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工業(yè)機(jī)器人是智能制造的核心單元之一，但是我國國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人及其核心零部件多年來一直受制于人，華南理工大學(xué)和廣州數(shù)控設(shè)備有限公司合作于2006年開展了工業(yè)機(jī)器人的研究和開發(fā)，于2008年8月份研制了第一臺自己的機(jī)器人樣機(jī)，經(jīng)過多年的產(chǎn)學(xué)研合作，通過攻克一系列機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)，研究和開發(fā)了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的系列化工業(yè)機(jī)器人，并通過與廣州數(shù)控設(shè)備有限公司的長期合作實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，現(xiàn)公司年產(chǎn)銷自主產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機(jī)器人1000臺套，實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)值近2億元，帶動相關(guān)智能制造產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值10億元。使得廣州數(shù)控設(shè)備有限公司

南開大學(xué)機(jī)器人與信息自動化研究所從1992年開始研制用于生物工程的微操作機(jī)器人系統(tǒng)，完成國內(nèi)第一臺樣機(jī)，此后的系列樣機(jī)，均取得較好的應(yīng)用效果。此項成果于1999年獲得國內(nèi)最早的微操作機(jī)器人系統(tǒng)整體發(fā)明專利，并于2001年12月獲2000年度天津市技術(shù)發(fā)明一等獎，2003年3月獲2002年國家技術(shù)發(fā)明二等獎。近年來，針對我國在生命科學(xué)研究中對自動化精密儀器與設(shè)備的迫切需求，在已有研究成果的基礎(chǔ)上，機(jī)器人所致力于開發(fā)“面向批量細(xì)胞轉(zhuǎn)基因及克隆操作的顯微注射系統(tǒng)”，該系統(tǒng)具有顯微鏡全局視野

1.痛點(diǎn)問題 在食品、醫(yī)藥、新能源、物流及3C等諸多行業(yè)，需要大量對產(chǎn)品進(jìn)行高速揀選、理料和包裝的機(jī)器人。高速機(jī)器人已成為分揀和包裝領(lǐng)域中提高效率、降低成本和提升質(zhì)量的核心裝備。國際機(jī)器人巨頭ABB和FANUC等引入并聯(lián)構(gòu)型，憑借基礎(chǔ)零部件優(yōu)勢，開發(fā)的Delta高速并聯(lián)機(jī)器人一直處于市場壟斷地位。國產(chǎn)機(jī)器人的高性能伺服驅(qū)動和減速器等依賴進(jìn)口，面臨中低端鎖定的困局。 面向輕量化和智能化的發(fā)展趨勢、及日益復(fù)雜多樣的生產(chǎn)需求，剛性機(jī)器人在性能方面存在效率低、成本高、功耗高等亟待突破的瓶頸。 2.解決方案 本項目引入高性能索驅(qū)動技術(shù)，建立了剛?cè)崛诤蠘?gòu)型創(chuàng)新設(shè)計方法，發(fā)明了一類具有高效率、低成本、低功耗和高精度特性的高速索驅(qū)動并聯(lián)機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了索驅(qū)動與剛性支鏈的并聯(lián)融合；建立了運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)性能評價指標(biāo)體系，形成了從構(gòu)型設(shè)計到性能匹配的一體化優(yōu)化設(shè)計理論和方法，保證了機(jī)器人本體的優(yōu)異性能；突破了軌跡規(guī)劃和精度保證等關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)了基于開放構(gòu)架的高性能控制軟硬件平臺，形成系列化機(jī)器人裝備。 基于本項目技術(shù)可以建立系列化索驅(qū)動并聯(lián)機(jī)器人產(chǎn)品，突破剛性機(jī)器人面臨的瓶頸問題，極大降低裝備成本，推動國產(chǎn)機(jī)器人性能和市場占有率提升。 合作需求 1）市場對接：自動化系統(tǒng)集成公司、分揀碼垛需求迫切的大型企業(yè)集團(tuán)； 2）資本對接：具有高端裝備和智能制造背景的投資機(jī)構(gòu)，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈整合； 3）技術(shù)合作：具備輕量化高速、超大空間重載、接觸力控制等工況需求的企業(yè)，可與本團(tuán)隊合作攻關(guān)或共同申報、承接國家和省部級項目。

