一、项目简介 随着科技进步和社会需求的发展，机器人手/臂除了工业生产，也越来越多用于服务人类的其它各个领域，这必然会使机器人承担比工业中更加多样的操作任务，面临更加多变的工作环境。因此，国内外对非结构自然环境下、具备自主操作能力的机器人的研究十分重视。当前，具备视觉感知能力的机器人已被公认为机器人发展的主流趋势，将视觉与机器人操作相融合，是对人类行为的模拟，由此产生的视觉伺服控制方法为机器人自主操作能力的实现带来了新的思路，代表了机器人的先进控制技术，也是促进机器人智能化发展的一个重要驱动。可以预见，未来的视觉系统将会成为机器人名副其实的眼睛，视觉伺服技术在机器人自主操作中将具有不可替代的作用。 视觉伺服利用视觉传感器提供的环境信息对机器人运动进行实时反馈控制，涉及机器人机械几何设计、运动学和动力学、自动控制理论、计算机视觉图像处理和摄像机标定等,是智能机器人领域中具有重要理论意义的研究课题之一。迄今为止，机器人手/臂的视觉伺服方法在太空遥操作、机器人手术、水果采摘、工业装配、焊接、抓取以及微操作等方面得到越来越多的应用。然而，现阶段可实际应用的方案主要面向特定的标定环境、模型参数已知，机器人操作是编码定式的，不具备模型未知条件下的自主操作能力，特别是当面向未来的刚-柔-软体共融机器人时，其柔型结构造成的运动模型及参数的变化与不确定性，必然使现有确定模型的研究方法失效。因此，无模型（目标几何模型，手眼标定模型，机器人运动模型）、非结构环境下的自适应操作对机器人提出了新挑战，是机器人手臂(尤其柔型手臂)视觉伺服控制研究的难点与前沿问题，不断深入对非结构环境下、无模型的机器人手/臂视觉伺服控制的研究具有重要的理论和现实意义。 在非结构自然环境下使机器人像人一样协调自适应操作是当今机器人研究领域的一项尚未实现但又令人感兴趣的研究工作。从理论上看，非结构自然环境下实现机器人柔性操作，就当前研究依靠单一的控制器设计是困难的。因此，本项目借鉴人的手眼协调操作是自适应学习过程，涉及智能进化和行为优化，将随机动态规划理论，结合约束规则与最优化控制，探索一种变参手眼关系，实现机器人在非结构自然环境下的自适应操作。 二、前期研究基础 研究团队一直致力于机器人视觉反馈控制的研究。在基础理论研究上，针对无标定视觉伺服控制方案与设计，均提出了一些新型方法，有扎实的理论基础和知识积累，并不断跟踪和深入在无模型视觉伺服控制的方面研究和前沿问题。目前，已经着手在无模型视觉伺服的可靠性、稳定性控制方面做了充分的探索工作：针对机器人无标定全局稳定操作问题，研究了一种鲁棒卡尔曼滤波(RKF)合作Elman神经网络(ENN)的全局稳定视觉伺服控制方法；提出了一种基于网络辅助尔曼滤波状态估计的无标定视觉伺服方法，提高伺服系统的鲁棒性。同时，立足机器人发展前沿，建立了多模特征深度学习抓取系统，在无结构环境下实现了机器人智能抓取与定位。 已发表的与项目相关的主要论文有： [1] 仲训杲,徐敏,仲训昱,彭侠夫.基于多模特征深度学习的机器人抓取判别方法.自动化学报,2016,7(42), pp:1022-1029. (EI) [2] Xungao Zhong, Xunyu Zhong and Xiafu Peng. Robots Visual Servo Control with Features Constraint Employing Kalman-Neural-Network Filtering Scheme. Neurocomputing, 2015, 151(3), pp:268-277 (SCI)  [3] Xungao Zhong, Xunyu Zhong and Xiafu Peng. Robust Kalman FilteringCooperated Elman Neural Network Learning forVision-Sensing-Based RoboticManipulation with Global Stability. Sensors, 2013, 10(13), pp:13464-13486. (SCI) [4] Xungao Zhong, Xiafu Peng, Xunyu Zhongand Lixiong Lin. Dynamic Jacobian Identification Based on State-Space for Robot Manipulation. Applied Mechanics andMaterials, vols. 475-476 (2014)pp: 675-679.