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 田洪源 电气信息学院/自动化 2020/2024 202031070296 车斐 电气信息学院/自动化 2020/2024 202031070286 蒋佳芯 临床医学院/临床医学 2020/2025 20200619330221 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 青小渠 电气信息学院 副教授 控制科学与工程 刘强 电气信息学院 讲师 控制工程 四、项目简介 冰粉，是源于四川的著名甜品小吃，具有品质嫩滑、清爽可口等特点，近年来在西南地区甚受欢迎，市场发展潜力巨大。但传统冰粉行业的制作方式及营销模式均较为原始，难以满足当下数字化经济的发展需求。随着自动化、无人化概念不断融入人们的生活中，智能化餐饮设备的市场需求不断提升，尤其在“后疫情时代”，智能化无人售卖在多个环节减少了人与人的接触，这种购买方式不仅代表着未来的趋势，巨大而传统的冰粉市场也需要相关智能设备的赋能来提高竞争力。 在冰粉行业领域，智能无人化的冰粉制作售卖机器，相较于传统冰粉，在制作成本、店面成本及人工成本等诸多方面均有明显优势。如今冰粉的多样性发展，已经不仅仅在夏季受欢迎，甚至在冬季也有一定的市场份额，尤其在商超、景点等人流量大的场景，需求量明显增长，使得我国冰粉市场呈现高增长态势，经川内实地考察，目前成都的冰粉店数量较少，仍难以满足消费者需求，尤其需要低成本无人化的智慧无人冰粉制作售卖机器填补市场空白。 本团队（志向先驱者）是一个以智慧无人冰粉设备为主要研究领域，以自主研发的全自动冰粉机为核心产品，通过物联网实现门店开放、设备交互、资源共享。致力于国内无人化智慧冰粉行业探索及其智能设备研发的科技团队。 团队所研发的全自动冰粉机设备集各种自动化技术研发，通过基于互联网的远程监控管理系统，集冰粉自动制作、打包和手机下单售卖等多项功能，实现无人化经营，具有占地小、功能多、适应性广、成本低等特点，为当今快节奏的生活方式提供有效的购买冰粉解决方案。团队（公司）通过远程的管理中心，监控机器的运行情况。同时设备可作为广告载体，根据大数据分析，为消费者带来优质服务的同时为合作商家产生传媒效益。项目设备组成的智能无人小型冰粉“门店”适用于景点、商超等多种场所，可实现长期自动化运营。 团队成员包含“双一流”高校自动化、机械设计、食品质量与安全等多领域专业人才，兼具软硬件开发及学习能力，热爱创新制造和设计新型运营模式，成员多有大量商业实践经历，具有敏感的创新意识和丰富的市场经验。项目初代样机已处于试用阶段，累计申请各类国家专利十余项，作为西南石油大学开放实验重点项目、国家级大学生创新创业训练计划成功结项，同时与多家公司已达成意向合作关系。 团队自成立之初，就立下助力本土传统行业智能化转型发展的崇高目标，秉承“自主研发，专利先行，多方合作”的发展理念，坚持“以才为本，校企协作，软硬兼施”的战略方针，力图从成都起源，将川渝的特色冰粉推向全国，助力传统冰粉行业的智能化升级，服务更多市场和消费者。

该研究在国基等项目的支持下，开发出了系列系统和平台：基于低空平台的应急与灾难预警监测与指挥、小型无人直升机激光扫描数字地图系统、大范围移动环境监测、小型无人直升机海事巡检。该系统可搭载15公斤有效负载，飞行速度120公里/小时，留空时间1小时。机上集成有自主开发的卫星定位辅助惯性导航系统，实现无人自主飞行，并可在15公里范围内进行图像的实时采集与传输，可极大的增加采集维数扩大观测区域，其主要优势在于：恶劣天气下具有很高的观测精度高；可实现对任意地点进行任意角度的定点连续观测；成本低廉，操作简单，场

