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一种自重构模块化机器人设计方法
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。
清华大学
2021-11-23
一种可穿戴式上肢康复训练机器人装置
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。
华中科技大学
2021-04-14
一种基于机器视觉的浮法玻璃缺陷在线检测装置
本发明公开了一种基于机器视觉的浮法玻璃缺陷在线检测装置。光源为红色发光二极管，光源柜位于被测玻璃下方，光源柜顶部狭缝与玻璃的行进方向垂直。摄像机组位于被测玻璃上方，控制柜内设置有客户机组、工业交换机和信号滤波器。客户机组设置有 n 台带图像采集卡的客户机，客户机分别与摄像机组中的摄像机连接，信号滤波器分别与光电编码器和各客户机相连，光电编码器安装在被测玻璃上。打标机位于被测玻璃的上方，打标机与服务器相连，服务器控制打标机工作，并将缺陷信息录入产品缺陷数据库，并输出统计报表。本发明装置能够对浮法玻璃生
华中科技大学
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
一种具有储能效应的仿生四足机器人
一种具有储能效应的仿生四足机器人，属于仿生机器人领域，对现有仿生四足机器人的刚性脊柱进行改进。本发明由前躯干、后躯干、脊柱以及前左腿、前右腿、后左腿、后右腿组件构成，前后躯干分别与脊柱前后两端连接，脊柱能够带动前躯干相对后躯干转动；前左腿、前右腿、后左腿、后右腿组件的结构相同，分别连接于前、后躯干的左右两侧。本发明在前后躯干之间增加了脊柱，整体外形与实际的四足生物更接近，行走时前后躯干通过脊柱的上仰或下俯摆动，能使前后步距更大，提高了机器人行走速度；还可以减小机器人与地面碰撞时的能量损失，提高运动稳
华中科技大学
2021-04-14
一种具有储能效应的仿生四足机器人
一种具有储能效应的仿生四足机器人，属于仿生机器人领域，对现有仿生四足机器人的刚性脊柱进行改进。本实用新型由前躯干、后躯干、脊柱以及前左腿、前右腿、后左腿、后右腿组件构成，前后躯干分别与脊柱前后两端连接，脊柱能够带动前躯干相对后躯干转动；前左腿、前右腿、后左腿、后右腿组件的结构相同，分别连接于前、后躯干的左右两侧。本实用新型在前后躯干之间增加了脊柱，整体外形与实际的四足生物更接近，行走时前后躯干通过脊柱的上仰或下俯摆动，能使前后步距更大，提高了机器人行走速度；还可以减小机器人与地面碰撞时的能量损失，提
华中科技大学
2021-04-14
一种新型人形机器人及其腿部结构设计
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。
清华大学
2023-01-03
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