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随着现代生产生活方式的快速发展，在电子、食品、医药、日化和新能源等行业中，对体积小、重量轻的产品进行封装、包装及分拣等高速无污染作业的需求日渐旺盛。由于具有一定的通用性和适应性，工业机器人成为此类作业中保障质量、提高效率和降低成本的核心装备，尤其是高速并联机器人因速度和动态特性的优势而备受青睐。无需高精密减速器的结构特性，也决定了高速并联机器人在中国有极大的创新和发展空间，与此同时，多样化复杂生产工况也对机器人系统的本体设计、视觉感知、运动控制和多机协同等核心技术及其集成提出新的挑战。 本项目历时多年，攻克高速多并联机器人协同作业系统的多项关键技术，并成功研制了满足高效生产的国产化成套装备，达到国际先进水平。

项目成果/简介:随着现代生产生活方式的快速发展，在电子、食品、医药、日化和新能源等行业中，对体积小、重量轻的产品进行封装、包装及分拣等高速无污染作业的需求日渐旺盛。由于具有一定的通用性和适应性，工业机器人成为此类作业中保障质量、提高效率和降低成本的核心装备，尤其是高速并联机器人因速度和动态特性的优势而备受青睐。无需高精密减速器的结构特性，也决定了高速并联机器人在中国有极大的创新和发展空间，与此同时，多样

  在国家自然科学基金、863计划的资助下,面向生物医学工程的微操作机器人系统,在系统设计与实现、显微图像处理与深度辨识、超微量定量注射等方面取得了数项原创性研究成果,获天津市技术发明一等奖和国家技术发明二等奖。该系统中的相关技术获得多项专利成果,ZL200510016296.7:基于显微图像处理的微操作工具深度信息提取方法及装置,Z1200410018840.7:微量注射自动控制统,ZL031299245:全数字细分型高精度步进电机控制器,zL97121702.5:用于生物医学工程的微操作机器人.    在国家863计划重点项目资助下,该微操作机器人系统已经进入生命科学领域的示范性应用和产业化阶段,主要应用领域包括显微注射、显微切割、病理分析等。    基于微操作机器人的数字切片扫描系统,是针对生物医学切片数字化这一应用目标所构建的自动化微操作系统。通过扫描拼接的方式,将物理切片扫描生成数字图像,可获得原始切片在各种倍数物镜下的所有信息,通过计算机进行显示和操作,模拟真实显微镜下的观察过程。数字切片突破了显微镜视野范围限制,使用户以更全面地观察切片而不丢失细节;易于检索和快速浏览;便于存储和网络信息交流,特别适合于医学的远程诊断和会诊,以及实验教学;可整合资源、节省资金,对于一些难以取得的切片,可通过数字化实现共享,而不用担心由于切片破碎、褪色造成的问题。    该系统的主要技术特点包括:    微米级运动精度的手自一体的电控显微镜载物平台;    高度并行的数字切片扫描策略,20分钟内完成1厘米x1厘米大小的数字切片生成;    海量影像数据存储和检索策略,可实现切片的平滑浏览、无级放缩;    便捷、高效、友好的操作模式设计,系统具有很强的易用性    该系统结构及性能指标:    1.电动载物平台规格参数:      行程:86mmx86mm      重复定位精度:±2um      最小步距:10um      最大运动速度:2000um/s      最小运动速度:1.4um/s      平整度:5um      测角精度:±2arc/s   2.数字切片扫描软件性能及特点:      采用连通区域优先的融合轨迹规划算法,图像融合效果佳;      摄像参数灵活可控,白平衡、曝光、对焦,可采用软件托管的自动控制同时支持手动设置;      支持预设摄像参数,并可按物镜倍数进行分组预设,更换物镜后,可直接调用相应的预设参数;      精确控制微动平台运动定位,重复定位精度达到±2μm;   3.数字切片浏览软件性能及特点:      可对超大图像进行快速加载,并可流畅浏览数字切片。      可拖动浏览,可使图像跟随鼠标移动;      实时标记局部图像的相对位置,实现缩略图辅助定位;      图像逐级放缩,不损失画质;      可对自选的局部标定区域进行测量,测量精度±0.3μm;    物理切片的数字化,开启了针对病理信息数字化处理的大门,借助于显微图蒙处理技术,可以广泛地应用在病理分析、远程医疗诊断、科研教学等诸多以切片为研究目标的在生物医学领域。    我国,随着数字化切片在医学与生命科学领域的日益普及,显微切片自动扫描系统的需求量将逐年扩大。目前,该系统样机已经研制成功,正在进入市场营销阶段。国内外物医学领域同类产品,主要面向大型医疗机构和研究所,一般价格都在40万元人民币以上。基于微操作机器人的数字切片扫描系统,由于具有全部自主知识产权,可以大幅度降低成本,有效打开中低端市场的主导产品。    本项目可极大地降低数字化切片技术的应用门槛，使此项技术在基层医疗单位得到更好的推广应用，促进我国病理切片数字化管理和共享利用水平的提高，有效提升医疗诊断的服务水平，可生产良好的经济效益和社会效益。

