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針對點(diǎn)焊（弧焊）機(jī)器人和重載搬運(yùn)機(jī)器人的應(yīng)用，開展機(jī)器人控制器核心技術(shù)相關(guān)研究，研究開發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能低成本的工業(yè)機(jī)器人控制器，實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用。研究工業(yè)機(jī)器人控制器核心技術(shù)，完成控制器的研究與開發(fā)并實(shí)現(xiàn)工程化，實(shí)現(xiàn)示范應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)。可達(dá)技術(shù)指標(biāo)序號名稱規(guī)格1插補(bǔ)周期4ms2重復(fù)定位精度20um3直線度40um4聯(lián)動軸數(shù)六軸5伺服驅(qū)動接口脈沖6插補(bǔ)方式關(guān)節(jié)，直線，圓弧，曲線7上位機(jī)（示教器）LINUX+QT8下位機(jī)（控制器）UCOSII9加減速功能直線型和S型10語言標(biāo)準(zhǔn)安川 inform II指令系統(tǒng)11PLC功能內(nèi)部軟PLC，標(biāo)準(zhǔn)支持32輸入/32輸出點(diǎn)，可擴(kuò)展128輸入/128輸出。128個定時器，128個計數(shù)器12現(xiàn)場總線接口RS485，RS232，CAN 一、系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 1.工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟硬件體系結(jié)構(gòu)： (1) 基于領(lǐng)域建模的開發(fā)方法 研究面向機(jī)器人控制器開發(fā)的領(lǐng)域建模方法, 通過對機(jī)器人控制系統(tǒng)共性的提取和功能及非功能屬性的抽象, 借助形式化描述及工具集成實(shí)現(xiàn)機(jī)器人控制系統(tǒng)在模型層的仿真和驗(yàn)證, 并研究可重用實(shí)時組件設(shè)計方法，使得開發(fā)的重點(diǎn)從底層代碼轉(zhuǎn)向機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用。 (2) 基于組件的開放式控制器的軟件結(jié)構(gòu) 根據(jù)機(jī)器人控制的特點(diǎn)和開放性的要求，研究機(jī)器人組件模型，組件劃分方法，組件間的通信機(jī)制，連接配置方法以及系統(tǒng)的調(diào)度模型，并研究開放式機(jī)器人控制器的一般開發(fā)流程，開放式平臺下多傳感器機(jī)器人的控制方法。 (3) 開放式控制器模塊化硬件結(jié)構(gòu) 根據(jù)開放性的要求，研究硬件模塊的劃分方法，便于系統(tǒng)添加或更換各種接口、傳感器等；采用基于標(biāo)準(zhǔn)總線的結(jié)構(gòu)；研究多CPU系統(tǒng)的設(shè)計方法；研究基于FPGA的接口設(shè)計方法。 (4) 機(jī)器人操作系統(tǒng) 根據(jù)機(jī)器人應(yīng)用需求，在開源操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加機(jī)器人應(yīng)用層接口、機(jī)器人算法，中間件，增強(qiáng)實(shí)時性能的任務(wù)調(diào)度算法。 2.高速、高精度工業(yè)機(jī)器人輪廓控制技術(shù)和柔性加減速技術(shù)： (1) 速度前瞻控制和拐角控制技術(shù) 前瞻處理的主要任務(wù)是獲取路徑信息，并根據(jù)速度、加速度和加加速度等機(jī)器人運(yùn)動約束條件和選定的加減速規(guī)律進(jìn)行速度規(guī)劃。 (2) 柔性加減速技術(shù) 加減速控制算法可以避免機(jī)器人的沖擊、振動，并在不增加系統(tǒng)運(yùn)算量的情況下使得插補(bǔ)過程能夠平滑快速的執(zhí)行研究直線型加減速、S 型加減速、平滑 S 型加減速、力矩加減速提高系統(tǒng)的精度和速度。 (3) 最優(yōu)軌跡規(guī)劃算法 軌跡規(guī)劃的任務(wù)是根據(jù)給定的路徑點(diǎn)規(guī)劃處通過這些點(diǎn)并滿足邊界約束條件的光滑的最優(yōu)運(yùn)動軌跡，研究時間最小的軌跡規(guī)劃算法、能耗最小的軌跡規(guī)劃算法、加速度最小的優(yōu)化算法，使機(jī)器人的作業(yè)效率、能耗達(dá)到最優(yōu)，同時確保運(yùn)動的平穩(wěn)性。 3.工業(yè)機(jī)器人編程語言規(guī)范： (1)編程語言規(guī)范 根據(jù)機(jī)器人不同應(yīng)用領(lǐng)域的特點(diǎn)及具體要求，研究通用的機(jī)器人編程語言結(jié)構(gòu)，定義詞法及語法規(guī)則；充分考慮機(jī)器人控制系統(tǒng)的運(yùn)動控制、運(yùn)算-決策、通訊、工具指令以及傳感器數(shù)據(jù)處理等基本功能，規(guī)劃完善的指令集和內(nèi)部函數(shù)集；定義機(jī)器人物理環(huán)境模型，確定編程語言指令與目標(biāo)指令內(nèi)在的邏輯關(guān)系。 (2) 編程環(huán)境設(shè)計 機(jī)器人編程環(huán)境具有以下特征：面向應(yīng)用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、擴(kuò)展的通用算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。研究機(jī)器人語言程序的詞法、語法和語義的分析，以及語法錯誤檢查和系統(tǒng)邏輯錯誤檢查技術(shù)；設(shè)計機(jī)器人語言程序解釋器，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人語言到系統(tǒng)內(nèi)部指令的轉(zhuǎn)化，并根據(jù)應(yīng)用需求優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)部指令序列。 4.故障診斷、測試與可靠性技術(shù)： (1) 智能故障診斷系統(tǒng) 研究基于規(guī)則的專家系統(tǒng)，基于實(shí)例的專家系統(tǒng)，規(guī)則和實(shí)例混合的專家系統(tǒng)，基于規(guī)則控制的實(shí)例診斷系統(tǒng)。 (2) 可靠性技術(shù) a.可靠性分析：對控制系統(tǒng)可靠性數(shù)據(jù)、故障模式、影響及危害度分析，以便發(fā)現(xiàn)設(shè)計、生產(chǎn)中的薄弱環(huán)節(jié)，為提高控制系統(tǒng)可靠性提供依據(jù)。 b.可靠性設(shè)計技術(shù)：采用簡化設(shè)計、降額設(shè)計、冗余設(shè)計、EMC 設(shè)計、熱設(shè)計、環(huán)境防護(hù)設(shè)計提高系統(tǒng)的可靠性。 c.可靠性試驗(yàn)技術(shù)：在研制階段采用可靠性增長試驗(yàn)提高系統(tǒng)可靠性，通過可靠性鑒定試驗(yàn)確定系統(tǒng)定型，通過可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)確定系統(tǒng)的可靠性是否達(dá)到要求，采用應(yīng)力篩選試驗(yàn)提高產(chǎn)品的使用可靠性。通過加速壽命試驗(yàn)評估MTBF值是否達(dá)到。 d.軟件可靠性試驗(yàn)技術(shù)：采用軟件可靠性設(shè)計、可靠性增長測試、軟件可靠性測試和軟件可靠性驗(yàn)證測試提高軟件可靠性、通過建立控制系統(tǒng)軟件可靠性仿真測試平臺提高軟件可靠性測試水平。 5.面向重載機(jī)器人的先進(jìn)控制算法： (1) 基于系統(tǒng)動力學(xué)模型的控制 針對重載機(jī)器人慣量變化大，固有頻率低，高度非線性耦合的特點(diǎn)。研究基于機(jī)器人真實(shí)參數(shù)的動力學(xué)模型及實(shí)時求解。根據(jù)動力學(xué)模型，研究運(yùn)動規(guī)劃、柔性加減速以及模態(tài)控制等方面的技術(shù)，減少由于軌跡規(guī)劃引起的機(jī)器人振動。 (2) 負(fù)載自動識別 針對機(jī)器人不同應(yīng)用及負(fù)載變化，研究機(jī)器人在線自動識別負(fù)載的方法。 (3) 機(jī)器人空腔計算及處理 實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人所能到達(dá)的所有位置范圍計算，能提前提示用戶示教的位置是否合法, 是否在機(jī)器人能到的位置。 (4) 立方干涉處理 實(shí)現(xiàn)了最多六個干涉區(qū)的設(shè)置，在多機(jī)器人相互配合運(yùn)行工作時，通過干涉區(qū)避免了碰撞的危險性。二、對國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)影響 我國汽車工業(yè)的工業(yè)機(jī)器人市場遠(yuǎn)未飽和。僅我國汽車工業(yè)就存在一個龐大的工業(yè)機(jī)器人市場，如果考慮到我國整個制造業(yè)的需要，工業(yè)機(jī)器人市場則更加龐大。 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和勞動力成本的不斷提高，發(fā)展高科技產(chǎn)業(yè)，提高制造業(yè)生產(chǎn)自動化水平，由勞動密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式和制造產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的必由之路。隨著計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域也隨之不斷擴(kuò)展和深化。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，可以看做工業(yè)自動化的一場革命，南通作為科技重鎮(zhèn)、制造重鎮(zhèn)，把握機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)，大力發(fā)展工業(yè)機(jī)器人制造業(yè)，應(yīng)是一個戰(zhàn)略性的決策。 應(yīng)用范圍： 伴隨我國經(jīng)濟(jì)的高速增長，以汽車等行業(yè)需求為牽引，我國對工業(yè)機(jī)器人需求量急劇增加，國際工業(yè)機(jī)器人知名企業(yè)如ABB、FANUC 等紛紛在中國建廠，目前，我國工業(yè)機(jī)器人新裝機(jī)量近90% 仍依賴進(jìn)口。因此，對于工業(yè)機(jī)器人制造業(yè)，擺脫依賴關(guān)系，拒絕跟隨式發(fā)展，成為目前國內(nèi)基礎(chǔ)制造業(yè)的重中之重。 工業(yè)機(jī)器人制造是一個嶄新而又創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)，由于工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用極為廣泛，其前景非常看好。本項目對工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)有其獨(dú)到之處加之雄厚的制造業(yè)基礎(chǔ)，兩者相結(jié)合將為國內(nèi)制造業(yè)開創(chuàng)一個新的主流產(chǎn)業(yè)。該產(chǎn)業(yè)的逐步形成既符合國家新興高端制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，又為國家的經(jīng)濟(jì)騰飛打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

微創(chuàng)機(jī)器人外科及觸覺感知國家自然科學(xué)基金課題 微創(chuàng)外科(MIS)與開放外科手術(shù)相比，具有切口小、疼痛輕、出血少和恢復(fù)快等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于胸腹、脊柱、心血管和泌尿外科等領(lǐng)域 微創(chuàng)機(jī)器人外科(MIRS)由機(jī)器人替代醫(yī)生操控手術(shù)器械，克服醫(yī)生人為因素帶來的風(fēng)險，提高手術(shù)的安全性和靈巧性，改善手術(shù)精度和質(zhì)量 觸覺力信息缺失導(dǎo)致過大的操作力和器官組織創(chuàng)傷，是當(dāng)前微創(chuàng)機(jī)器人外科面臨的共同問題。項目利用光纖技術(shù)，研究微型觸覺力傳感器及其在器官組織類型和邊界鑒定、機(jī)器人反饋控制應(yīng)用中涉及到的一系列挑戰(zhàn)性問題。獲得的相關(guān)理論與技術(shù)，有望消除觸覺缺失引起的手術(shù)風(fēng)險，提高微創(chuàng)機(jī)器人外科手術(shù)的精度、穩(wěn)定性和質(zhì)量。