(EI) [5] Xungao Zhong, Xiafu Peng, Xunyu Zhong and Xueren Dong. Multi-Channel with RBF Neural Network Aggregation Based on Disparity Space for Color Image Stereo Matching. IEEE 5th International Conference on Advanced Computational Intelligence (ICACI), 10(2012) PP:620-625. (EI) [6]XUNGAO ZHONG, XIAFU PENG, XUNYU ZHONG. NEURAL-BAYESIAN FILTERING BASED ON MONTE CARLO RESAMPLING FOR VISUAL ROBUST TRACKING. Journal of Theoretical and Applied Information Technology, 2013, 2(50), pp: 490-496. [7] Xungao Zhong, Xiafu Peng and Xunyu Zhong. Severe-Dynamic Tracking Problems Based on Lower Particles Resampling. TELKOMNIKA Indonesian Journal of Electrical Engineering. 2014, 12(6), pp:4731-4739. [8] Xunyu Zhong, Xungao Zhong and Xiafu Peng. Velocity-Change-Space-based Dynamic Motion Planning for Mobile Robots Navigation. Neurocomputing. 2014, 143(11), pp:153-163. (SCI) [9] Xunyu Zhong, Xungao Zhong, Xiafu Peng. VCS-based motion planning for distributed mobile robots: collision avoidance and formation. Soft Computing,2016,5(20), pp: 1897-1908. (SCI) [10] 仲训杲,徐敏, 仲训昱, 彭侠夫. 基于雅可比预测的机器人无模型视觉伺服定位控制, 控制与决策, 已在线发表, 2018. [11] 仲训杲,徐敏, 仲训昱, 彭侠夫. 基于图像的机器人非标定视觉反馈控制全局定位方法, 厦门大学学报(自然科学版), 已录用, 2018. 三、应用技术成果 （一）基于多模特征深度学习的机器人抓取判别 研究了多模特征深度学习及其在机器人智能抓取判别中的应用，该方法针对智能机器人抓取判别问题, 研究多模特征深度学习与融合方法. 该方法将测试特征分布偏离训练特征视为一类噪化, 引入带稀疏约束的降噪自动编码 (Denoising auto-encoding, DAE), 实现网络权值学习; 并以叠层融合策略, 获取初始多模特征的深层抽象表达, 两种手段相结合旨在提高深度网络的鲁棒性和抓取判别精确性. 实验采用深度摄像机与 6 自由度工业机器人组建测试平台, 对不同类别目标进行在线对比实验. 结果表明, 设计的多模特征深度学习依据人的抓取习惯, 实现最优抓取判别, 并且机器人成功实施抓取定位, 研究方法对新目标具备良好的抓取判别能力. （二）无标定视觉伺服解决方案及其机器人操作应用 研究了无标定视觉伺服方法及其在机械臂任务操作中的应用。首先提出视觉伺服目标：假设机器人或者摄像节的模型参数未知或者部分未知，视觉伺服的目标是使用摄像节作为传感器，引导机械臂运动，使当前图像特征收敛到期望图像特征，从而完成定位或者跟踪的任务。 手眼协调关系描述。关节图像雅克比矩阵定量描述了机械臂关节变化引起图像特征变化，它是关节-图像映射的局部线性化矩阵。 建立图像雅克比的在线估计器。将关节图像雅克比矩阵的每一个元素作为辅助系统的状态，建立辅助系统的状态方程；摄像机提取到的图像特征作为测量值，建立辅助系统的观测方程。根据Kalman滤波器理论，我们设计了对关节图像雅克比的在线实时估计算法。 构建基于图像矩的目标函数。为了避免传统的基于点特征的缺陷，例如点特征的标记、提取与匹配过程复杂且通用性较差问题。构建基于图像矩的图像特征向量完成视觉伺服任务，来提高视觉伺服系统的稳定性和可靠性。 四、合作企业 厦门万久科技股份有限公司是一家集销售、软件研发、技术服务、加工技术整合为一体的高新技术企业。目前公司的经营范围涉及CNC软件开发及数控系统销售、CNC控制零件销售及专业维修；工艺优化、机台升级与技术改造、工程配电与软件优化、专用机控制系统开发、多轴机的设计与开发、机台精度检测与校正优化服务等。公司是国际知名生产制造企业——富士康的产品供应商和技术服务商。    

