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机器人高可靠精密谐波减速器系列产品开发
成果描述：本项目主要针对国家机器人战略新兴产业对高可靠精密谐波减速器设计制造的重大需求，结合谐波齿轮传动基础理论研究前沿与发展方向，开展谐波齿轮传动动态服役行为，高刚度、高传动精度谐波齿轮传动的新型齿廓设计技术，短筒柔轮谐波齿轮传动的高刚度与轻量化设计技术，谐波减速器关键零部件材料热处理与表面改性技术，谐波传动关键零部件精密加工制造技术，基于界面力学的失效机理研究与摩擦学性能优化设计技术，谐波齿轮传动振动噪声评估与控制技术，谐波齿轮传动可靠性分析与寿命评估技术，谐波齿轮传动综合性能精密测试试验技术等设计、制造、测试、试验评价中的关键核心技术研究。形成自主知识产权与自主研制能力，研制出多个系列高可靠精密谐波减速器，性能指标达到国际先进水平，培养一批谐波齿轮传动的设计制造关键技术人才，推动我国精密谐波传动技术进步。市场前景分析：形成自主知识产权与自主研制能力，研制出多个系列高可靠精密谐波减速器，性能指标达到国际先进水平，培养一批谐波齿轮传动的设计制造关键技术人才，推动我国精密谐波传动技术进步。与同类成果相比的优势分析：小模数谐波齿轮装置原理样机：温度范围：-40℃～+120℃；传动精度、回差＜3’（最高可达1’）；传动效率60~85%；寿命＞10000h；噪声＜65dB；扭转刚度8.4×103~1.6×104 Nm/rad。
四川大学
2021-04-11
人源黑皮质素受体4原子分辨率晶体结构
上科大iHuman研究所在肥胖症药物靶点研究上获重要突破，首次解析 人源黑皮质素受体4（Melanocortin-4 Receptor，MC4R）原子分辨率晶体结构。该成果以“Determinationof the Melanocortin-4 Receptor Structure Identifies Ca2+ as a Cofactor forLigand Binding”为题，于4月24日在国际顶级学术期刊《科学》在线发表。上科大Stevens课题组博士研究生于静为文章的第一作者，iHuman研究所创始所长Raymond C. Stevens和密歇根大学教授Roger D. Cone为共同通讯作者，上科大是第一完成单位。领导这项研究工作的Stevens实验室专注于多肽配体调控的G蛋白偶联受体（GPCR）及与肥胖症和代谢类疾病相关受体研究。肥胖症增加了其它并发症的患病风险，如二型糖尿病、心血管疾病等。MC4R主要在下丘脑中表达，参与控制食物摄取、能量消耗、体重维持等。实验和临床证据也表明，MC4R是肥胖症治疗的重要靶点。但针对MC4R结构与功能的研究及药物研发一直充满挑战。通过与密歇根大学Roger Cone实验室以及南加州大学合作者的共同努力，最终解析了人源MC4R与环形多肽配体SHU9119复合物2.8埃分辨率的晶体结构。研究团队发现钙离子（Ca2+）结合在MC4R正构结合口袋中，同时与受体及候选药物发生相互作用，这也是首次观察到功能性Ca2+与GPCR的结合模式。同时，他们发现Ca2+有助于稳定受体-候选药物复合物，并使内源性激动剂α-黑素细胞刺激激素（α-melanocyte stimulating hormone, α-MSH）的亲和力和效力得到了极大的提高，但Ca2+对内源性拮抗剂刺鼠相关蛋白（Agouti related protein, AgRP）却无类似的作用效果。“MC4R是一个神秘而有趣的蛋白分子，还有许多未被发现的故事。MC4R-SHU9119-Ca2+复合结构第一次揭下了MC4R的神秘面纱。”于静说道，“将对活化状态的结构、MC4R与G蛋白、与其它蛋白之间的相互作用，以及同源/异源二聚体形成等方面进一步研究”。这项工作由上科大生命科学与技术学院和iHuman研究所的Raymond Stevens与赵素文团队、密歇根大学的Roger Cone实验室以及南加州大学的科研人员共同开展。
上海科技大学
2021-04-11
助老助残高端服务机器人关键技术开发及应用