本实用新型提供一种适合无人飞行器的微型雷达装置，包括依次连接的采集分析部分、数字部分、 模拟部分、天线部分。本实用新型是一种体积小、重量轻、成本低的雷达装置，使其可以成为无人飞行 器的有效荷载，扩大了无人飞行器的应用范围，使轻型无人飞行器可以完成地形勘测、目标寻找等任务。

 无人驾驶技术对智能交通系统发展、以及军事和工业应用均具有重要意义，已成为世界范围内移动机器人和人工智能领域的研究热点。上海交通大学智能车辆实验室自2005年开始从事无人驾驶系统的设计、研发和应用研究，重点突破无人驾驶车辆的关键传感器、通用控制器、人机交互和系统集成技术，形成具有自主知识产权的无人驾驶车辆相关产品。 无人驾驶分为5个等级，第三级是有条件的自动驾驶，如高速公路或停车场。四级是可人为干预的自动驾驶，而五级则是全工况的无人驾驶。2015年，在东莞万科产业化基地实现了基于磁钉导航的无人驾驶系统应用，也是五级无人自动驾驶系统在国内的首套实际应用。车辆内部不设方向盘、油门、刹车等传统控制部件，乘客可在站点通过通讯装置或者微信呼叫车辆。   该系统适用于规定路线的短途、低速的载人/载物运输，采用电动车辆，符合绿色环保要求，是解决最后一公里问题的优选方案。可应用在机场、商业中心、旅游区、公园、医院、大学校园、CBD地区、工业园等场合。

一种基于单片机人机交互模块的飞锯机控制系统，它包括第一编码器、 第二编码器、可编程控制器PLC 和调速控制器，还包括人机交互模块HMI 和双极性模拟量输出模块，所述的第一编码器采集速度信号，第 一编码器 的输出端与PLC的信号输入端相连，PLC的信号端与HMI的控制信号端 相连，PLC的脉宽调制信号 输出端与双极性模拟量输出模块的信号输入端 相连，双极性模拟量输出模块的输出端与调速控制器的输入 端相连，调速 控制器的输出端控制飞锯机的电机速度，飞锯机的电机与第二编码器的相 连，第二编码器的反馈信号输出与PLC的反馈信号输入端相连。本实用新 型具有可靠性高、成本低的优点。

成果描述：针对亚洲人群自然膝关节的解剖结构特点和运动学数据，实现了符合国内人群的人工膝关节的设计，为我国人工膝关节制造提供依据；提出了基于包络原理的人工膝关节匹配关节面的创新设计方法，实现了人工膝关节匹配关节面的参数化设计，在改变参数的基础上可进一步实现系列化设计和个性化设计；同时，可拓展应用于人体其它关节部位的参数化设计。市场前景分析：当前，美国大约每年有30万患者接受人工膝关节置换；在欧洲和亚洲发达地区，每年需做人工膝关节置换手术的患者约占人口的千分之一；而我国现在每年有超过3万患者接受人工膝关节置换。随着人们观念转变和生活要求的提高，以及医疗保险的改善，可以预测不远的将来我国每年至少有30万患者接受人工膝关节置换，再加上部分亚洲市场，每年亚洲国家有潜在50万患者选择人工膝关节置换。如果我们所设计的产品占领亚洲市场的1/4，每套产品按1元万记，估计产值为12亿。此项目研制开发适合于亚洲人群特点的人工膝关节假体，具有更适合亚洲人膝关节解剖特点和高屈曲度功能要求，其市场应用前景非常广阔。 根据人体自然膝关节的特点，开发适合于亚洲人群，尤其应用于中国人群的人工膝关节，符合我国当前骨科医疗领域的实际情况，对于我国外科医疗技术的进步无疑具有重要的现实意义，项目成功实施后可以有效地改善患者的生活水平，创造更大的经济效益。与同类成果相比的优势分析：国内领先。

作为计算机视觉和模式识别领域中最为成功的应用之一，生物特征识别技术一直受到学术界和业界非常高的重视，生物特征识别技术应用领域非常广泛，比如法律执行部门、军事、政府部门、金融服务、游戏产业、医疗产业、高科技与电信产业、工业制造、零售业、旅游和运输业等。

