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該成果由清華大學神經(jīng)調(diào)控國家工程研究中心、昌平實驗室聯(lián)合北京清華長庚醫(yī)院共同完成。在團隊的聯(lián)合攻關(guān)下，人工脊髓系統(tǒng)在患者體內(nèi)發(fā)揮神奇功效，實現(xiàn)了和患者的運動協(xié)同。

? 氣動人工肌肉驅(qū)動器具有較強的柔性及仿生性，其高功率/質(zhì)量比的特點使之在仿人機器人技術(shù)領(lǐng)域中具有無可比擬的優(yōu)勢。對氣動人工肌肉的靜、動態(tài)特性深入進行了建模與實驗研究，進行了氣動人工肌肉驅(qū)動的關(guān)節(jié)特性分析及位置控制研究。分別研制出氣動人工肌肉驅(qū)動的仿人靈巧手，以及十四自由度雙臂機器人，通過簡單的材料制作出性能優(yōu)異的氣動人工肌肉，輔之模糊自適應(yīng)控制、協(xié)調(diào)控制等高精度氣動伺服控制技術(shù)，實現(xiàn)了靈巧手基于數(shù)據(jù)手套的主從抓持操作、機械臂自動駕駛方向盤等動作。該研究為氣動人工肌肉的廣泛應(yīng)用奠定了堅實的

01. 成果簡介 世界上有數(shù)以百萬的語言障礙患者，其中有的是由于先天缺陷導致其存在語言功能障礙，也有的是后天的一些疾病致使其喪失語言功能，語言功能障礙給他們的生活帶來了極大的困難和不便。電子人工喉是一種簡易的語言康復方法，其通常需要安裝在口內(nèi)喉部，由肺部發(fā)出的氣流經(jīng)過舌、唇的調(diào)制，引起人工喉膜片振動，使其發(fā)出語音信號。然而，現(xiàn)有電子喉助音器無法清晰還原患者聲音，發(fā)音模糊，訓練周期長，并且需要患者自己手持助音器于喉部，造成極大不便，所以亟需便于失語者攜帶、操作簡單、性能優(yōu)異的新型人工喉的器件及系統(tǒng)研究。 本成果團隊研究的第二代石墨烯智能人工喉（WAGT）在器件柔性可貼附、聲音收發(fā)系統(tǒng)集成、動作監(jiān)測系統(tǒng)、輕型可穿戴等方面有了重大突破。首先，第二代石墨烯人工喉采用了更貼合人體皮膚的紋身式薄膜作為襯底，無需膠帶粘貼，可直接貼敷在人體喉嚨，極大地提高了佩戴舒適感；其次，第二代石墨烯智能人工喉在收發(fā)聲系統(tǒng)方面有了雙重突破，實現(xiàn)了石墨烯的器件級應(yīng)用至系統(tǒng)級應(yīng)用的跨越。通過專用電路對聲音信號的放大和轉(zhuǎn)換，第二代石墨烯智能人工喉首次將收聲系統(tǒng)和發(fā)聲系統(tǒng)連接起來，實現(xiàn)了聲音輸入到輸出的閉環(huán)，并可以通過示波器實時觀測喉部運動情況。接著，通過與單片機的結(jié)合，該器件可以將人體喉部的不同動作“翻譯”成不同的聲音，實現(xiàn)了動作發(fā)聲系統(tǒng)。通過連接解碼器，該器件還可以播放任意音樂。最后，第二代石墨烯智能人工喉系統(tǒng)可通過臂包穿戴在胳膊上，首次實現(xiàn)了石墨烯人工喉的可穿戴功能。未來將進行體積更小及功能更多的集成，有望實現(xiàn)像“創(chuàng)可貼”一樣貼附在人體喉部并幫助失語者“開口說話”。圖1. 可穿戴的第二代智能石墨烯人工喉系統(tǒng)02. 應(yīng)用前景 第二代智能石墨烯人工喉集收聲和發(fā)聲于一體，可直接貼附于失語者喉部，并將喉部的不同動作轉(zhuǎn)化為對應(yīng)聲音，有望幫助失語者正常與他人“交談”。在未來，該器件將與聲紋識別、機器學習等技術(shù)結(jié)合，在語音識別、家庭醫(yī)療等領(lǐng)域具有廣闊前景。03. 知識產(chǎn)權(quán) 已獲得國家發(fā)明專利授權(quán)2項。04. 團隊介紹 本成果項目團隊負責人為任天令教授，清華大學信息科學技術(shù)學院副院長，教育部長江學者特聘教授，國家杰出青年基金獲得者，清華大學環(huán)境與健康傳感技術(shù)研究中心副主任。擔任IEEE電子器件學會副主席（中國大陸首次）、國際微電子領(lǐng)域頂級學術(shù)會議IEDM執(zhí)委（中國大陸首次）、IEEE電子器件學會教育委員會主席（中國大陸首次）、中國微米納米技術(shù)學會理事等。近年來，承擔國家自然科學重點基金、國家重大科技專項、國家公益性行業(yè)科研專項、國家重大儀器專項、國家863計劃、國家973計劃等多項國家重要科技項目，做出一系列具有重要國際影響的創(chuàng)新學術(shù)成果。主要研究方向為智能微納電子器件、芯片與系統(tǒng)，包括：智能傳感器與智能集成系統(tǒng)，二維納電子器件與芯片，柔性、可穿戴器件與系統(tǒng)，智能信息器件與系統(tǒng)技術(shù)等。在國內(nèi)外重要學術(shù)期刊和會議發(fā)表重要SCI期刊論文400余篇，國際微電子領(lǐng)域頂級學術(shù)會議IEDM論文11篇；獲國內(nèi)外發(fā)明專利70余項，入選2018年愛思唯爾（Elsevier）“中國高被引學者”（微電子領(lǐng)域唯一入選者）。獲2018年電子學會自然科學一等獎，“石墨烯智能人工喉”榮獲科技導報評選的2017“中國十大重大技術(shù)進展”，“人工智能微納電子器件”榮獲2017“清華大學十大重大學術(shù)成果”，石墨烯“人工喉”在2018年全國科技活動周被評為“最受公眾喜愛項目”，還入選2018年中國國際智能產(chǎn)業(yè)博覽會十大“黑科技”創(chuàng)新產(chǎn)品（從1082項創(chuàng)新產(chǎn)品中脫穎而出）。團隊成員有副教授、助理教授、助理研究員等7人。05. 合作方式 技術(shù)許可。06. 聯(lián)系方式 郵箱：qyc16@mails.tsinghua.edu.cn、liuyi2017@tsinghua.edu.cn

