项目成果/简介:本项目开发了一套 32 吨级工业自动吊车系统，相关技术处于国际领先地位。本展品可使吊车运送效率比当前主流方法提高 77%以上，行程 6 米时，最大定位误差不超过 5 毫米，精度非常高。同时，本展品可确保事故率降低 50%以上，使操作人员工作效率提高 2-3 倍。本展品已在天津起重设备有限公司生产的吊车上进行了大量的推广应用。 这项成果符合《中国制造 2025》的战略目标，具有非常显著的经济效益。它定位精度高，有助于实现核废料运送与处理等操作。无人式的操作方式可以使桥式吊车在各种危险环境下作业，从而进一步拓宽了其工作范围，在先进制造行业产生了非常积极的影响。 这项成果在创新性方面处国际领先水平。在吊车控制方面，国际上近 5 年来引用数排名前十名的论文中，这项成果占到 4 篇；成果第一完成人方勇纯教授应邀前往波兰华沙参加第 11 届机器人运动与控制研讨会并做大会报告（其他三位大会报告人分别来自美国，法国，葡萄牙）。2016 年，成果入选国家自然科学基金委资助项目优秀成果选编（六），信息科学部 5 年共入选成果 25 项，其它入选成果的第一完成人分别为高文院士，杨学军院士，钱锋院士，房建成院士，郝跃院士等著名专家。应用范围:吊车是应用领域最广的设备之一，我国在基础设施建设上的持续投入，为吊车类起重机械的蓬勃发展提供了非常好的机会。随着产业转型升级和战略性新兴产业发展，智能起重机是起重机行业的大势所趋，也是当前智能制造业的迫切需求。具体体现在：（1）新兴产业促使起重机趋向大吨位、高效率、自动化、智能化及多用途方向发展。（2）用户对起重机性能的要求不断提高，为此必须借助于新兴的智能技术来研制智能型起重机。（3）随着全球经济一体化，制造企业需要借助于智能起重机来提升装配水平和生产效率，增强在国际市场的竞争力。 本自动化吊车可以为地方经济和社会发展注入活力，可望形成重要的产业基地。主要体现在：（1）本自动吊车科技水平高，可以提高相关制造业的技术水平和产品竞争力。（2）本自动吊车本身及衍生产业可以提供就业机会，缓解社会压力。（3）本自动吊车主要用于具有智能化生产流程的核电、码头、建筑行业等，可带动上下游企业的发展。（4）本自动吊车具有良好的市场前景，更便于带动产业的发展，在实施地区可形成重要的产业基地。效益分析:特色 1：本展品的自动化吊车包括机械部分与电气部分，还开发了吊车自动控制软件系统。具体而言，为了实现高性能自动控制，提高实时性，设计了基于 DSP 的多轴控制板。手/自动操作可由遥控器上三个按钮进行设置，DSP 可以实时监测对应的三路信号来判断吊车的手/自动状态，以便在变频器操作模式无变化的情况下，通过 PLC实现吊车手/自动控制状态的平滑切换，自动模式由 DSP 提供控制信 号，手动模式由单片机提供。 特色 2：建模、轨迹规划、跟踪及自动快速消摆技术。提出了一种精确的多吊绳吊车模型与一种基于鱼群行为的 RNA 遗传算法的建模方法。可更为准确地刻画实际工业吊车特性，为后续控制方法设计与分析奠定坚实的基础。提出了多种便于台车跟踪的自动消摆轨迹，简单易行，效果良好。此外，提出了一种增强耦合非线性消摆控制技术、一种鲁棒滑模控制方法以及一种考虑轨道约束的自适应消摆控制技术，能充分考虑外界干扰与未建模动态的干扰，取得良好的防摆与定位控制效果。此外，考虑吊车执行器的饱和约束、部分信号不可测量等实际问题，还设计并提出了一系列行之有效的自动控制方法。 特色 3：运动体检测与三维场景重建技术。具体而言，项目组搭建了一种彩色点云获取设备，可以准确获取实际工况下带有颜色信息的三维点云。提出了一种三维的正态分布变换算法，在实际应用中取得了稳定有效的结果。为防止桥式吊车现场危险事故的发生，设计了一种智能监控系统来发现进入吊车操作现场的人，并在可能发生危险时进行警报。经大量测试，所提技术能很好地完成预定任务。 特色 4：持续扰动抑制。针对野外工作的吊车系统，设计了一种适用于持续扰动情况下的非线性复合消摆方法。除此之外，针对周期性干扰的不利影响，项目组还提出了一种重复学习与部分反馈相结合的控制方法。两种方法均可有效抑制持续干扰对吊车系统的影响。 特色 5：竖直起降技术。针对负载的起吊、落吊、水平传送过程，提出了一种非线性跟踪控制方法，该方法能保证台车及绳长变化的跟踪误差始终地保持在任意设定的范围内并收敛于零，同时能有效地消除负载的摆动，大幅提高系统的工作效率。

