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技術(shù)簡介 面向智慧港口建設(shè)需求研制的大型港口重載移動(dòng)機(jī)器人，通過融合磁釘、陀螺儀、激光等多傳感器信息的高精度定位、路徑規(guī)劃與主動(dòng)避障、自動(dòng)充電等技術(shù)，替代傳統(tǒng)集卡，實(shí)現(xiàn)大型集裝箱的全自主無人化高效接駁和轉(zhuǎn)運(yùn)。 創(chuàng)新點(diǎn)及性能指標(biāo) 機(jī)器人最大負(fù)載65噸；定位精度±5厘米；最高速度7米/秒；制動(dòng)距離13米；續(xù)航時(shí)間6小時(shí)。

該項(xiàng)目通過鋁合金壓鑄、鋁/鋼復(fù)合壓鑄、伺服電機(jī)高效相變熱控等方法，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂、減速機(jī)與伺服電機(jī)等工業(yè)機(jī)器人成套的變革性輕量化技術(shù)突破；研發(fā)高性能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)具有動(dòng)力學(xué)特征的智能運(yùn)動(dòng)控制關(guān)鍵技術(shù)；項(xiàng)目采用制造工藝及控制系統(tǒng)自主開發(fā)，高度可控，將降低工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用成本，提升我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的整體技術(shù)水平及產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭力。 在前期研究中已獲得工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵部件相關(guān)專利授權(quán)20余項(xiàng)，獲得廣東省科技計(jì)劃多個(gè)項(xiàng)目支持及國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“智能機(jī)器人專項(xiàng)”立項(xiàng)：工業(yè)機(jī)器人整機(jī)性能提升與驗(yàn)證，并已建成廣東省功能結(jié)構(gòu)與器件智能制造工程實(shí)驗(yàn)室、廣東省節(jié)能與新能源綠色制造工程技術(shù)研究中心等平臺(tái)。 該項(xiàng)目具有低成本輕量化特征的核心部件及其規(guī)模制造技術(shù)；具有動(dòng)力學(xué)特征的智能運(yùn)動(dòng)控制關(guān)鍵技術(shù)。在廣東省兩項(xiàng)重大戰(zhàn)略專項(xiàng)支持下，已成功開發(fā)出精密RV減速機(jī)、相變熱控伺服電機(jī)、仿生輕量化機(jī)械臂等產(chǎn)品。 自主研發(fā)減速機(jī)核心零部件 自主設(shè)計(jì)并組裝的輕量化機(jī)器人整機(jī)

自主研發(fā)了多機(jī)器人協(xié)作焊接系統(tǒng)，其中機(jī)器人控制器自主研發(fā)，采用EtherCAT總線通訊控制底層伺服，控制周期1ms。參與協(xié)作焊接的機(jī)器人均為國產(chǎn)6軸通用該機(jī)器人，多機(jī)器人系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)對(duì)照ABB MultiMove、KUKA RoboTeam功能，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國外領(lǐng)先品牌同等技術(shù)水平。具體技術(shù)指標(biāo)： ① 變位機(jī)（夾持）機(jī)器人支持6維力-力矩傳感器，實(shí)時(shí)補(bǔ)償估計(jì)偏差； ② 焊接機(jī)器人支持接觸找焊縫、激光焊縫跟蹤等多種焊接工藝； ③ 最多支持4臺(tái)機(jī)器人協(xié)作； ④ 可根據(jù)應(yīng)用需求開發(fā)新場(chǎng)景控制程序。

相對(duì)于常規(guī)輕載工業(yè)機(jī)器人而言，重載機(jī)器人為了實(shí)現(xiàn)高速、高精度、高負(fù)載等典型性能需求，對(duì)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(yùn)、磨拋、攪拌摩擦焊等重載型工業(yè)機(jī)器人高精度、高速度控制需求，開展了150KG/500KG重載機(jī)器人剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)建模與補(bǔ)償控制等關(guān)鍵技術(shù)研究。具體技術(shù)指標(biāo)： (1) 研發(fā)實(shí)現(xiàn)了六自由度重載機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模及模型參數(shù)、負(fù)載在線辨識(shí)技術(shù)，以建立重載機(jī)器人帶載工況下的高精度完整動(dòng)力學(xué)模型，提高帶載情況下的自適應(yīng)控制精度； (2) 針對(duì)傳統(tǒng)重載機(jī)器人所存在的控制精度較低、動(dòng)態(tài)性能較差等問題，研究并實(shí)現(xiàn)了一種基于動(dòng)力學(xué)模型的力矩前饋控制方法，通過對(duì)力矩的實(shí)時(shí)補(bǔ)償可有效提高機(jī)器人的軌跡跟蹤精度，改善動(dòng)態(tài)性能； (3) 針對(duì)由于關(guān)節(jié)柔性而導(dǎo)致的重載機(jī)器人關(guān)節(jié)彈性振動(dòng)問題，研發(fā)實(shí)現(xiàn)了一種關(guān)節(jié)彈性振動(dòng)抑制復(fù)合控制方法，無需借助外部傳感器，可有效抑制了機(jī)器人的關(guān)節(jié)彈性振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人末端的柔性偏差補(bǔ)償，提高重載作業(yè)的軌跡跟蹤精度。

