本成果为自主研发的神经外科智能导航与手术机器人系统，核心包括手术规划软件、导航定向系统、机器人辅助器械定位和操作系统。 该系统能够提供开放的人工智能建模与手术规划功能，让建模与规划更加智能；提供个性化3D打印部件功能，让导航设置更简便，术中操作更安全；具有界面友好、功能强大的神经外科建模与手术规划软件，支持CT/MRI多模态图像自动配准融合、智能重建、解剖测量、手术方案设计等功能。此手术机器人可用于脑外科手术、活检、电极测量、囊肿或血肿等手术。机器臂可实现精确的术中定位，手术更加微创，并且可以连续稳定工作，降低医生疲劳程度，提高手术安全性。

抛投式微小型智能探测机器人，是一种小型机器人，2公斤以内，可以随身携带，可以以手抛、炮射、空投等方式进入灾害（火灾、地震、化学爆炸等）现场，实现危险环境的无人探测与通讯。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 应急救援人员在执行如消防侦查等具有一定危险性的救援任务时，都需要尽可能了解任务场景，然后制定指挥方案。在任务环境未知的情况下，如果让救援人员去探测现场情况，不仅难以获得准确、全面的现场信息，更重要的是可能给探测人员带来危险。采用智能侦检机器人代替人员去探测任务场景，可以通过机器人上装备的多种传感器获得完整的现场信息，还能使得救援人员在侦检过程中远离危险，提高任务执行效率，减少人员伤亡。针对不同使用场景，采用不同机器人可以满足使用需求：对于高楼或狭小型空间，可采用抛投式微小型智能探测机器人执行侦检任务；对于地面情况复杂的情况，履带式应急智能探测与救援机器人可以更好实现侦检功能。 本项目形成的产品将主要应用与消防以及应急救援行业，针对火灾现场不明状况的环境条件，尤其是充斥烟气但尚无太高温度的现场环境，研究设计适合消防救援现场信息探测与侦检的抛投式微小型智能探测机器人，通过投掷、炮射等快速部署方式布置到现场，侦测并实时回传现场救援所需信息，实现救灾现场信息的应用集成与辅助决策系统构建，切实保证消防战士施救自身安全、提高救援效率的战术目标。 抛投式微小型智能探测机器人，是一种小型机器人，2公斤以内，可以随身携带，可以以手抛、炮射、空投等方式进入灾害（火灾、地震、化学爆炸等）现场，实现危险环境的无人探测与通讯。 它可在救援人员无法快速接近或不适宜进入的事故现场，采用抛投形式实现快速部署，主动探测火灾现场情况。一方面可以替代消防人员进入不适合人类进入的事故现场，保证了人身安全另一方面，抛投快速部署也提高了灾难响应速度。 本项目中研发的三款机器人都具备对火灾现场温度、气体浓度、可见光或红外图像、视频、声音等环境信息与参数的探测与侦检能力，严格按照消防装备安全规范进行设计，满足消防现场信息探测设施快速部署、所需信息有效侦测等功能要求，特别适用于消防救援现场危险信息的实时探测与搜救任务，可以对起火点的寻找与确认、人员定位与搜救提供重大帮助。根据现场情况的具体需要，可以选择使用不同形态的机器人代替消防战士先行进入各种灾情现场、以及可能坍塌的建筑物、被火墙封锁的室内空间等救援现场开展信息侦检和搜救工作。智能机器人现场侦检实时传回的现场信息，可以有效接入消防救灾现场信息系统，通过信息的集成应用构建救援现场指挥辅助决策系统，对于保证救援人员自身安全、减少次生灾害、提升救援水平具有显著的技术支撑作用。 本项目研发的机器人技术，主要是填补了现有消防装备在复杂环境下智能化侦查能力的不足，使智能机器人技术应用与消防救援任务相结合，社会效益和经济效益价值凸显，并将进一步促进我国消防应急处理关键技术与装备的发展。

