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項目成果/簡介:本項目開發(fā)了一套 32 噸級工業(yè)自動吊車系統(tǒng)，相關(guān)技術(shù)處于國際領先地位。本展品可使吊車運送效率比當前主流方法提高 77%以上，行程 6 米時，最大定位誤差不超過 5 毫米，精度非常高。同時，本展品可確保事故率降低 50%以上，使操作人員工作效率提高 2-3 倍。本展品已在天津起重設備有限公司生產(chǎn)的吊車上進行了大量的推廣應用。 這項成果符合《中國制造 2025》的戰(zhàn)略目標，具有非常顯著的經(jīng)濟效益。它定位精度高，有助于實現(xiàn)核廢料運送與處理等操作。無人式的操作方式可以使橋式吊車在各種危險環(huán)境下作業(yè)，從而進一步拓寬了其工作范圍，在先進制造行業(yè)產(chǎn)生了非常積極的影響。 這項成果在創(chuàng)新性方面處國際領先水平。在吊車控制方面，國際上近 5 年來引用數(shù)排名前十名的論文中，這項成果占到 4 篇；成果第一完成人方勇純教授應邀前往波蘭華沙參加第 11 屆機器人運動與控制研討會并做大會報告（其他三位大會報告人分別來自美國，法國，葡萄牙）。2016 年，成果入選國家自然科學基金委資助項目優(yōu)秀成果選編（六），信息科學部 5 年共入選成果 25 項，其它入選成果的第一完成人分別為高文院士，楊學軍院士，錢鋒院士，房建成院士，郝躍院士等著名專家。應用范圍:吊車是應用領域最廣的設備之一，我國在基礎設施建設上的持續(xù)投入，為吊車類起重機械的蓬勃發(fā)展提供了非常好的機會。隨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，智能起重機是起重機行業(yè)的大勢所趨，也是當前智能制造業(yè)的迫切需求。具體體現(xiàn)在：（1）新興產(chǎn)業(yè)促使起重機趨向大噸位、高效率、自動化、智能化及多用途方向發(fā)展。（2）用戶對起重機性能的要求不斷提高，為此必須借助于新興的智能技術(shù)來研制智能型起重機。（3）隨著全球經(jīng)濟一體化，制造企業(yè)需要借助于智能起重機來提升裝配水平和生產(chǎn)效率，增強在國際市場的競爭力。 本自動化吊車可以為地方經(jīng)濟和社會發(fā)展注入活力，可望形成重要的產(chǎn)業(yè)基地。主要體現(xiàn)在：（1）本自動吊車科技水平高，可以提高相關(guān)制造業(yè)的技術(shù)水平和產(chǎn)品競爭力。（2）本自動吊車本身及衍生產(chǎn)業(yè)可以提供就業(yè)機會，緩解社會壓力。（3）本自動吊車主要用于具有智能化生產(chǎn)流程的核電、碼頭、建筑行業(yè)等，可帶動上下游企業(yè)的發(fā)展。（4）本自動吊車具有良好的市場前景，更便于帶動產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在實施地區(qū)可形成重要的產(chǎn)業(yè)基地。效益分析:特色 1：本展品的自動化吊車包括機械部分與電氣部分，還開發(fā)了吊車自動控制軟件系統(tǒng)。具體而言，為了實現(xiàn)高性能自動控制，提高實時性，設計了基于 DSP 的多軸控制板。手/自動操作可由遙控器上三個按鈕進行設置，DSP 可以實時監(jiān)測對應的三路信號來判斷吊車的手/自動狀態(tài)，以便在變頻器操作模式無變化的情況下，通過 PLC實現(xiàn)吊車手/自動控制狀態(tài)的平滑切換，自動模式由 DSP 提供控制信 號，手動模式由單片機提供。 特色 2：建模、軌跡規(guī)劃、跟蹤及自動快速消擺技術(shù)。提出了一種精確的多吊繩吊車模型與一種基于魚群行為的 RNA 遺傳算法的建模方法。可更為準確地刻畫實際工業(yè)吊車特性，為后續(xù)控制方法設計與分析奠定堅實的基礎。提出了多種便于臺車跟蹤的自動消擺軌跡，簡單易行，效果良好。此外，提出了一種增強耦合非線性消擺控制技術(shù)、一種魯棒滑模控制方法以及一種考慮軌道約束的自適應消擺控制技術(shù)，能充分考慮外界干擾與未建模動態(tài)的干擾，取得良好的防擺與定位控制效果。此外，考慮吊車執(zhí)行器的飽和約束、部分信號不可測量等實際問題，還設計并提出了一系列行之有效的自動控制方法。 特色 3：運動體檢測與三維場景重建技術(shù)。具體而言，項目組搭建了一種彩色點云獲取設備，可以準確獲取實際工況下帶有顏色信息的三維點云。提出了一種三維的正態(tài)分布變換算法，在實際應用中取得了穩(wěn)定有效的結(jié)果。為防止橋式吊車現(xiàn)場危險事故的發(fā)生，設計了一種智能監(jiān)控系統(tǒng)來發(fā)現(xiàn)進入吊車操作現(xiàn)場的人，并在可能發(fā)生危險時進行警報。經(jīng)大量測試，所提技術(shù)能很好地完成預定任務。 特色 4：持續(xù)擾動抑制。針對野外工作的吊車系統(tǒng)，設計了一種適用于持續(xù)擾動情況下的非線性復合消擺方法。除此之外，針對周期性干擾的不利影響，項目組還提出了一種重復學習與部分反饋相結(jié)合的控制方法。兩種方法均可有效抑制持續(xù)干擾對吊車系統(tǒng)的影響。 特色 5：豎直起降技術(shù)。針對負載的起吊、落吊、水平傳送過程，提出了一種非線性跟蹤控制方法，該方法能保證臺車及繩長變化的跟蹤誤差始終地保持在任意設定的范圍內(nèi)并收斂于零，同時能有效地消除負載的擺動，大幅提高系統(tǒng)的工作效率。