本发明公开了一种基于射频识别的人机交互系统及方法，人机 交互系统包括交互屏、协调器、读写器、卡套以及主机，交互屏由依 次连接的触摸屏、显示屏和射频天线层构成；协调器与天线层连接， 读写器与协调器连接；卡套包括指套以及位于指套中且携带有信息的 卡片，主机与读写器和交互屏连接，用于控制交互屏准确定位触点位 置、控制触点位置附近的天线开启、控制读写器检测卡套中卡片的信 息以及将触点和卡片信息绑定。本发明通过触摸屏感知用户触

1.痛点问题 协作机器人与人类共享工作空间，通过直接（即物理上）或间接地与人类交互共同开展操作任务。相比传统工业机器人，协作机器人有更高的安全性和更易于编程的特点，能够通过人类示教部署于各种不同的任务并灵活地与人类配合。随着传统工业机器人带来的效率提升趋于饱和，能够安全配合人类的协作机器人能够进一步提高制造业的生产效率，带来可观的经济效益。然而，现有的协作机器人存在以下两大痛点问题。 问题一：安全和效率之间的权衡一直是人机交互中未系统解决的开放性问题。当存在人机直接接触时，为了保证人的安全，现有的协作机器人是通过中止正在进行的任务、顺从人的干预以保证安全；然而，不论人是有意地干预（即工人直接抓取机械臂来引导其任务）还是无意地接触机器人，都将造成机器人暂停手头工作；直到人类停止干预，机器人才能继续执行它的任务。虽然这种人机协作方式能够保证机器人与工人合作的安全，但因为机器人需要在不同的工作模式之间切换，其工作效率将会受到影响。 问题二：如何提高人的示教效率为协作机器人的另一大痛点问题。协同机器人多用于能够灵活拆装的生产线，以适应新的任务，因此新任务的编程效率很大程度上决定了工作效率。基于人类示教的编程方式具有自然、本能的优势，能够直接传递人类的操作技巧与经验。其中，将示教轨迹参数化为可以编辑修改、适应不同任务的形式是提高效率的核心问题。该示教轨迹不光应该包含机器人末端的运动数据，而且应该包含同时调整的冗余关节运动数据，从而同时完成末端主任务与关节避障任务，以适应工作环境。现有的示教方式未能结合离线示教与在线介入，因此无法适用于需要同时记录机器人末端和关节的示教任务。 2.解决方案 本项成果基于增强现实-触觉感知技术，开发了混合交互接口与人机互补操作算法，以解决上述痛点问题。 ①对于问题一，本项成果提出了自适应视觉控制与零空间阻尼控制的协作框架：在有限视场、未校正相机、关节奇异的情况下，保证了机器人在整个工作空间内的全局稳定性；在不影响机器人末端任务的前提下，允许人类专家随时、安全地介入以改变机器人关节姿态，以应对环境动态变化或突发事件，从而实现了安全与效率并重的人机协作方式。 ②对于问题二，本项成果构建了增强现实-触觉感知的混合接口，让人类专家可以在任务和冗余联合空间进行双手演示，同时记录机器人末端与机器人关节的数据。示教轨迹基于DMP方法进行参数化，能够根据不同任务所需的末端位置、关节角度、运动速度进行自适应调整，在保证末端任务精度的同时完成关节的避障任务。 技术核心： ①基于增强现实-触觉感知的混合交互接口; ②用于双手示教的机器人轨迹学习方法; ③自适应全局稳定控制算法。 预期产品：用于人机互补协同操作的设备与软件 3.合作需求 1)资金需求：本项成果开发的人机互补协作平台，在硬件与软件研发阶段需要资金投入，需约250-500万元人民币； 2)孵化资源：公司研发所需办公及研发场地、实验室、分析与测试实验室等； 3)团队：协作平台开发团队、商务开发与合作团队、财务、法务等支持团队； 4)生产制造企业合作：提供人机协同操作的场景与需求，开展工厂真实环境的测试与部署； 5)基础研究合作：与协作机器人、增强现实、触觉感知方向的国内外基础研究团队合作，开发新的交互设备与算法。