1.痛点问题 新材料的设计与研发往往面临挑战：急需的新材料难以快速筛选设计，而设计出的新材料又难以找到高效且低成本的合成配方，拥有合成配方的新材料又会面临规模化的长周期探索。根据国家工业和信息化部对30余家大型骨干企业调查结果显示，130种关键材料中，有32%国内完全空白、54%虽能生产，但性能稳定性较差、只有14%左右可以完全自给，亟需新思路来解决我国新材料研发难题。本项目着眼于新材料研发，希望通过创建目前业内空白的智能化新材料研发范式，引领行业智能材料开发自动化服务与工艺的开发。 在数字化、智能化浪潮中，国家和各行业的产业界都非常看重科研的智能化升级。通过持续的交流与调研，我们发现许多企业和研发团队目前对智能研发存在大量潜在需求，而智能研究服务与工艺的同类竞品极少。因此，清华智研将作为一家高新科技企业，以AI赋能研发（AIEmpoweringResearch&Development）为使命，组建国际顶尖水平团队，向国内引进并自主开发世界前沿的AIforScience技术，打造世界级的AI未来实验室（World-ClassAIFutureLab）。 2.解决方案 本技术为新材料研发数字化智能服务平台，可在材料研发过程中对各个尺度以及不同研发阶段下进行智能化的加速及分析服务。以各种人工智能算法为核心，如主动学习算法，图神经网络，卷积神经网络等，我们根据不同材料体系的尺度包括三大方面：1.针对分子及晶体等微观尺度的功能材料研发，设计智能化的深度学习系统。2.针对二维功能材料及其功能性器件、催化剂、膜材料等宏观尺度，设计智能化的深度学习系统。3.针对功能材料研发的表征仪器等平台尺度，设计智能化的系统解决方案。这些智能化解决方案能极大地加速新材料尤其是碳中和相关材料的研发速度，从而大大地降低研发成本与时间，为企业获得有竞争优势的科研壁垒。 自动化和人工智能助力未来智能实验室的方方面面，从样品制备（称量固体、添加液体、超声处理.等)，到合成（分配液体，控制温度，混合，测量pH值，干燥等)、表征（气相色谱，高效液相色谱，分光光度法等)，通过自动化/机器人的辅助，可以有效提高可重复性，提高信噪比，加快实验速度。通过人工智能技术，将实验数据转换为可操作的智能指导，快速浏览并利用复杂的数据，提升认知能力。 智能化研发平台 3.合作需求 拟成立公司推动该项成果的产业化进程，希望对接 1）工程化、产品化所需的资源； 2）新能源、新材料领域合作企业。

本项目在国内首次提出“跃翔一体”的机器人设计理念，创新性将跳跃结构与固定翼飞行思路结合，集飞行模块、驱动模块与仿生弹跳腿于一体。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 跳跃或飞翔等运动形式，可以获得远高于传统行走、爬行步态的运动灵活性，为使机器人具有小尺度、高集成、多模态的特点，本项目在国内首次提出“跃翔一体”的机器人设计理念，创新性将跳跃结构与固定翼飞行思路结合，集飞行模块、驱动模块与仿生弹跳腿于一体。研制的原理样机在微小尺度下实现了5倍体长的跳跃高度（0.5m）的同时，可在空中维持良好姿态、滑翔距离达到了50倍体长（5m）。

1.痛点问题 协作机器人是在共享空间中与人互动或在附近安全工作的机器人。与传统工业机器人相比，协作机器人的优点主要体现在人机共融环境中的安全性、交互性、灵巧性和智能性。这种机器人不仅性价比高，而且安全方便，能够极大地促进制造企业的发展。针对我们国家协作机器人方向，机器人关键核心部件（一体化关节、扭矩传感器、力矩电机、自适应控制器）受到国外卡脖子影响，系统软件、智能感知和决策算法储备不足，整机集成设计方面需要极大提升，因此攻破关键制约，加速智能协作机器人发展刻不容缓。 2.解决方案 本项目总体目标是实现自治友好的智能协作机器人系统。突破了“感-驱-控”一体化关节集成设计技术、分布式实时控制系统架构设计技术、高带宽自适应柔顺运动控制技术、基于机器学习的视觉感知技术，形成一批关键核心部件，包括扭矩电机、力矩传感器、一体化关节、分布式控制器和末端执行器，实现轻量化、模块化的协作机器人单臂和双臂，和围绕复杂应用场景开展应用验证。 合作需求 1）构建针对于产品打磨的专业化团队； 2）组建针对产品的专业化管理和销售团队； 3）搭建研发的实验基地和批量生产基地，以及寻求资金支持。 或者，寻找有实力的产业企业，开展技术转移。

