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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
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
江苏汇博机器人技术股份有限公司
江苏汇博机器人技术股份有限公司
2022-05-24
生物融合式踝关节康复机器人
随着社会老龄化、疾病、事故造成的人体肢体运动功能障碍的增加以及人们对身体健康、康复质量的重视，可以有效提高患者康复效果和效率的康复机器人成为康复工程领域的重要研究内容。踝关节是人体负重最大的屈戊关节，也是下肢运动损伤的高发部位，开展能够实现人机交互、协调的踝关节康复机器人的设计研究具有重要现实意义。
结构特点：
机构的运动由机械与人体共同确定；
（2） 人体处于机械内部，动平台可实现绕踝关节中心转动；
（3） 机构具有远程运动中心， 动平台可实现绕踝关节中心转动；
机构可实现对踝关节的牵引治疗；
（5）驱动轴上增加弹性储能运动副，以 提高机构的安全、可靠性；
（6） 康复过程中，机械和人体可以进行 协调和交互
性能指标：
（1）运动范围: 背曲 25°-30°，跖曲 35°-40°，内收 25°-30°，外展 25°-30°，内翻 25°-30°，外翻 15°；
（2）运动速度: 3-50°/min;
重量：20 kg；
I型尺寸：60×42×62 cm；
（5）II型尺寸：50×85×65 cm。
燕山大学
2021-05-04
坐卧式多关节康复机器人研发
本项目来源于国家科技支撑计划。在国家863计划的基础上，由秦皇岛市康泰医学系统有限公司、国家康复辅具研究中心、燕山大学、国家康复辅具研究中心质量监督检验中心共同研发。
根据流行病学数据统计，在中国脑卒中发病率达120/10万，颅脑损伤发病率达783.3/10万，脊髓损伤发病率达20/100万，其中大约80%的幸存者遗留肢体运动功能障碍。这种障碍对患者生活质量造成严重影响，同时也给患者、家庭及社会带来沉重负担。截瘫患者用下肢康复医疗机器人，主要用于帮助患者在不同康复阶段进行治疗。
结构特点：
（1）驱动部置于大腿转动关节后端，作为配重来平衡运动部分重量；
（2）腿部杆长自动调节和设定；
（3）左右机械臂之间的宽度自动调节；
（4）关节扭矩测量不通过中间传动环节；
（5）驱动部分和导线完全封装。
性能指标：
（1）单腿自由度：3；
（2）适应患者：155-190cm；
（3）腿部杆长调节范围：90mm；
（4）转动范围：髋关节0～80°，膝关节0～120°，踝关节－20～30°；
（5）关节速度：髋膝踝关节（11.7r/min，16.5/min，19.9r/min）；
（6）关节力矩：髋膝踝关节（17.1kg·m，12kg·m，2.1kg·m）。
创新点：
（1）机械臂自平衡的轻量化设计；髋关节机械限位与座椅俯仰角联动的创新性设计；可搬移患者移动式座椅的人性化设计。
（2）基于关节力矩传感器、腿部传感器，肌电信号采集系统的主动辅助训练控制；基于主动力、电刺激、主动力与电刺激相结合的主动训练柔顺控制。
燕山大学
2021-05-04
空潜两栖机器人及方法
本发明公开了一种空潜两栖机器人，包括带电子舱的机架；所述机架为三角翼机架；所述机架上分别设置有空中运动系统和水下运动系统。所述空中运动系统包括在机架三个顶点分别设置的空气推进器；所述空气推进器包括带螺旋桨的电机，所述螺旋桨的外围设置有空气圈；所述空气圈与机架的衔接处采用大圆弧过度；所述三个空气圈所占面积总和不超过机架三角形面积的六分之五；所述电机的输出轴上设置有防止高压力水流的初级密封和防止低压力水流的次级密封；所述初级密封为可控静密封；次级密封为动密封。
浙江大学
2021-04-11
智能玩具—AP人性化机器人