本項目開發(fā)了一套 32 噸級工業(yè)自動吊車系統(tǒng)，相關(guān)技術(shù)處于國際領先地位。本展品可使吊車運送效率比當前主流方法提高 77%以上，行程 6 米時，最大定位誤差不超過 5 毫米，精度非常高。同時，本展品可確保事故率降低 50%以上，使操作人員工作效率提高 2-3 倍。本展品已在天津起重設備有限公司生產(chǎn)的吊車上進行了大量的推廣應用。 這項成果符合《中國制造 2025》的戰(zhàn)略目標，具有非常顯著的經(jīng)濟效益。它定位精度高，有助于實現(xiàn)核廢料運送與處理等操作。無人式的操作方式可以使橋式吊車在各種危險環(huán)境下作業(yè)，從而進一步拓寬了其工作范圍，在先進制造行業(yè)產(chǎn)生了非常積極的影響。 這項成果在創(chuàng)新性方面處國際領先水平。在吊車控制方面，國際上近 5 年來引用數(shù)排名前十名的論文中，這項成果占到 4 篇；成果第一完成人方勇純教授應邀前往波蘭華沙參加第 11 屆機器人運動與控制研討會并做大會報告（其他三位大會報告人分別來自美國，法國，葡萄牙）。2016 年，成果入選國家自然科學基金委資助項目優(yōu)秀成果選編（六），信息科學部 5 年共入選成果 25 項，其它入選成果的第一完成人分別為高文院士，楊學軍院士，錢鋒院士，房建成院士，郝躍院士等著名專家。

成果與項目的背景及主要用途：該技術(shù)采用數(shù)控氣動閉環(huán)控制回路、機械手 可以上下插拔，在 XYZ 三個方向有力觸覺，可以感受作用力，如果力大，機械手 可以自動緩沖或收回。機械手具有抓夾功能。該項技術(shù)已經(jīng)成功應用到核工業(yè)元 件加工過程中。相同的技術(shù)和功能可以方便的應用和移植到其它應用領域。 技術(shù)原理與工藝流程簡介：利用數(shù)控氣動閉環(huán)控制回路。三維柔性力緩沖 XY 方向±1 ㎜，Z 方向 10 ㎜，Z 向下插行程 0～500 ㎜可調(diào)，可以安裝各種用途 機械爪，具有形成阻尼緩沖和氣動消音。 技術(shù)水平及專利與獲獎情況：處于國內(nèi)同類型先進技術(shù)水平。 56天津大學科技成果選編 應用前景分析及效益預測：該類型機械手技術(shù)可以應用于很多領域，如：機 械制造業(yè)、汽車工業(yè)、化工業(yè)、核能工業(yè)、生物工業(yè)、安全領域等需要提高作業(yè) 效率、精度、危險環(huán)境等行業(yè)。 目前該技術(shù)成熟，整機價格在 10～16 萬人民幣之間，可以進行小批量工業(yè) 化生產(chǎn)。 應用領域：械制造業(yè)、汽車工業(yè)、化工業(yè)、核能工業(yè)、生物工業(yè)、安全領域 等需要提高作業(yè)效率、精度、危險環(huán)境等行業(yè)。 技術(shù)轉(zhuǎn)化條件（包括：原料、設備、廠房面積的要求及投資規(guī)模）： 所需原材料：均為市場上可采購原材料，無特殊要求，例如：氣動元件、機 械件等； 設備及環(huán)境要求： AC220V 電源、普通氣源； 所需廠房面積：普通廠房 100 平方米； 人員要求：若干機、電相關(guān)專業(yè)人員； 初期投資規(guī)模：除以上條件外需流動資金 60～80 萬。 合作方式及條件： 技術(shù)轉(zhuǎn)讓，轉(zhuǎn)讓費：人民幣 50 萬元； 合作生產(chǎn)，具體可面談。 