一、項(xiàng)目簡介  “中國制造2025”發(fā)展規(guī)劃的啟動(dòng)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(jī)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(jī)遇。福建省出臺(tái)的《福建省實(shí)施<中國制造2025>行動(dòng)計(jì)劃》，將發(fā)展智能制造視為首要任務(wù)，推廣“數(shù)控一代”，開展智能制造試點(diǎn)示范，實(shí)施“機(jī)器換人”專項(xiàng)行動(dòng)，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(chǔ) 與泉州市微柏工業(yè)機(jī)器人研究院有限公司建立合作關(guān)系，采用企業(yè)與高校共同投資模式，建立“嘉庚學(xué)院—微柏工業(yè)機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”，實(shí)驗(yàn)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(jìn)行技術(shù)難題攻關(guān)并培育人才。 與微柏簽署了為期3年的技術(shù)服務(wù)合同（2014.12-2017.12，微柏工業(yè)機(jī)器人技術(shù)支持服務(wù)，150萬元）。 與微柏聯(lián)合申報(bào)了多項(xiàng)科技項(xiàng)目：（1）工業(yè)機(jī)器人整機(jī)綜合性能測(cè)試儀的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，2016.10，國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)；（2）工業(yè)機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)，2015.9，福建省對(duì)外合作項(xiàng)目；（3）面向瓷磚智能化分揀生產(chǎn)線的關(guān)鍵技術(shù)，2015.10，泉州市科技局燎原計(jì)劃。并協(xié)助微柏完成了福建省新型科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)創(chuàng)新基金、廈門大學(xué)本科生校外實(shí)習(xí)基地申請(qǐng)。 三、應(yīng)用技術(shù)成果 基于課題組自主研發(fā)的機(jī)器人控制器，結(jié)合機(jī)器視覺自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，分別開展了以下6個(gè)項(xiàng)目：（1）為四川航天世東汽車部件有限公司研發(fā)的焊接機(jī)器人焊縫自動(dòng)跟蹤識(shí)別系統(tǒng)；（2）為蘇州寶麗潔公司研發(fā)的之駐守機(jī)器人濕紙巾自動(dòng)識(shí)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(dòng)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(dòng)跟蹤噴膠系統(tǒng)；（5）為福建省鋰東精密機(jī)械有限公司研制了自動(dòng)搬運(yùn)識(shí)別系統(tǒng)；（6）為江蘇太倉寶祥有色金屬制品廠研制了自動(dòng)碼垛識(shí)別系統(tǒng)。 四、合作企業(yè) 泉州市微柏工業(yè)機(jī)器人研究院有限公司是福建省工業(yè)機(jī)器人研發(fā)龍頭企業(yè)，從事工業(yè)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化十余年，專注研發(fā)六關(guān)節(jié)與四關(guān)節(jié)自由度串并聯(lián)機(jī)械手等，自主研發(fā)數(shù)十種應(yīng)用在沖壓、噴涂、焊接、激光加工等生產(chǎn)作業(yè)領(lǐng)域的專業(yè)機(jī)器人。自主研發(fā)了高精度RV減速機(jī)檢測(cè)臺(tái)，工業(yè)機(jī)器人零點(diǎn)矯正與運(yùn)動(dòng)精度檢測(cè)裝置，焊接機(jī)器人防碰撞測(cè)試裝置等工業(yè)機(jī)器人核心部件與整機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)，獲得國家發(fā)明專利5項(xiàng)，國家實(shí)用新型專利30項(xiàng)。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(dān)了省部級(jí)科技項(xiàng)目10余項(xiàng)。