本项目开发了一套 32 吨级工业自动吊车系统，相关技术处于国际领先地位。本展品可使吊车运送效率比当前主流方法提高 77%以上，行程 6 米时，最大定位误差不超过 5 毫米，精度非常高。同时，本展品可确保事故率降低 50%以上，使操作人员工作效率提高 2-3 倍。本展品已在天津起重设备有限公司生产的吊车上进行了大量的推广应用。 这项成果符合《中国制造 2025》的战略目标，具有非常显著的经济效益。它定位精度高，有助于实现核废料运送与处理等操作。无人式的操作方式可以使桥式吊车在各种危险环境下作业，从而进一步拓宽了其工作范围，在先进制造行业产生了非常积极的影响。 这项成果在创新性方面处国际领先水平。在吊车控制方面，国际上近 5 年来引用数排名前十名的论文中，这项成果占到 4 篇；成果第一完成人方勇纯教授应邀前往波兰华沙参加第 11 届机器人运动与控制研讨会并做大会报告（其他三位大会报告人分别来自美国，法国，葡萄牙）。2016 年，成果入选国家自然科学基金委资助项目优秀成果选编（六），信息科学部 5 年共入选成果 25 项，其它入选成果的第一完成人分别为高文院士，杨学军院士，钱锋院士，房建成院士，郝跃院士等著名专家。

随着空分装置朝着大型化，稀有气体全体区和全面计算机控制的发展，对空分操作人员的素质及操作技能提出了极大的挑战。要在生产实践中培养出一个合格的熟练的操作人员一般需要5年左右的时间。 当前，操作仿真技术在操作人员培训方面有着特殊的功能，目前已经有用于各种运载工具（如飞机、船舶等）以及各种复杂设备系统（如电站、电网、大型化工系统等）的仿真训练机，在提高效率、节约能源、安全训练等方面起了十分重要的作用。为此，我们开发了大型空分装置操作仿真培训系统。该系统可用于对运行人员进行培训，促进其对设备运行特点、操作动态响应特性的了解，提高操作技能和应变能力，从而最大限度地提高设备运行的安全性和可靠性，减少运行事故的发生。 目前，该技术已应用于我国几个大型冶金企业的制氧厂，取得了良好的效果。

项目的背景及目的 在微操作过程中，由于操作对象十分微小，必须借助显微镜观察操作物体。显微镜可以看到微小的物体，但同时也存在视野小、景深短等问题，这些问题限制了微操作机器人的实际操作范围，影响了机器人系统的性能，甚至导致一些操作无法完成。因此，理想的微操作机器人系统应该具有“广阔”而“深远”的视觉反馈，也即在平面方向拓展观测范围，使显微镜具有更“广阔”的视野；在光轴方向加深显微镜景深，使其在更“深远”的范围内成清晰的像。