"该成果获2017年度国家技术发明奖二等奖（通用项目）。(1)创立了快速道路交通安全状态辨识事故风险预警方法体系。 (2)提出了事故前兆的快速道路交通安全分析与多目标优化设计方法。 (3)研发了基于速度引导的快速道路交通安全主动调控技术。 建立了快速道路交通事故前兆特征的表征与识别方法，系统解析了交通事故风险形成机理及演变规率，提出了快速道路交通安全状态类归与主动辨识技术，构造了快速边路交通审故风险主动预警技术。提出了事故前兆特征的快速道路交通安全分析技术，研制了事故前兆特征的交通事故风险分析与优化设计软件，研发了快速边路出入交通冲突仿真快速提取技术，提出了综合考虑效率、安全、环境和能耗的快速道路典型节点交通设计多目标协同优化技术。某于交通安全影响系数构建了常用车速管控设施综合优化技术，提出了不利天气条件下快速道路限速值优化设计技术，构建了面向安全增强、效率提升和多目标协同优化的可变限速控制和系统搭建技术。 "

本发明公开了一种带可控风门的多风扇冷却模块及控制方法，包括散热器、安装框架、减震支架、可控风门、导风罩、电子风扇和控制器ECU。车辆高温季节低热负荷运行工况时，通过调节可控风门的开度，可使得多风扇冷却模块的冷却效率明显提高，本发明实施案例中提高幅度为6.5％～17.7％。车辆在低温季节运行时，调节可控气门的开度，避免车辆被过度冷却，进而避免车辆耗油过高。

本发明涉及汽车能量回收，旨在提供一种汽车制动能量回收装置及其分段控制方法。该装置包括超级电容和电机、低压端电流表、双向Buck-Boost变换器、高压端电流表、PWM控制器、低压端继电器和高压端继电器；低压端继电器和高压端继电器均为单刀双掷开关，包括动触点、第一静触点和第二静触点；低压端电流表设于超级电容与低压端继电器的动触点之间，高压端电流表设于电机与高压端继电器的动触点之间；各设备分别通过信号线连接至PWM控制器。本发明可直接用于现有电动汽车和油电混合动力汽车上，提高其制动能量回收的效率、增加节能效果、延长其续驶里程。

本项目科技成果可以有效解决大跨度或多高层民用、商用或工业用途筑结构物中的振动问题，振动类型可以是由地震和风等环境荷载诱发的结构振动，也可以是由电机和旋转机械等工业设备引起的建筑物振动反应。科研项目“多高层建筑地震反应的消能与控制”系国家重点科技项目（攻关）计划专题，课题编号 101-9914006-3，由国家计委下达。本项目是在日本、美国和新西兰等地震多发国家近十年来广泛关注的技术，随着经济的发展在我国也备受重视。其基本思想是使被设计的建筑物在使用期间符合基于三个水准即“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设防目标的要求，实质是强调满足生命安全和损坏控制这样两个设计目标，但是解决的手段依靠的是包括消能减震技术在内结构控制技术。本项目的研究内容以被动控制技术为主，开发了包括挤压型铅合金阻尼器和弯剪型铅合金阻尼器在内的各种工程实用的阻尼器。项目研究成果 2007 年获华夏建设科学技术一等奖（建设部，获奖年度为 2006 年），其中的弯剪型铅合金阻尼器获国家发明专利。

本发明提供一种高比例风光储接入配电网多模式自适应控制方法，所述方法包括：获取光伏输出有功功率Ppv、风机发电输出功率Pwd、负载有功功率Pl、光伏输出电压Upv、光伏输出频率Fpv；根据光伏输出有功功率Ppv、风机发电输出功率Pwd、负载有功功率Pl、光伏输出电压Upv和光伏输出频率Fpv按照预设条件自适应地选择恒定功率跟踪控制模式、电网电压频率辅助控制模式、主动离并网控制模式和储能辅助并网控制模式中的一种对电网进行控制。本发明提供的高比例风光储接入配电网多模式自适应控制方法，通过根据电网的不同运行状态，选择相应的控制模式，使电网出现故障时能够平滑的切换控制模式，避免了停机，使操作电网时更加平稳，提高了电网的可靠性和安全性。

