到國際先進水平，培養一批諧波齒輪傳動的設計制造關鍵技術人才，推動我國精密諧波傳動技術進步。市場前景分析：形成自主知識產權與自主研制能力，研制出多個系列高可靠精密諧波減速器，性能指標達到國際先進水平，培養一批諧波齒輪傳動的設計制造關鍵技術人才，推動我國精密諧波傳動技術進步。與同類成果相比的優勢分析：小模數諧波齒輪裝置原理樣機：溫度范圍：-40℃～+120℃；傳動精度、回差＜3’（最高可達1’）；傳動效率60~85%；壽命＞10000h；噪聲＜65dB；扭轉剛度8.4×103~1.6×104 Nm/rad。

一、項目簡介 “中國制造2025”與《福建省實施<中國制造2025>行動計劃》促使智能制造成為生產制造企業的主旋律,而工業機器人作為智能制造的重要柔性制造單元，2015年中國機器人市場累積銷售68459臺。然而，工業機器人結構復雜，工作環境惡劣，保養和維護對生產企業技術人員的能力提出了極高的要求。一旦工業機器人故障得不到及時維修，將直接影響正常生產。因此，開發工業機器人故障診斷與預測系統對工業機器人的推廣和應用將起到重要作用。 二、前期研究基礎 與泉州市微柏工業機器人研究院有限公司建立合作關系，采用企業與高校共同投資模式，建立“嘉庚學院—微柏工業機器人創新實驗室”，實驗室現有師生近百人，為高校師生提供研發環境，為企業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，微柏工業機器人技術支持服務，150萬元）。 得到廈門大學中央高校業務費資助“基于大數據的工業機器人故障診斷與預測方法研究，2016.1-2018.12，35萬元”。 四、合作企業 泉州市微柏工業機器人研究院有限公司是福建省工業機器人研發龍頭企業，從事工業機器人相關技術研發及產業化十余年，專注研發六關節與四關節自由度串并聯機械手等，自主研發數十種應用在沖壓、噴涂、焊接、激光加工等生產作業領域的專業機器人。自主研發了高精度RV減速機檢測臺，工業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機器人核心部件與整機檢測系統，獲得國家發明專利5項，國家實用新型專利30項。作為福建省科技小巨人企業、福建省科技型企業泉州市智能制造示范企業等，承擔了省部級科技項目10余項。