防疫消杀机器人可自主完成建图导航，智能避障，完成消毒任务后智能充电。同时实时监控消毒流程，生成完整工作日志，保证室内卫生的消毒工作安全、高效地进行。 产品型号分为：单灯柱型、折叠翼灯柱型两种类型。 1、单灯柱型功能模块： 2、折叠翼灯柱型功能模块：

欠驱动灵巧多功能空间机器人手爪，设前端套筒和尾端套筒组成的本体，电机机座与前端套筒联接。在本体内设置滚珠丝杆：丝杆经联轴器与电机转轴传动连接，丝杆外设支撑件。与丝杆螺旋配合的螺母座后端固定有上下两条驱动块。驱动块内表面设固定的有上下两指的尾端手指，手指前端有接头；在尾端手指前端设用销柱固定于尾端套筒的更换接口；尾端手指通过接头与更换接口的卡接结构连接并实现手指更换。驱动块轴向移动推动手指实现两指尖的开合。结构简单紧凑、抓持力大、效率高、易于制作和工作可靠。实现设一个手爪更换多种手指，具有抓捕、夹持等多种功能；可同时完成空间拧螺丝、实验器材夹持及抓拿漂浮物等空间生产装配、科学实验和维修维护。

所有的净菜加工厂商仍采用人工来完成这一环节的加工，可谓是费时费力，为生产经营者带去了较大的人工成本开销，并且手工对半切也存在效率不高，规格尺寸不均等诸多问题。 一、项目进展 创意计划阶段 二、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 学号 高炜凯 机器人产业学院 2020.10/2024.6 20484116 杭海斌 机器人产业学院 2020.10/2024.6 20481112 杜陈琳 机器人产业学院 2020.10/2024.6 20446102 裴育 机器人产业学院 2020.10/2024.6 20496329 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 陈炳伟 机器人产业学院/机械设计及其自动化 教研室主任/高级工程师 智能制造 闫东旭 机器人产业学院/电气自动化 讲师 离散元法、机械优化设计 四、项目简介 随着我国经济的发展，人民的物质生活水平不断提高，人们的饮食习惯逐步向方便快捷、营养化的方向发展，在蔬菜的加工方面出现了净菜半成品菜，受到广大人民群众的欢迎。而发展食品工业的基础便是食品机械，不断地研制各种类型的食品机械才可能促进食品工业的发展和满足不断提高的人民物质的需求。 现如今，用于蔬菜清洁、削皮和切片等功能的机器已经屡见不鲜，几乎各类规模的净菜加工厂都在使用此类机械来完成对菜品的加工，但在各个生产环节中仍存在着一个不容忽视的需求，即所有需要切片的根茎类蔬菜在使用机器切片之前都需要将其对半切开，而这一环节至今尚未被食品机械生产厂商所洞察并重视，市面上尚无能够满足这一环节要求的机械，所有的净菜加工厂商仍采用人工来完成这一环节的加工，可谓是费时费力，为生产经营者带去了较大的人工成本开销，并且手工对半切也存在效率不高，规格尺寸不均等诸多问题。

由水下动力系统、视觉系统、控制系统和通信系统 等组成。其中动力系统由四个水下推进器模组、动力电池模组、电机驱动等部分 构成。视觉系统由直流无刷云台、1080p 实时视频模块、可选高清运动摄像机等 部分组成。

智能交互式上肢康复机器人在机械结构上改进了现有动力型上肢康复机器人将电机放在运动关节处造成的噪声高、体积大等不足，将电机、减速箱、离合器等动力器件放在底座内，并采用基于齿轮的中央驱动设计，在实现简化机械臂的同时能完成肘关节曲/伸，肩关节曲/伸与内收/外展的多自由度活动。在系统控制上，设计了多模态控制（语音控制、触摸控制、按键控制等）方式，使得控制更加符合人机交互控制需要，同时还设计了多种训练模式（被动训练、助力训练、虚拟现实训练等），以适用不同阶段患者的康复训练需求。针对该机器人设计的一款应用于手机