1.痛點(diǎn)問題 擬人化的智能體，在人類生活中開始起到越來越重要的輔助工作、提升生產(chǎn)力和情感交流等作用。具體形式包括實(shí)體化的機(jī)器人和虛擬的數(shù)字人形象兩種形式。 在實(shí)體化的機(jī)器人技術(shù)中，由于各行業(yè)場景范圍的多樣性，移動機(jī)器人的避障問題是阻礙機(jī)器人廣泛應(yīng)用的一大痛點(diǎn)。 （1）基于視覺信息和深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)來解決移動機(jī)器人避障問題，會因為仿真數(shù)據(jù)與真實(shí)數(shù)據(jù)的較大差別而導(dǎo)致泛化性能不足，使得真實(shí)場景下的避障的成功率下降。 （2）目前避障問題中的深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)往往需要針對不同復(fù)雜程度的場景重新訓(xùn)練或者再訓(xùn)練模型，難以訓(xùn)練出適用各種密度場景的通用模型。 （3）基于雷達(dá)的深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)避障方法受限于成本、功耗和仿真的難度等，往往使用單線雷達(dá)。但單線雷達(dá)僅能對某個固定的平面進(jìn)行檢測，如果移動機(jī)器人具有較高的高度，只對某個平面檢測無法實(shí)現(xiàn)完美的避障。 此外，隨著虛擬形象在金融、文旅、醫(yī)療、零售等領(lǐng)域的推廣與應(yīng)用，數(shù)字虛擬形象產(chǎn)業(yè)應(yīng)用路線逐漸清晰，但仍存在產(chǎn)業(yè)鏈相對割裂、產(chǎn)品與需求匹配度低、生產(chǎn)成本高效率低、虛擬形象交互能力弱的問題。 2.解決方案 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本成果的解決方案從兩方面入手。首先，在移動機(jī)器人避障方面，本成果設(shè)計了一種同時結(jié)合單線雷達(dá)與單目相機(jī)的避障方法框架，并設(shè)計了新的更有效的深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)模型。其次，本成果還提供一種虛擬形象說話視頻生成方法及系統(tǒng)，使用深度學(xué)習(xí)方法，基于訓(xùn)練好的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)語音模型,對預(yù)設(shè)音頻文件進(jìn)行預(yù)測處理,通過在說話視頻生成過程中引入三維人臉信息,并結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型生成頭部姿勢自然轉(zhuǎn)動且具有個性化說話習(xí)慣的說話視頻。上述算法可搭載于通用硬件平臺，構(gòu)建低成本高效的虛擬形象視頻生成系統(tǒng)。 基于以上科研成果，本項目將致力于國民經(jīng)濟(jì)各主流行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，在人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、計算機(jī)視覺技術(shù)等領(lǐng)域持續(xù)積累智能場景應(yīng)用創(chuàng)新技術(shù)，結(jié)合優(yōu)秀的前沿技術(shù)整合與應(yīng)用開發(fā)融合能力和深厚的市場推廣能力，全力打造智能巡檢/服務(wù)/協(xié)作機(jī)器人和虛擬人平臺等軟硬件一體化解決方案。以實(shí)體機(jī)器人并搭載虛擬說話人虛體，通過實(shí)體、虛體相結(jié)合的方式打造獨(dú)一無二、具有全新體驗的智能巡檢/服務(wù)/協(xié)作機(jī)器人，提高智能巡檢/服務(wù)/協(xié)作過程中交互的效率與質(zhì)量。 合作需求 尋求在清潔能源、儲能、新能源等行業(yè)智能運(yùn)維部門和相關(guān)企業(yè)合作，對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行推廣應(yīng)用，在清潔能源、儲能、新能源等行業(yè)中部署巡檢/服務(wù)/協(xié)作機(jī)器人以及虛擬人服務(wù)平臺，打造無人值守范例，賦能智能化運(yùn)維，共同推動行業(yè)進(jìn)步。