目前，機(jī)器人無線充電主電路拓?fù)浯蠖嗖捎萌珮蚝桶霕蚰孀冸娐罚嬖谥娐方Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、橋臂上下開關(guān)管直通燒壞等問題。本發(fā)明包采用新型單管逆變拓?fù)洌哂须娐泛唵巍⒊杀镜汀Ⅲw積小、重量輕、可靠性高、傳輸效率高、可實(shí)現(xiàn)零電壓開通和零電壓關(guān)斷控制等優(yōu)點(diǎn)，該系統(tǒng)廣泛用于開關(guān)頻率20kHZ-1MHz以上，特別適合手機(jī)、機(jī)器人、無尾家電等領(lǐng)域。隨著無線電能傳輸技術(shù)的發(fā)展，非接觸充電（或供電）產(chǎn)品每年以100%的速度發(fā)展，而現(xiàn)有機(jī)器人充電電路系統(tǒng)存在著成本高、控制復(fù)雜、可靠性低、開關(guān)頻率難以大幅提高等缺點(diǎn)。本發(fā)明具有電路簡單、成本低、可靠性高、開關(guān)頻率高等特點(diǎn)，可廣泛用于機(jī)器人無線充電、無尾家電設(shè)備的供電、市場前景非常廣闊。

“工業(yè)機(jī)器人教學(xué)實(shí)驗(yàn)工作站”。是用于“機(jī)械工程與自動化”、“工業(yè)自動化”等相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理想實(shí)驗(yàn)設(shè)備。主要由標(biāo)準(zhǔn)型工業(yè)機(jī)器人、工件位置變換機(jī)、綜合型末端執(zhí)行器及氣壓和電氣控制系統(tǒng)等組成。機(jī)器人選用日本安川電機(jī)公司的產(chǎn)品，屬六自由度垂直多關(guān)節(jié)類型，最大持重為6公斤；工作范圍約在以機(jī)器人為中心的半徑為1373mm的圓形區(qū)域和高度為2393mm的月牙型區(qū)域內(nèi)；重復(fù)位置精度0.08mm。 工件安裝在變位機(jī)上，由變位機(jī)帶動其實(shí)現(xiàn)工件的位置變換，以使機(jī)器人能夠處于最佳作業(yè)位置。這是一臺多姿態(tài)單軸交流伺服電機(jī)驅(qū)動式變位機(jī)。當(dāng)裝上夾具板時，便是一臺雙支點(diǎn)臥式變位機(jī)，在夾具板上可安裝較大的工件或構(gòu)件；如果卸去夾具板，擺動變位機(jī)機(jī)頭，使其分別在30°、45°、60°和90°定位，成為一臺斜置式或立式變位機(jī)，較適合于安裝小型零件和套筒型零件。在作業(yè)中，它可以被看作是一臺單軸機(jī)器人，它與六自由度機(jī)器人的協(xié)同動作，就被看成是兩個機(jī)器人的協(xié)調(diào)作業(yè)過程。 末端執(zhí)行器是一個綜合手爪，通過快速地更換零件，就能使機(jī)器人分別完成真空吸盤搬運(yùn)、機(jī)械手爪搬運(yùn)、模擬弧焊、模擬點(diǎn)焊、模擬打磨和書寫繪畫等作業(yè)內(nèi)容。 本科生實(shí)驗(yàn)有：①真空吸盤方式的物料搬運(yùn)示教（水杯）②機(jī)械方式的物料搬運(yùn)示教（方形鋁塊）③薄板構(gòu)件模擬點(diǎn)焊示教④三通管模擬弧焊示教⑤車架模擬打磨示教⑥任意書寫繪畫示教⑦機(jī)器人自由度及工作范圍概論實(shí)驗(yàn)⑧末端執(zhí)行器信號傳輸實(shí)驗(yàn)。 研究生進(jìn)行的課題有：①機(jī)器人位姿運(yùn)動分析②機(jī)器人運(yùn)動慣性及動力學(xué)分析③工業(yè)機(jī)器人離線示教系統(tǒng)的研究④圖象處理在機(jī)器人位置調(diào)整中的研究。 應(yīng)用于高等教育、職業(yè)教育、成人教育等各層次機(jī)電專業(yè)、自動化專業(yè)或機(jī)械工程及自動化專業(yè)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。