本研究根據(jù)90％腦神經(jīng)功能正常的人在短時(shí)間閉眼后腦電（EEG）中alpha（α）波幅均可明顯增強(qiáng)這一普適特征，設(shè)計(jì)了一套簡便易行的基于腦電α波的腦-機(jī)接口系統(tǒng)。該系統(tǒng)僅需在操作者頭后部放兩個(gè)腦電檢測(cè)電極，短暫訓(xùn)練就可以快速而可靠地控制外接機(jī)電裝置運(yùn)行開關(guān)，還可以擴(kuò)展為多選項(xiàng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。搭建了閉眼alpha波控制系統(tǒng)，引入開關(guān)抑制模塊減少誤控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)單個(gè)開關(guān)的快速可靠控制，經(jīng)10名操作者試驗(yàn)，激活開關(guān)平均時(shí)間為2.4秒、平均錯(cuò)誤率3％，進(jìn)一步開發(fā)設(shè)計(jì)了基于計(jì)算機(jī)LabVIEW平臺(tái)顯示的循環(huán)燈選擇系統(tǒng)，利用α波控制單個(gè)開關(guān)的功能，通過四燈循環(huán)作為指示菜單，實(shí)現(xiàn)了四個(gè)目標(biāo)的α波控制選擇。經(jīng)5名操作者試驗(yàn)，證實(shí)每個(gè)受試者均只需少數(shù)訓(xùn)練時(shí)程即可達(dá)到10%或更低的錯(cuò)誤率。設(shè)計(jì)了α波機(jī)器人控制系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)α波對(duì)服務(wù)機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制。經(jīng)5名操作者參加連續(xù)25次隨機(jī)方向控制實(shí)驗(yàn)，平均正確率達(dá)到91.2％，再次證實(shí)本研究設(shè)計(jì)的α波的腦-機(jī)接口系統(tǒng)進(jìn)行多選項(xiàng)控制的可實(shí)現(xiàn)性和潛在應(yīng)用價(jià)值。如實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成化和便攜化，配置適當(dāng)?shù)目刂骑@示面板，可望進(jìn)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(jī)器人：全球首款可高速奔跑和跳躍的輕量級(jí)電驅(qū)動(dòng)四足仿生機(jī)器人，面向高校和中小學(xué)的教學(xué)培訓(xùn)型四足仿生機(jī)器人系統(tǒng)平臺(tái)，包括軟硬件開源的高性能四足仿生機(jī)器人及相應(yīng)的開發(fā)工具軟件，為國內(nèi)高校和中小學(xué)提供教學(xué)、培訓(xùn)、比賽二次開發(fā)平臺(tái)。機(jī)器人具備卓越的運(yùn)動(dòng)能力，采用國內(nèi)領(lǐng)先的步態(tài)規(guī)劃算法，能夠快速奔跑和跳躍，并具備較強(qiáng)的地形適應(yīng)能力，能夠跨越高臺(tái)、樓梯、溝壑、斜坡等障礙地形。 roboDog如寶機(jī)器狗：國內(nèi)首款具備豐富感知能力，并搭載智慧AI云腦的輕量級(jí)機(jī)器狗。roboDog面向家庭場(chǎng)景，在卓越的運(yùn)動(dòng)性能和地形適應(yīng)能力基礎(chǔ)上，增加了豐富的傳感功能，構(gòu)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(wù)平臺(tái)的智慧云腦。同時(shí)針對(duì)家庭應(yīng)用場(chǎng)景，為用戶提供了豐富流暢的交互體驗(yàn)。 "

大尺寸測(cè)量的用途十分廣泛，幾乎應(yīng)用到大型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)、裝配成型、驗(yàn)收交付等各個(gè)環(huán)節(jié)，在航空航天、車輛船舶、風(fēng)電、水利工程、雷達(dá)天線、重型機(jī)械等領(lǐng)域的需求尤為突出，在現(xiàn)代大型機(jī)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(jī)器人及其應(yīng)用。球形外殼裝在球形內(nèi)殼外形成球面滑動(dòng)，球形內(nèi)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(cè)的兩段軸構(gòu)成，兩段軸同軸，第一固定軸和第二固定軸的軸線交點(diǎn)位于球形內(nèi)殼球心；固定軸一端連接擺錘電機(jī)的輸出軸，另一端通過擺錘軸承連接到球形內(nèi)殼壁孔中，擺錘固定連接到固定軸中部。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了球形機(jī)器人向任意方向滾動(dòng)，方便易行，穩(wěn)定性高。

突破了人機(jī)交互遙操作機(jī)器人的力感知、力反饋、力控制三大關(guān)鍵技術(shù)，研制成功人機(jī)交互遙操作的關(guān)鍵支撐設(shè)備，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。