靜脈穿刺采血機(jī)器人的創(chuàng)新萌芽在疫情期間誕生。大量的靜脈穿刺操作給一線臨床醫(yī)護(hù)人員帶來了不小的工作負(fù)擔(dān)，甚至可能造成醫(yī)患交叉感染。疫情期間，醫(yī)護(hù)人員都穿著厚厚的防護(hù)服、帶著雙層手套，還有護(hù)目鏡容易起霧，使得扎針難成為一個棘手而普遍的問題，而且近距離接觸，更會極大增加扎針過程醫(yī)護(hù)人員感染的可能性。

本項目基于薈萃分析的光源顏色品質(zhì)量化方法研究（國家自然科學(xué)基金面上項目），團(tuán)隊所提出的MCPI, CDM指標(biāo)在量化光照顏色喜好與光照顏色分辨效果方面，經(jīng)百余組國內(nèi)外視覺實(shí)驗案例（本領(lǐng)域最大視覺樣本集）驗證，優(yōu)于領(lǐng)域現(xiàn)有全部30余種光品質(zhì)指標(biāo)，相關(guān)技術(shù)處于國際領(lǐng)先水準(zhǔn)且技術(shù)壁壘堅固。 一、項目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、技術(shù)分析 截至目前，我國LED照明產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值已逾萬億。在白光照明領(lǐng)域，長期以來國際業(yè)界均將顯色指數(shù)作為行業(yè)衡量光源光色品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。然而，由于顯色指數(shù)的提出遠(yuǎn)早于LED照明技術(shù)普及，導(dǎo)致此項陳舊指標(biāo)在評價LED光源顯色效果時，存在著嚴(yán)重的與視覺不匹配的問題。為此，2015年，國際照明委員會發(fā)表官方聲明，對于顯色指數(shù)在衡量LED光源顯色效果方面存在的缺陷進(jìn)行強(qiáng)調(diào)。隨后，2019年，該組織將“LED光源顯色性量化問題”設(shè)定為國際照明委員會全球戰(zhàn)略研究熱點(diǎn)問題，號召全球?qū)W者共同深入，共同推進(jìn)白光LED光色效果量化技術(shù)發(fā)展。 本研究團(tuán)隊長期致力于本領(lǐng)域的研究工作，目前承擔(dān)LED光色品質(zhì)研究領(lǐng)域唯一國家級研究課題：基于薈萃分析的光源顏色品質(zhì)量化方法研究（國家自然科學(xué)基金面上項目），團(tuán)隊所提出的MCPI, CDM指標(biāo)在量化光照顏色喜好與光照顏色分辨效果方面，經(jīng)百余組國內(nèi)外視覺實(shí)驗案例（本領(lǐng)域最大視覺樣本集）驗證，優(yōu)于領(lǐng)域現(xiàn)有全部30余種光品質(zhì)指標(biāo)，相關(guān)技術(shù)處于國際領(lǐng)先水準(zhǔn)且技術(shù)壁壘堅固。 團(tuán)隊負(fù)責(zé)人劉強(qiáng)副教授為武漢大學(xué)圖像傳播與印刷包裝研究中心副主任，顏色與圖像研究所所長、兼任國際照明委員會CIE-JTC 16 (D1/D8)技術(shù)工作組委員，國際照明委員會CIE-RF03技術(shù)工作組委員（該技術(shù)委員會為國際照明委員會針對LED光色問題專門設(shè)立的國際聯(lián)合研究組織），中國照明學(xué)會室內(nèi)照明專業(yè)委員會委員，湖北省照明學(xué)會副秘書長等職，擁有豐富的光品質(zhì)開發(fā)經(jīng)驗。

