为应对核生化恐怖威胁以及保障核电站的运营安全，迫切需要研制一种适应各种复杂环境、高度机动灵活、远程控制距离远、现场可迅速展开并具有一定应急处理能力的小型核化探测遥操作机器人。 小型核化探测遥操作机器人主要由（1）机器人本体、（2）小型四自由度机械臂、 （3）遥操作控制箱三部分组成。机器人自身配有姿态传感器，GPS定位和激光雷达，结合摄像头的图像信息，可以将机器人周围的环境情况回传给操作人员，使得操作人员可以根据现场情况对机器人的行动进行决策，如图所示。

项目背景及意义 国内外反恐排爆形式日趋严峻，一系列的恶性暴恐事件，对社会和国家造成重大损失。因此，研发专用于爆炸环境的应急处置特种机器人，代替人进入有爆炸可疑物的危险场所中，通过场外人员的遥操作实时控制，完成对现场的搜索、探测和对可疑物的处理，减少排爆人员的伤亡。研究基于遥操作技术的排爆机器人操作方法，提高机器人的操作性能，增加排爆的成功率。同时，机器人的研制将带动相关行业领域自主创新和技术进步，提升我国排爆机器人装备在国际市场的核心竞争力，推动经济转型升级。 项目展示及介绍 本单位开发的遥操作排爆机器人由两部分组成：实物样机和控制系统，样机由机械臂、运动平台、控制箱组成；控制系统由操作人员的控制端和车载机械臂的执行端组成。样机机械臂由4+1个自由度组成，用于完成可疑爆炸物的抓取；履带型移动平台保证排爆机器人可以安全可靠到达操作环境，控制箱是控制排爆机器人各关节的“手柄”，通过控制面板上的旋钮、按键等控件完成排爆任务。排爆机器人样机是躯干、控制系统是大脑、控制方式是思维策略、通讯方式是神经，其中控制系统是本设备的研究重点。 本套设备选用国产控制器作为控制端和车载端的控制核心；选用无线通讯设备保证机器人可以在距操作者八百米仍可以正常工作；选用推杆和旋钮保证操作简便，控制可靠。使用上位机软件进行程序编写，通讯和控制方式主要是串口和CAN。 项目特点： 遥操作控制 排爆机器人采用的遥控操作方式，由操作人员在远端控制台控制机器人执行相关排爆操作，然后控制信号经远距离无线通讯系统传递给机器人机载接收机，进入控制器，控制机器人本体的机构运动，通信内容包括数据、视频、音频信息。 遥操作技术将排爆人员从危险的环境中解放出来，对于保护排爆人员人身安全具有重要意义。遥操作技术克服了传统线缆操作的局限性，可以保证一定的数据穿透能力。 多传感器信息融合 排爆机器人的工作环境较为恶劣现场非传统结构化已知空间，在机身及机械臂上安装了较多的传感器，用于检测机体及外部环境信息。融合多传感器采集到的信息，无损、安全传送给远端操作人员，为操作人员提供准确可靠的现场信息。提高排爆的成功概率。 排爆机械臂运动控制研究 此部分研究主要包括排爆机械臂运动学及动力学特性分析、排爆机械臂运动控制算法研究等。此部分的研究难点在于机械臂逆运动学的实时分析和多自由度机械臂末端运动的精确控制。 主要技术指标：

突破了人机交互遥操作机器人的力感知、力反馈、力控制三大关键技术，研制成功人机交互遥操作的关键支撑设备，填补了国内空白。

工业机器人是一套自主研制的机器人设备，具有两个四个自由度的关节臂，采用视觉的方式跟踪流水线上目标物，利用四指夹具通过驱动机械臂准确的抓取目标物，将流水线上的产品进行装箱的操作。目前福建已经有一家公司已经采用了本套设备进行产品加工。操作流程主要包括备料、取料、放料、取件、放件。使用工业机器人可以降低废品率和产品成本，提高了机床的利用率，降低了工人误操作带来的残次零件风险等，其带来的一系列效益也十分明显。

西安科技大学自 2006 年起在国家自然科学基金、陕西省自然科学基金等项目的资助下开始煤矿救援探测机器人的研发工作，研发适用于爆炸、塌方等矿难复杂环境下参与救援的煤矿救援探测机器人，目前已研制出六履带四摆臂探测机器人和两履带式探测机器人两种样机，并分别进行了实验室试验和煤矿井下模拟巷道试验，研制的机器人能够代替或部分代替救援人员，快速、准确地进入灾难现场，及时准确地获取现场信息，为救援指挥赢得时间并为救援决策提供依据，最大限度地减少人员伤亡和财产损失。该成果已申报发明专利 4 项，实用新型专利 5 项；发表高水平学术论文 30 余篇，其中被 SCI 、 EI 收录 16 篇。

本发明公开了一种基于虚拟手臂的面向空间站机器人的遥操作系统，包括手臂关节运动测量模块、数据采集模块、数据传输模块和主运算处理模块，主运算处理模块包括数据滤波模块、手臂运动解算模块、机器人运动逆解算模块和虚拟场景渲染模块。本发明通过操作者的手臂动作直接控制遥操作机器人，大幅降低了对操作者操作技巧的要求，有效提高系统的人机功效。

一种基于虚实力融合的遥操作机器人力觉临场感实现方法可广泛用于各类机器人的力控制，以及各种工程机械装备的力控制。

本成果在技术上构建了“医生在环”的融合系统，可发挥医生的经验和监督特性，基于增强导纳的省力操控，同时结合输入力交互与虚拟约束，实现基于阻抗模型的高精度稳定柔顺控制，提高交互过程的稳定性，在以人机协同开颅，人机协同整形场景下设计人机协同开颅手术机器人与人机协同整形机器人，研究成果具有广阔的应用前景。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 对比当前的立体定位手术机器人，人机协同手术机器人具有更直观的操作方式、操作过程中更加安全并且可以实现的功能更多。学术界广泛认为人机协同手术机器人将是未来机器人的一个主流方向。另外，人机协同手术机器人更容易被医生、患者接受，推广难度更低。本成果在技术上构建了“医生在环”的融合系统，可发挥医生的经验和监督特性，基于增强导纳的省力操控，同时结合输入力交互与虚拟约束，实现基于阻抗模型的高精度稳定柔顺控制，提高交互过程的稳定性，在以人机协同开颅，人机协同整形场景下设计人机协同开颅手术机器人与人机协同整形机器人，研究成果具有广阔的应用前景。

操作维护机器人技术人员，要求专科以上机电专业人员