助老助残高端服务机器人，是为了满足老年人和残障人士的生活需求、医疗护理需求而研制的高科技产品，是在第一代智能护理床的基础上开发的第二代产品，主要包括智能轮椅、智能护理床、可穿戴设备、陪护机器人、康复训练设备、慧明PAD等产品。这些产品能有效解决随着人口老龄化严重、年轻群体迫于社会压力无法全职照看老人以及社会护理人员短缺等问题。
南京理工大学
2021-04-14
面向下肢弱肌力人群的智能助行机器人
国内外已经涌现出了很多优秀的智能助行机器人产品或样机，但针对下肢功能运动障碍患者的智能助行机器人研究仍然存在一定的局限性：
（1）助行机器人对于人体运动意图的识别研究主要依靠力传感器，在运动意图的定义和计算方面的差异较大；
（2）基于助行机器人步态分析方面成果有限，行走能力评估依靠传统的Holden步行功能分级以及Tinetti平衡与步态量表进行评估，缺乏对步态参数的具体量化评估手段；
（3）自适应参数导纳控制、共享控制及交互力-位置混合控制等方法大多仅能在特定的人机协同系统满足使用，故只能用于单一功能的康复训练，难以满足不同行走能力用户的多样化康复训练需求。
本成果研究的面向下肢弱肌力人群的智能助行机器人，通过基于机载的力传感器、激光传感器、Kinect等设备，设计多模态人机交互接口，获取人体运动数据；基于有监督的神经网络步态事件分类算法模型提取分析步态的时空参数，并且能够应用康复医学功能评定理论进行人体行走能力的智能综合评估，根据评估的行走能力切换对应的机器人模式。
图1 智能助行机器人一代
图2 智能助行机器人二代
图3 智能助行机器人三代
【性能指标】
1）机器人样机：
人体运动模式识别准确率≥95%；
跟随模式相对位置误差≤15cm，相对角度误差≤20°；
左腿摆动、双支撑相左向重心转移、右腿摆动和双支撑相右向重心转移四个步态相位识别准确率≥95%。
2）运动状态监测及行走能力评估一体化平台：
正常行走、肢体约束异常状态及趔趄、跌倒等紧急状态识别准确率≥90%。
华中科技大学
2023-03-06
大型水动力装备在位机器人加工关键技术及其应用
重大装备是制造强国战略的重点，水轮机、舰船推进器等大型水动力装备是重中之重。随着对单机容量和能量转换效率需求持续增长，大型水动力装备重量尺寸大、加工空间受限、精度一致性要求高等特征的出现，给加工方式带来了新的要求与挑战。“数控加工”存在结构与位置形式固定、加工覆盖区域有限、可达性低等问题；“人工加工”虽具备灵活性，但存在劳动强度大、工作环境恶劣、加工精度一致性差等问题。
机器人在位加工具有大行程、高柔性和快响应等优点，可有效解决现有大型水动力装备“数控加工”和“人工加工”存在的受限空间复杂曲面加工区域小、柔性差、响应慢和精度一致性差等问题。但亟待突破受限空间加工轨迹规划、多阶模态加工过程控制、敏捷加工可重构装备等关键难题，以实现大型水动力装备在位高精高效敏捷加工。
本成果从受限空间高精加工轨迹规划、多阶模态高效加工过程控制、人机协同敏捷加工工艺装备三个方面开展研究，提出了机器人“加工刚度-力致误差”评价指标，发明了基于排斥势场的轨迹规划方法，研发了机器人加工多约束规划、视觉跟踪测量与误差在线补偿等软硬件模块，提出了“颤振稳定性-切触面积”高效加工优化新方法，研发了加工余量、切削负载自适应调控系统，提出了“操作经验知识迁移-知识驱动可制造性分析”工艺规划新技术，发明了国际首台（套）大型水动力装备在位机器人加工可重构装备，研发了大型水动力装备机器人化全流程加工产线，实现多种水轮机转轮和推进器叶片加工效率提升30%以上，水轮机局部加工精度最高可达±0.1mm。
图1 机器人加工软件
图2 大型水轮机转轮的机器人在位修复加工系统
图3 大型舰船用螺旋桨机器人在位加工系统
华中科技大学
2023-04-19
核电机器人关键技术与智能装备研发及应用
本成果针对不同核电环境内的任务，设计研发了个性化的专用机器人系统，解决核反应堆顶盖上螺栓拉伸量的实时测量、蒸汽发生器内一次侧堵板的自动安装及高放射性核废物的体积最小化回收等多种任务，解放危险环境中的操作人员，提高了操作安全性。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、技术分析