可以用于課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)、認(rèn)識實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、機(jī)電系統(tǒng)實(shí)踐課、畢業(yè)設(shè)計。學(xué)生自己示教真空吸盤搬運(yùn)、機(jī)械手爪搬運(yùn)、模擬弧焊、模擬點(diǎn)焊、模擬打磨及書寫繪畫等作業(yè)或進(jìn)行各種機(jī)器人作業(yè)的演示實(shí)驗(yàn)。其設(shè)備造價相當(dāng)于國外同類設(shè)備的1/3~1/2。

本實(shí)用新型公開了一種農(nóng)用機(jī)器人履帶裝置，包括外殼、主動輪、從動輪、支撐輪、皮帶、電機(jī)，所述電機(jī)的兩端通過軸承固定連接有蝸桿，所述電機(jī)的底部固定連接有支撐桿，所述支撐桿的一端固定連接在支撐板上，所述支撐板焊接在所述外殼上，所述蝸桿嚙合所述主動輪，所述主動輪的另一側(cè)通過軸承固定連接在所述外殼上孔；該農(nóng)用機(jī)器人履帶裝置，左凸起、所述左凹槽、右凸起和右凹槽成S型結(jié)構(gòu)依次間隔均勻的分布，可以使嚙合更復(fù)雜，使

面向數(shù)字人的大規(guī)模生成需求，發(fā)展生成式人工智能理論，探索機(jī)器學(xué)習(xí)方法從數(shù)據(jù)中自動化學(xué)習(xí)數(shù)字人建模方法，提出了高精度三維人臉重建技術(shù)、表情驅(qū)動數(shù)字人技術(shù)、語音驅(qū)動數(shù)字人技術(shù)三項世界領(lǐng)先的技術(shù)，以低成本、高效率生成可驅(qū)動的高保真數(shù)字人。該技術(shù)能夠極大提升數(shù)字人的生成質(zhì)量與生成效率，支持大規(guī)模高精度的數(shù)字人生成，具有廣泛的應(yīng)用前景。

本項目在國家“863”計劃、國家自然科學(xué)基金等資助下，攻克了高速并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)創(chuàng)新、設(shè)計控制、裝備技術(shù)等難題，形成了自主研發(fā)體系，在國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了技術(shù)輻射與工程應(yīng)用，成果在天津力神、石家莊四藥、杭州娃哈哈、云南安化等國內(nèi)多家企業(yè)自動化生產(chǎn)線上得到規(guī)模應(yīng)用，為企業(yè)新增銷售額4.97億元，新增利潤1.36億元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

成果簡介:兩輪移動機(jī)器人是一種非穩(wěn)定運(yùn)動形式的機(jī)器人，具有結(jié)構(gòu)緊湊、移動速度快以及零半徑轉(zhuǎn)彎的特點(diǎn)。由于該機(jī)器人是一種非穩(wěn)定系統(tǒng)，因此對其平衡控制則是非常重要的，也是其核心技術(shù)。兩輪移動機(jī)器人特別適合于狹窄路面環(huán)境或人員擁擠的場合作為載人、載物的靈活移動工具。 兩輪移動機(jī)器人是在國家863計劃的資助下完成的，在技術(shù)上首次解決了由于系統(tǒng)機(jī)構(gòu)間的摩擦力矩對平衡控制的影響，并給出了相對全面的機(jī)器人平衡系統(tǒng)的控制模型。具有獨(dú)立的識產(chǎn)權(quán)。

雙面雙弧焊接技術(shù)是采用兩個電弧在工件的兩面同時操作立焊-立焊、平焊-仰焊的一種焊接工藝。雙機(jī)器人協(xié)同雙面雙弧焊接技術(shù)是利用兩臺焊接機(jī)器人協(xié)同實(shí)現(xiàn)雙面雙弧焊接的技術(shù)。其關(guān)鍵技術(shù)包括雙機(jī)器人電弧焊接同步協(xié)調(diào)技術(shù)，平焊-仰焊、立焊-立焊雙面雙弧熔池控制技術(shù)和雙面雙弧焊接工藝技術(shù)。 使用該系統(tǒng)焊接擁有三大優(yōu)勢：優(yōu)質(zhì)--同步熔透，焊縫缺陷少，外觀成形好；低耗--焊接5-12mm厚板，無需開坡口，不填絲或極少填絲；高效--雙面焊接，不需清根，工件無需翻轉(zhuǎn)，效率極高，焊接10mm高強(qiáng)鋁合金，焊接時