隨著空分裝置朝著大型化，稀有氣體全體區(qū)和全面計算機控制的發(fā)展，對空分操作人員的素質(zhì)及操作技能提出了極大的挑戰(zhàn)。要在生產(chǎn)實踐中培養(yǎng)出一個合格的熟練的操作人員一般需要5年左右的時間。 當前，操作仿真技術(shù)在操作人員培訓方面有著特殊的功能，目前已經(jīng)有用于各種運載工具（如飛機、船舶等）以及各種復雜設備系統(tǒng)（如電站、電網(wǎng)、大型化工系統(tǒng)等）的仿真訓練機，在提高效率、節(jié)約能源、安全訓練等方面起了十分重要的作用。為此，我們開發(fā)了大型空分裝置操作仿真培訓系統(tǒng)。該系統(tǒng)可用于對運行人員進行培訓，促進其對設備運行特點、操作動態(tài)響應特性的了解，提高操作技能和應變能力，從而最大限度地提高設備運行的安全性和可靠性，減少運行事故的發(fā)生。 目前，該技術(shù)已應用于我國幾個大型冶金企業(yè)的制氧廠，取得了良好的效果。

本成果在技術(shù)上構(gòu)建了“醫(yī)生在環(huán)”的融合系統(tǒng)，可發(fā)揮醫(yī)生的經(jīng)驗和監(jiān)督特性，基于增強導納的省力操控，同時結(jié)合輸入力交互與虛擬約束，實現(xiàn)基于阻抗模型的高精度穩(wěn)定柔順控制，提高交互過程的穩(wěn)定性，在以人機協(xié)同開顱，人機協(xié)同整形場景下設計人機協(xié)同開顱手術(shù)機器人與人機協(xié)同整形機器人，研究成果具有廣闊的應用前景。 一、項目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、技術(shù)分析 對比當前的立體定位手術(shù)機器人，人機協(xié)同手術(shù)機器人具有更直觀的操作方式、操作過程中更加安全并且可以實現(xiàn)的功能更多。學術(shù)界廣泛認為人機協(xié)同手術(shù)機器人將是未來機器人的一個主流方向。另外，人機協(xié)同手術(shù)機器人更容易被醫(yī)生、患者接受，推廣難度更低。本成果在技術(shù)上構(gòu)建了“醫(yī)生在環(huán)”的融合系統(tǒng)，可發(fā)揮醫(yī)生的經(jīng)驗和監(jiān)督特性，基于增強導納的省力操控，同時結(jié)合輸入力交互與虛擬約束，實現(xiàn)基于阻抗模型的高精度穩(wěn)定柔順控制，提高交互過程的穩(wěn)定性，在以人機協(xié)同開顱，人機協(xié)同整形場景下設計人機協(xié)同開顱手術(shù)機器人與人機協(xié)同整形機器人，研究成果具有廣闊的應用前景。

項目的背景及目的 在微操作過程中，由于操作對象十分微小，必須借助顯微鏡觀察操作物體。顯微鏡可以看到微小的物體，但同時也存在視野小、景深短等問題，這些問題限制了微操作機器人的實際操作范圍，影響了機器人系統(tǒng)的性能，甚至導致一些操作無法完成。因此，理想的微操作機器人系統(tǒng)應該具有“廣闊”而“深遠”的視覺反饋，也即在平面方向拓展觀測范圍，使顯微鏡具有更“廣闊”的視野；在光軸方向加深顯微鏡景深，使其在更“深遠”的范圍內(nèi)成清晰的像。

操作維護機器人技術(shù)人員，要求專科以上機電專業(yè)人員

XM-LV39A直腸檢查操作模型 ? 一、功能特點： ■ XM-LV39A直腸檢查操作模型采用高分子材料制成，膚質(zhì)仿真度高。 ■ 模型為成人臀部，質(zhì)感真實。 ■ 直腸檢查體位：左側(cè)臥位。 ■ 13種腸道疾病、9種類型模擬糞便供識別。 ■ 模擬糞便可方便的置于糞便固定器，進行練習與考核。 ■ 可反復進行練習。 ? 二、標準配置： ■ 直腸檢查操作模型：1臺 ■ 可更換模塊：1套 ■ 說明書：1冊 ■ 保修卡合格證：1張

XM-LV9A靜脈切開操作模型 ? 功能特點： ■ XM-LV9A靜脈切開操作模型采用高分子材料制成，仿真度高。 ■ 模擬病人的大隱靜脈、前臂靜脈等大靜脈，底部的四個吸盤能夠很好的固定模型，便于操作。 ■ 可練習常規(guī)皮膚消毒、鋪巾、局部麻醉操作。