成果与项目的背景及主要用途： 该技术采用数控气动闭环控制回路、机械手可以上下插拔，在 XYZ 三个方向有力触觉，可以感受作用力，如果力大，机械手可以自动缓冲或收回。机械手具有抓夹功能。该项技术已经成功应用到核工业元件加工过程中。相同的技术和功能可以方便的应用和移植到其它应用领域。 技术原理与工艺流程简介： 利用数控气动闭环控制回路。三维柔性力缓冲XY 方向±1 ㎜，Z 方向 10 ㎜，Z 向下插行程 0～500 ㎜可调，可以安装各种用途机械爪，具有形成阻尼缓冲和气动消音。技术水平及专利与获奖情况：处于国内同类型先进技术水平。 应用前景分析及效益预测： 该类型机械手技术可以应用于很多领域，如：机械制造业、汽车工业、化工业、核能工业、生物工业、安全领域等需要提高作业效率、精度、危险环境等行业。 目前该技术成熟，整机价格在 10～16 万人民币之间，可以进行小批量工业化生产。 应用领域：械制造业、汽车工业、化工业、核能工业、生物工业、安全领域等需要提高作业效率、精度、危险环境等行业。 技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模）： 所需原材料：均为市场上可采购原材料，无特殊要求，例如：气动元件、机械件等； 设备及环境要求： AC220V 电源、普通气源； 所需厂房面积：普通厂房 100 平方米； 人员要求：若干机、电相关专业人员； 初期投资规模：除以上条件外需流动资金 60～80 万。 合作方式及条件： 技术转让，转让费：人民币 50 万元； 合作生产，具体可面谈。 

XM-LV39A直肠检查操作模型   一、功能特点： ■ XM-LV39A直肠检查操作模型采用高分子材料制成，肤质仿真度高。 ■ 模型为成人臀部，质感真实。 ■ 直肠检查体位：左侧卧位。 ■ 13种肠道疾病、9种类型模拟粪便供识别。 ■ 模拟粪便可方便的置于粪便固定器，进行练习与考核。 ■ 可反复进行练习。   二、标准配置： ■ 直肠检查操作模型：1台 ■ 可更换模块：1套 ■ 说明书：1册 ■ 保修卡合格证：1张

XM-LV9A静脉切开操作模型   功能特点： ■ XM-LV9A静脉切开操作模型采用高分子材料制成，仿真度高。 ■ 模拟病人的大隐静脉、前臂静脉等大静脉，底部的四个吸盘能够很好的固定模型，便于操作。 ■ 可练习常规皮肤消毒、铺巾、局部麻醉操作。

XM-FMT腹膜透析模型   一、功能特点： ■ XM-FMT腹膜透析护理操作模型采用高分子材料制成，仿真度高。 ■ 模拟了一成年人下半身躯干立位。 ■ 解剖标志明显，包括脐、耻骨联合等，具有标准的瘘口位置。 ■ 可进行腹膜透析示教，可进行间断腹膜透析训练或连续腹膜透析练习，操作时均可使用真实液体。 ■ 内部全封闭式贮水器，操作过程中不会出现漏液现象。 ■ 固定底托确保操作的稳定性。 ■ 可反复进行练习。   二、标准配置： ■ 腹膜透析模型：1台 ■ 说明书：1册 ■ 保修卡合格证：1张

XM-FT高级外科缝合练习腿模型   一、功能特点： ■ XM-FT下肢外科基本操作模型采用高分子材料制成，肤质仿真度高。 ■ 模拟了一成年人右腿，形态逼真，触感真实。 ■ 可进行外科切开、缝合、打结、包扎、拆线等基本技能训练。 ■ 皮肤分层明显，切开皮肤以后可暴露红色的肌肉组织。 ■ 皮肤弹性和柔韧性好，缝合后痕迹不明显。 ■ 除了已有的伤口外，也可以进行多部位的切开缝合练习。 ■ 可反复进行练习。   二、标准配置： ■ 高级外科缝合练习腿模型：1条 ■ 缝合针线：1套 ■ 说明书：1册 ■ 保修卡合格证：1张

XM-FS高级外科缝合练习手臂模型   一、功能特点： ■ XM-FS上肢外科基本操作模型采用高分子材料制成，肤质仿真度高。 ■ 模拟了一成年人右手臂，形态逼真，触感真实。 ■ 可进行外科切开、缝合、打结、包扎、拆线等基本技能训练。 ■ 皮肤分层明显，切开皮肤以后可暴露红色的肌肉组织。 ■ 皮肤弹性和柔韧性好，缝合后痕迹不明显。 ■ 除了已有的伤口外，也可以进行多部位的切开缝合练习。 ■ 可反复进行练习。   二、标准配置： ■ 高级外科缝合练习手臂模型：1条 ■ 缝合针线：1套 ■ 说明书：1册 ■ 保修卡合格证：1张