2014年3月，天津大学自主研发的微创外科手术机器人系统“妙手S”在中南大学湘雅三医院成功为三位患者进行了胃穿孔修补术和阑尾切除术，标志着该研究成果正式进入临床试验阶段。 “妙手S”手术机器人突破了人手的极限，机械手臂可以360度自由旋转、摆动，手术操作更为精细、准确。进入人体内部的探视镜头突破了人眼的极限，可以将手术视野放大数倍甚至数十倍，先进的三维成像技术使手术定位更为精确。机器手臂的虚拟力触觉反馈能力能够将手术过程中患者的触觉传递给操作医生，随时调整、制定精确的手术方案。医生只

系统地研发和掌握了智能自主机器人高精度运动控制、环境感知与地图构建、多视角目标识别与跟踪、自主定位、导航和路径规划、仪表智能识别以及自动报警、高效人机交互等核心技术和整套系统集成能力。 一、项目分类 重大科学前沿创新 二、成果简介 系统地研发和掌握了智能自主机器人高精度运动控制、环境感知与地图构建、多视角目标识别与跟踪、自主定位、导航和路径规划、仪表智能识别以及自动报警、高效人机交互等核心技术和整套系统集成能力。主持研制的铁路牵引变电站巡检机器人实现工程化，在西成客专成功、北京地铁试运行并辐射到地铁牵引供电、动力发电等设施的安全监控与运营维护和智慧农业应用。铁路变电所智能机器人巡检系统主要由智能巡检机器人、铁路变电所智能机器人监控中心、数据的智能处理和机器人充电房等部分组成，具备完全的自主知识产权;具有与铁路牵引供电SCADA系统无缝连接功能，是引领无人值守牵引变电站新模式的核心装备之一，该机器人系统解决了铁路变电站巡检自动化程度低，人工劳动强度大的问题，同时谱系化该机器人可为城市轨道变电站巡检提供新模式。

南开大学机器人与信息自动化研究所从1992年开始研制用于生物工程的微操作机器人系统，完成国内第一台样机，此后的系列样机，均取得较好的应用效果。此项成果于1999年获得国内最早的微操作机器人系统整体发明专利，并于2001年12月获2000年度天津市技术发明一等奖，2003年3月获2002年国家技术发明二等奖。近年来，针对我国在生命科学研究中对自动化精密仪器与设备的迫切需求，在已有研究成果的基础上，机器人所致力于开发“面向批量细胞转基因及克隆操作的显微注射系统”，该系统具有显微镜全局视野

在国家自然科学基金、863计划的资助下，面向生物医学工程的微操作机器人系统，在系统设计与实现、显微图像处理与深度辨识、超微量定量注射等方面取得了数项原创性研究成果，获天津市技术发明一等奖和国家技术发明二等奖。该系统中的相关技术获得多项专利成果，ZL2005 1 0016296.7：基于显微图像处理的微操作工具深度信息提取方法及装置，ZL2004 1 0018840.7：微量注射自动控制系统，ZL03 1 29924.5：全数字细分型高精度步进电机控制器，ZL97121702.5：用于生物医学工程的

该项目属于自动化技术领域。它为863计划中的型号研制任务“精密装配机器人（JZR）”提供了一套实用的视觉系统，应用该系统与其他传感器配合，使机器人能完成小型机电产品的装配作业，能实现装配过程的插入、拧紧等典型动作。该成果还可以应用在工业、国防、医学等其它相关领域。该系统在硬件体系结构、软件系统、识别方法等研究方面有重要创新，填补了国内空白，其主要技术指标已

项目简介 机器视觉技术是一门涉及人工智能、神经生物学、计算机科学、图像处理、模式识 别等诸多领域的交叉学科，其主要用计算机来模拟人的视觉功能，从客观事物的图像中 提取信息，进行处理并加以理解，最终用于实际检测、测量和控制，目前已经广泛应用 在工业和民用领域中。 三维全景视觉检测技术是近年来机器视觉领域研究的热点之一，目前在视觉监控领 域、机器人定位、机器人视觉伺服控制等方面得到了应用。现阶段全景视觉检测技术主 要围绕运动系统的定位、伺服速度和精度开展研究，江苏大学先进制造与现代装备工程