围绕以机器人代替巡视人员完成室外变电站设备日常检查的巡检工作新模 式，重点突破巡检机器人的自主导航、半自主导航、网络环境下的人机交互控制、 非接触式设备检测等关键技术，研制变电站巡检机器人系统，完成集成演示并实 现示范应用，引领特种智能机器人技术发展，为少人值班、无人值班变电站的安 全运行提供技术保障。 技术关键 1） 巡检机器人的定位、导航算法 巡检机器人的定位、导航算法是巡检机器人实现自主运动的核心技术，可提 高机器人的智能。 2） 自动返回充电技术自动返回充电技术是提高机器人工作效率，保证其自主工作的关键。 3） 网络环境下的机器人遥控技术 应用前景： 随着国民经济的快速发展，我国超高压、高压变电站的数量还将在相当长的 一段时间内保持快速增长。变电站对变电站巡检机器人的需求量将不断增大，推 广应用前景更广阔。变电站巡检机器人目前在500KV变电站已有推广应用，随 着变电站巡检机器人性能提高、功能完善、价格下降，有望进一步扩大在500KV 及以下变电站推广应用。市场及经济效益分析： 预期经济、社会效益： 在无人值班变电站中，用机器人代替人工进行日常的设备巡视，可以大大提 高变电站运行的自动化水平，达到减人增效的目的，具有显著的经济效益。以nokv的无人值班变电站为例，从定量的数据进行分析。根据重庆市电力 公司《变电站运行管理规范》的规定，无人值班变电站操作队原则上实行三班 人员一班制，其所辖llOkV变电站为5-7个时，每班至少应配备6人，其中值班 员不少于3人，以人均薪酬3万元/年计算，一年的人工薪酬至少54 (3X6X3) 万元，操作队工作用车的路油费约3万元/年，其它办公耗材等费用约1万元/年， 共58万元/年，平均下来，一个llOkV变电站基本费用(此处主要是计算操作队费 用，不包括设备调试、检修等其它生产费用)为8. 3〜11. 6万元/年。根据其主要 配置的不同，变电站巡检机器人的成本价也有所不同，大约在50万元左右，因 此，在llOkV无人值班变电站应用自动巡检机器人代替人工进行设备巡视可在 4〜6年内收回成本。同样计算，若是在220kV及以上变电站应用自动巡检机器人 代替人工，可望在4年内收回成本。此后，只需花费相对较少的费用对机器人进 行日常维护即可，与目前采用的人工巡视方式相比较而言，具有一次投资长期受 益的明显优势和经济效益。社会效益 采用变电站巡检机器人代替人员对设备进行巡视，可以提高巡检作业的水平, 提高工作效率和质量，帮助工作人员实时掌握变电站情况，及时发现潜在事故苗 头，避免事故，提高变电站安全运行水平；降低了巡检作业的危险，确保人生安 全和身体健康，保证了变电站的安全生 产。

华南理工大学焊接装备团队经过多年艰苦努力，成功开发出面向复杂水下空间环境的机器人水下焊接制造系统，在水下机器人移动平台、水下机器人焊接电源、潜水送丝装置、微型排水装置、水下视觉检测、工艺过程计算模拟、质量评价等关键核心技术取得了突破。研制的机器人水下焊接系统已在中广核等进行示范应用，可应用于强核辐射环境水下焊接与在役修复，水下焊接制造过程稳定，焊缝成形美观，焊接接头质量优良。通过产学研用合作，部分核心技术已在国内焊接设备上市公司等进行技术转化。 相关研究成果已申请国际PCT 5项、国家专利81件（发明42件），软件著作权登记21件。研究工作被科技日报作为35项卡脖子技术之一（第28项）进行了重点报道，人民网、新华网、中国新闻网等主流媒体都做了相关报道。 党中央、国务院高度重视海洋经济发展，作出了建设海洋强国的重大战略部署。机器人水下焊接制造技术不仅可以满足海洋资源开发装备现场制造、在役修复的需要，还可以提升特种舰船以及海洋维权装备在恶劣环境下的自动化维保能力，也能够应用于核电站强核辐射环境应急事故紧急修复处理。水下机器人焊接制造技术是科技日报重点报道的35项卡脖子技术之一。 总体技术方案 电站现场机器人水下焊接实验