项目的来源于国家863项目，并已经申请专利。 本成果应用人工心理（Artificial Psychology，AP）和人工智能理论，集成多种技术，将人类的情感、意识、智能赋予机器人。 AP人性化机器人具有以下功能：能听会说，唱歌跳舞，知冷知热，回避障碍，认识主人，识别同类，性格成长。 AP人性化机器人是一个系列产品，现有样品： 1、智能爬虫 2、走迷宫鼠 3、智能娃娃 4、智能表演团队
北京科技大学
2021-04-11
8轴智能视觉焊接机器人
八轴智能视觉焊接机器人是一种八自由度专用机器人，中六轴属于焊接机器人，另外二轴 属于焊接变位机，使得系统能够实现焊接机器人与变位机协调运动，其针对体系结构、机械结 构、示教再现理论、轨迹规划和优化方法、轨迹跟踪控制策略等机器人关键共性理论和技术展 开研究，采用运动控制卡的方式来实现对机器人空间位置与速度的控制。焊接变位机同焊接机 器人配合，扩展了焊接机器人的工作空间，提高了焊接生产效率和焊接质量。 本系统采用接触式焊缝跟踪与摄像机焊缝跟踪系统相结合，焊前对焊缝进行数据及图像 采集，通过计算机软件对焊缝数据及图像进行处理，生成虚拟焊缝。由虚拟焊缝识别系统控制 执行机构在焊接时进行焊缝跟踪，提高焊缝质量。八轴智能视觉焊接机器人主要应用于汽车及 其零部件行业和工程机械行业。机器人编程采用示教再现方式，可以通过示教盒直接编程也可 以进行离线编程，实现点位和连续轨迹匀速控制；在焊枪部分安装人体红外感应开关，保证工 作人员安全问题；将视觉传感器作为测量工具来测量机器人末端或是目标的位置，利用视觉信 息来控制机器人末端执行器相对目标或是目标特征的相对位置和姿态，从而减少抓取错误及失 误。
华东理工大学
2021-04-11
自由度高刚度混联机器人
成果与项目的背景及主要用途： 对于机械手臂的机械结构尽量做到易于维护、容易扩展到更多的自由度,并 且希望其动作具有较高的灵活性。在对机械手臂的控制上,要求使用合适的控制 算法使机械手臂实现更高的定位精度。并希望其控制拥有较好的系统稳定性并易 于修改控制程序,在机械手臂增加更多的自由度或者其他设备时控制系统具有良 好的扩展性。混联拓扑结构继承了串联和并联拓扑结构的优点，具有结构紧凑工 作空间占地面积比大刚度高可重构能力强等特点，可广泛应用于大型结构件高速 高精度数控加工单元中。 技术原理与工艺流程简介： 五自由度机器人，包括固定架、第一长度调节装置、第二长度调节装置、第 三长度调节装置、动平台和定位头，固定架的中间部位设置有第一铰链，该铰链 由内、外同心环构成，第一长度调节装置的上部通过所述第一铰链和其与第一铰 链构成的滑移副设置在固定架上，动平台固定安装在第一长度调节装置的末端， 可提供两转动自由度的定位头安装在所述动平台的底部，其特征在于：所述固定 架两侧对称地连接有第二、第三铰链，所述第二、第三长度调节装置一端分别与 所述第二、第三铰链相连，其另一端分别通过具有三转动自由度的铰链与构成第 一铰链的内环连接。 由 2 自由度球面并联机构和 1 条末端装有 2 自由度砖头并通过移动副与之串 接的主动支链构成的 5 自由度混联高刚度机器人，可做成即插即用的可重构模块 54天津大学科技成果选编 55 用于搭建不同形式和用途的自动化装备。Trivariant 系列机器人为三维空间内的 高精度复杂曲线切割作业、焊接作业和装配作业提供了完美的解决方案，拥有精 度佳、可靠性高、易用性强、维护成本低等优势。 技术水平及专利与获奖情况： 五自由度机器人 CN200510014459 应用前景分析及效益预测： 提出实现节点 5 坐标快速、低成本加工的创新构思，进而形成基于 CAD/CAPP/CAM 和新型工业机器人的“制模—组模—铸造—加工”数字化成套解 决方案，并成功应用于 2010 年上海世博轴阳光谷大型复杂网壳结构工程，有效 地解决节点制造成本高、工效低、周期长的技术问题，确保每个节点尺寸和角度 毫厘不差。 应用领域：装配、焊接、搬运、加工、复杂相贯线切割 技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模） 可依据客户需求，选择指定厂家的伺服电机，定制开发控制系统，并可开放 后台接口，方便用户进行二次开发和升级。 合作方式及条件：面议
天津大学
2021-04-11