本实用新型公开了一种浮筒起落自闭控制截流管道流量的截流井，包括：井壁、截流管道、浮筒、溢流管道、合污管道；采用浮筒在水面漂浮时与截流管道接触到面积控制溢流井内截流流量的大小，实现在低水位时污水全部从截流管道内流出；在高水位时浮筒逐渐堵住截流管道的端口，直至截流管道完全堵上，污水从溢流管道中流出，排放到河流中。因此，本实用新型所提出的溢流井，结构简单、制造容易、成本低廉、无需电力、无需任何精密设施、完全由水力自动控制浮筒与截流管道的间隙，截流管道出流流量最小可以达到零，且在使用过程中基本不需要维护与管

本实用新型公开了一种测试位置控制精确的水下光源测试装置，包括水池、第一行车系统、第二行车系统、灯源系统、检测系统；所述第一行车系统、第二行车系统安装在水池上，可实现左右、前后、上下方向的移动和水平方向上的旋转；所述灯源系统固定在第一行车系统上，所述检测系统固定在第二行车系统上，灯源发出亮光，照射到检测系统上，以此来检测灯源性能参数。本实用新型所用水池水的特性稳定，波动小，测试环境稳定，通过行车系统保证了灯源系统和检测系统可以在三个自由度移动和水平方向上转动，每个自由度的位移坐标均可以精确到1mm，转动角度精确到0.1°，灯源系统和检测系统的水密装置可以实现在水下进行灯源的性能测试。

汽车用合金钢/中碳钢大方坯高温力学性能及断裂机理研究：(1)进行45、40Cr、40Mn2、42CrMo、20CrMnTi等5个钢种连铸坯的高温热延性及强度性能实验及分析；(2)对5个钢种连铸坯试样的断口形貌进行扫描电镜分析；(3)研究5个钢种连铸坯在不同温度区间的脆性断裂机理。 汽车用合金钢/中碳钢大方连铸坯凝固过程研究：(1)凝固过程数值模拟，(2)工艺参数对铸坯凝固过程的影响：①钢水过热度、拉坯速度、比水量等对铸坯凝固过程的影响。②过热度与拉坯速度的匹配关系、比水量与拉坯速度关系。③铸坯温度场与凝固坯壳厚度的变化规律。 汽车用合金钢/中碳钢大方坯连铸二冷系统优化研究，结合二冷配水优化计算结果与石钢连铸机的实际情况，按照均匀冷却原则，进行大方坯连铸二冷系统的优化设计。(1)建立二冷配水模型，得出5个钢种、2种坯型（300mm×220mm和220mm×180mm）10种工况的二冷区最佳水量分布与最佳拉速的关系。结合过热度变化对二冷水量影响，建立二冷配水模型：Qi=A×V2+B×V+C+D×(ΔT-25)；(2)优化二冷配水制度；(3)设计合理的二冷系统。 汽车用合金钢/中碳钢大方连铸坯冷却控制软件研制：(1)运用射钉法测定连铸坯凝固坯壳厚度，并结合现场测量铸坯表面温度，对所建模型进行了双重验证。实验表明，所开发模型具有良好的实用性和可靠性。(2)根据大方坯连铸凝固传热数学模型，应用Borland Delphi 7.0 编程软件开发大方坯连铸冷却控制计算机模拟软件。该软件既可以在冷却水量一定条件下计算铸坯的温度场分布，又可以在铸坯目标表面温度条件下计算所需冷却水量，为铸坯质量精确控制提供重要的依据。 项目实施后，铸坯等轴晶率达30％以上的炉次比提高了36％；钢材低倍合格率由90.07％提高到98.20%，铸坯外观合格率由99.7％提高至99.9％，3年的直接经济效益1954.73万元。 该项目获得2006年获得河北冶金科学技术一等奖。相关研究内容登记计算机软件：汽车用钢大方坯连铸二冷控制计算机模拟软件（软著登字第BJ7314）和大方坯结晶器温度场模拟计算软件（软著登字第BJ7373）。 本项目对于国内外钢厂生产连铸坯质量的改善，具有广泛的借鉴意义，已推广至石钢炼钢厂转炉车间的3台方坯铸机、莱钢特钢大方坯铸机、兴澄特钢大方坯铸机、邯钢三炼钢新板坯铸机和新余钢厂板坯连铸机上，应用前景广阔，社会效益显著。

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