一种用于球型和圆拄型油罐和农药罐等各种密闭容器的清理修补机器人。本项目针对石化等行业目前存在的球型及圆柱型两种主要的油罐容器类型，研究开发了极坐标及圆柱坐标油罐清洗机器人。这两种机器人工作空间完全适合直径5米左右的球型及圆柱型油罐的内部形状，通过电脑编程可适应更多的内部型腔；在机器人手臂末端的夹持器上可更换液体喷头或旋转刷头，从而实现化学清洗或机械刷洗或修补；机器人本体采用开伸缩式折叠结构，收缩可适应罐顶人孔口径（500mm），进入油罐内部后，可展开(工作直径达5000mm)，刷头工作接触压力和清洗空间半径可进行调节。 机器人特点：机构小巧灵活、清洗效果好效率高、成本低。

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。

1. 痛点问题 空间能力指人类利用对形状和空间位置的基本理解、记忆、推理和生成物体间空间关系的一种能力，对科学、技术、工程和数学学科发展具有重要作用。现有针对儿童空间能力提高的训练方式主要包括通过特定的练习或者阅读文档对个人进行训练，以及通过给个人提供注重空间能力发展的课程进行训练。由于测试阶段与训练阶段任务非常相似，这两种训练方式对空间能力的提升十分有限，且不具有通用性，无法通过有效训练，将被训练技能上得到的提高迁移至未经训练技能。 2. 解决方案 模块化机器人可以根据环境和任务的不同自适应的改变自身构型，设计精巧、灵活度大，是一种训练儿童空间能力的理想物理实体。本成果提出了一种模块化机器人内部结构优化方法，自动计算模块内部元件优化的排布方式。算法构建了具有结构强度、空间利用率、装配复杂度三个参数的能量函数，通过模拟退火算法得到能量函数的最小值，即为排布算法的最优解。此外，设计制造了一种自重构机器人单元模块，具有结构简单、成本低廉的优点，降低了安装和拆卸的难度。由该模块组成的模块化机器人能在不同构型间自动转换，并在不同构型下进行运动。 合作需求 寻求与机器人、儿童/青少年教育等行业公司合作，对产品进行推广，普及机器人教育，提升大众对机器人的认知，把机器人作为教学的内容给到学生和老师，为幼儿园、K12甚至高校、研究院输入相关课程解决方案。使用人工智能+互联网+教育的模式，提供机器人设备及线上教学课程，帮助用户提升空间能力，共同推动机器人在少年儿童教育产业的发展。

本发明公开了一种可穿戴式上肢康复训练机器人装置，包括肩关节、上臂、肘关节、前臂、腕关节和手掌。本发明机器人装置有 8个自由度，用来模拟人的上肢关节自由度，康复训练中能够提供较多的活动度，使人体上肢的主要关节都能得到辅助训练；采用可穿戴式结构，结构简单，重量轻，能穿着于患者身上，舒适性好，并且直接作用于患肢，因此训练的针对性强，效果好。多自由度的结构设计，可以满足多种控制方式，可以辅助患肢进行单关节运动和多关节复合运动的康复训练，达到辅助完成患者的日常生活需要的目的。

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

1.痛点问题 智能机器人能够代替人类执行各类任务，有潜力成为最为重要的一股社会生产力。近年来，以人形机器人为载体的通用智能机器人成为了全球机器人行业所关注的热点，由于其具有人形的躯体，使得它有潜力代替所有人类工种。然而大多数目前的人形机器人产业化方案存在一定的问题，大部分现有人形机器人采用传统的驱动与关节完全对应的排布方式以及位置控制模式，这种方案使得机器人结构转动惯量大且依赖高精度传感器，导致其动态性能差且成本高昂。 2.解决方案 本成果提出了一种新型人形机器人及其腿部结构设计。其一，提出独特创新的跨级连杆腿部结构，将所有腿部关节驱动集中到机器人质心附近，极大地降低了转动惯量，提高了机器人的性能；其二，选用新型轻质材料如高强度轻质铝合金、高强度碳纤维等，并重新设计机械结构，减轻了机器人重量，而不影响整体结构的强度；其三，该设计基于力控高扭矩低减速比本体驱动器，具备极高的动态性能并降低成本。 3.合作需求 1）办公及生产场地； 2）合作伙伴：包括工厂、物流中心、住宅、酒店行业在内的应用合作伙伴。

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。

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