为保证核电站正常、安全地运作，可利用机器人取代操作人员定期对核设施内部的设备进行检查、维修，以避免设备故障、老化等现象出现。针对不同核电环境内的任务，设计研发了个性化的专用机器人系统，解决核反应堆顶盖上螺栓拉伸量的实时测量、蒸汽发生器内一次侧堵板的自动安装及高放射性核废物的体积最小化回收等多种任务，解放危险环境中的操作人员，提高了操作安全性。
成果一：整体螺栓拉伸机拉伸量自动测量装置实现了对反应堆压力容器顶盖主螺栓拉伸量及残余拉伸量的远程自动测量，降低了人员所受辐射剂量，提高了系统整体工作效率。
成果二：蒸汽发生器一次侧堵板操作机器人完成核电站蒸汽发生器一次侧堵板的安装、紧固、自动充气密封和拆除，利用定位装置可360°旋转的螺栓紧固机械手、力矩反馈传感系统和视频监控系统实现智能定位、自动路径规划、螺栓拧紧力矩的自判断、气压密封和过程监控。
成果三：建立了首套核反应堆探测器组件自主回收作业机器人系统，并进行了误差建模、系统标定、精度测试与实验验证，验证了系统的可靠性和有效性。
主要性能指标包括重复定位精度、视觉定位精度、具备轨迹跟踪、视觉伺服控制、力感知、目标精确测量功能。
北京理工大学
2022-08-17
弧焊机器人结构光三维视觉传感器
研究内容及用途 ：焊接机器人是焊接自动化发展的主要方向，在汽车 制造、工程机械等产业已有广泛的应用。本项目用半导体激光器作为主动 光源，柱面透镜组产生结构光片， ICCD 摄取光纹图样送计算机、经高速 数据采集、数值滤波等运算，给出焊缝位置信息，送运行机构实现智能控 制．《弧焊机器人结构光三维视觉传感器》外型尺寸 40x 70xll0mm ，距焊 件 80mm 处产生线长 30-40mm，线宽 1mm
南昌大学
2021-04-14
大型风电叶片磨抛移动式加工机器人系统
本成果提出了一种新型的移动式磨抛加工机器人方案，实现了具有高转动输出特性的并联机构构型创新设计与尺寸参数优化，建立了机器人整机高刚度高能效设计方法，开发了高能量密度关键驱动单元，搭建了开放式机器人控制系统并研制了移动式混联磨抛机器人系统样机，攻克了机器人精度保证难题并实现了末端执行器的准确定位。
项目研究了曲面自适应的主被动耦合柔性磨抛法兰，建立材料去除模型以研究进给速度与接触力同步耦合规划方法、开发了面向大型风电叶片磨抛加工余量检测的原位视觉测量系统，进行了面向大型风电叶片磨抛的原位视觉测量-余量补偿-力控加工的自适应打磨与验证，为大型风电叶片力控磨抛工艺系统设计提供了理论基础和实现手段。
并且项目研制基于玻璃钢叶片高光反射表面三维激光扫描测头，构建了面向超大叶片的多移动机器人协作型激光三维测量系统，并完成了大型风电叶片测量软件的开发，实现风电叶片高精度定位以及健壮、高效高精的多机器人协作测量与叶型分析。
【技术指标】
【市场前景】
目前机器人打磨技术在汽车零部件、五金卫浴、3C电子、工业零件、医疗器械、航空航天和轨道交通等行业已经有较为成熟的应用。但相对焊接、喷涂、搬运码垛等机器人应用来说，打磨应用规模还比较小，随着人口红利的消失、产品成本降低和产品质量提高的要求，这一细分领域也蕴涵着巨大的发展潜力。近几年，我国打磨机器人行业市场规模快速增长，从2012年的15.58亿元增长到了2022年的96.1亿元，年均复合增长率达到18%，未来随着劳动力结构的改变及智能制造的发展仍有开拓增长空间。
华中科技大学
2023-07-19
用于大容积平底容器底板缺陷全方位检测的机器人
本实用新型公开了一种用于大容积平底容器底板缺陷全方位检测的机器人，包括机身，安装在机身下方的行走装置以及安装在机身一端部的检测装置；行走装置由安装在机身上的四个独立运动的麦克纳姆轮机构构成；检测装置主要由与超声波发生器连接的超声波探头和超声波探头调节机构组成；超声波探头调节机构包括带动超声波探头沿水平方向左右移动的第一调节机构和调节超声波探头高度使超声波探头与被检测容器底板表面贴合进行检测的第二调节机构。该机器人不仅能够实现对被检测容器的全方位缺陷位置检测，而且能够避免因超声波方向与缺陷方向不垂直导致的反馈信号强度低造成的漏检，提高检测准确度。
四川大学
2017-12-28
数字人科技又出新产品——3D打印胚胎模型
3D打印胚胎模型的“全家福”由35个模型组成，包括胚胎总论模型20个，畸变模型15个。
山东数字人科技股份有限公司
2022-05-27