針對高壓/超高壓電場的嚴(yán)酷電磁環(huán)境，仿生機(jī)器人與控制實(shí)驗室將前沿軟體機(jī)器人技術(shù)與電力行業(yè)的運(yùn)檢需求相結(jié)合，開發(fā)了耐壓增強(qiáng)型先進(jìn)軟體機(jī)器手。該機(jī)器手采用柔性聚合物（乙烯/醋酸乙烯酯）和剛性聚合物（聚乳酸）等日常普遍采用的非金屬材料制造，通過低壓氣動驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)多關(guān)節(jié)（3DOF）靈活運(yùn)動。同時，通過采用耐壓增強(qiáng)處理，該機(jī)器手的驅(qū)動控制箱可以承受±1000kV特高壓電壓的嚴(yán)酷環(huán)境，并且能夠保持自身運(yùn)作和與外界通訊的穩(wěn)定。

在國家自然科學(xué)基金、863計劃的資助下，面向生物醫(yī)學(xué)工程的微操作機(jī)器人系統(tǒng)，在系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)、顯微圖像處理與深度辨識、超微量定量注射等方面取得了數(shù)項原創(chuàng)性研究成果，獲天津市技術(shù)發(fā)明一等獎和國家技術(shù)發(fā)明二等獎。該系統(tǒng)中的相關(guān)技術(shù)獲得多項專利成果，ZL2005 1 0016296.7：基于顯微圖像處理的微操作工具深度信息提取方法及裝置，ZL2004 1 0018840.7：微量注射自動控制系統(tǒng)，ZL03 1 29924.5：全數(shù)字細(xì)分型高精度步進(jìn)電機(jī)控制器，ZL97121702.5：用于生物醫(yī)學(xué)工程的

設(shè)計了三維真彩色噴繪機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了全真地形模塊加工和噴墨全過程的整套核心技術(shù)，為大幅面三維真彩色噴繪系統(tǒng)產(chǎn)品化提供了有力支撐。 通過計算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，利用機(jī)器人的柔性加工將虛擬三維場景如實(shí)地在復(fù)雜三維模型上進(jìn)行噴繪，從根本上改變目前噴繪行業(yè)僅限于二維彩色噴繪的局限性。由于三維真彩色噴繪機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計要求復(fù)雜，同時三維模型的復(fù)雜性也對運(yùn)動控制系統(tǒng)高速運(yùn)動條件下的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性要求很高，國際上只有少數(shù)公司和研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行原理性的研究和小規(guī)模試驗，尚未形成生產(chǎn)力和產(chǎn)業(yè)鏈。

本發(fā)明公開了一種兩棲仿生龜機(jī)器人，它具有四條相同結(jié)構(gòu)的腿模塊單元，十六個獨(dú)立可控關(guān)節(jié)通過冗余驅(qū)動可同時實(shí)現(xiàn)陸地及水中運(yùn)動，具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性。陸地運(yùn)動步態(tài)以髖關(guān)節(jié)、俯仰關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)為驅(qū)動關(guān)節(jié)，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)冗余；水下運(yùn)動步態(tài)則以髖關(guān)節(jié)、俯仰關(guān)節(jié)和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)為驅(qū)動關(guān)節(jié)，膝關(guān)節(jié)冗余。機(jī)器人還配備浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠自由控制整機(jī)在水中的上浮下潛。機(jī)器人系統(tǒng)的動力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)放置在機(jī)身密封艙內(nèi)進(jìn)行保護(hù)，關(guān)鍵部件的防水密封則采用浸油密封與接縫處涂抹密封膠的方法。本發(fā)明具有運(yùn)動形式豐富，承載能力強(qiáng)、關(guān)節(jié)回轉(zhuǎn)角度大，機(jī)