一、所屬類別 基礎(chǔ)、教學科研類實驗設(shè)備類；實習實訓設(shè)備及配套等。 二、相關(guān)專利技術(shù) CN202010106007.7    履帶車底盤、全地形履帶車及全地形行走方法 CN202011613628.0    機器人運動控制方法、裝置、控制器及存儲介質(zhì) CN202111261356.7    雙足機器人的運動軌跡規(guī)劃方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì) CN202110232263.5    開關(guān)機的控制電路及方法 CN202110232355.3    機器人動作模仿方法、裝置、設(shè)備及存儲介質(zhì) CN202011501534.4    一種舵機的補償控制方法及舵機補償電路 CN202110574796.1    機器人的偏差信息確定方法、裝置、處理設(shè)備及介質(zhì) CN202011644180.9    機器人抗擾動控制方法、裝置、電子設(shè)備及存儲介質(zhì) CN202110311455.5    雙足機器人控制方法、裝置以及雙足機器人 CN202011611800.9    質(zhì)心軌跡的獲取方法、裝置、機器人及存儲介質(zhì) 三、基本情況 （一）應(yīng)用對象 應(yīng)用于機械類、自動化類、電子信息類、計算機類等相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)，適用場景包括實驗實訓、教學科研及競賽等，方案以人才培養(yǎng)為目標和課程建設(shè)為核心，基于機器人載體，提升人工智能與機器人技術(shù)教學科研水平。 （二）核心優(yōu)勢 核心產(chǎn)品為雙足人形機器人，該系列機器人獲得“小型雙足人形機器人步態(tài)算法”創(chuàng)新紀錄，“高韌性強扭矩復合材料舵機”打破國外技術(shù)封鎖，核心零部件實現(xiàn)國產(chǎn)化。 其中Aelos小型雙足機器人載STM32、Raspberry Pi-4B雙運算系統(tǒng)，支持二次深度開發(fā)，支持多語言開發(fā)環(huán)境，滿足高校對于編程開發(fā)、人工智能應(yīng)用學習等需求，助力高校在機器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、步態(tài)規(guī)劃、運動控制、算法開發(fā)、場景應(yīng)用等方面的實踐學習。 Aelos小型雙足機器人 Roban中型雙足機器人基于ROS應(yīng)用平臺，搭載深度攝像頭，嵌入V-SLAM視覺算法，可以通過導航技術(shù)進行建圖，實現(xiàn)自主路徑規(guī)劃和步態(tài)規(guī)劃，涉及運動控制、計算機視覺、圖像處理、運動規(guī)劃等多領(lǐng)域課程，能夠較好地滿足相關(guān)專業(yè)實驗實訓、研究開發(fā)、參加競賽等需求。 Roban中型雙足機器人 （三）商業(yè)模式 公司與高校在復合型人才培養(yǎng)、專業(yè)建設(shè)、課程建設(shè)、科研合作、師資培訓、實訓室搭建等方面開展深入合作，相關(guān)產(chǎn)品被用于各類學校的實際教學、實踐、實訓。推廣路徑通過各類研討會、展會、大賽和專業(yè)渠道商進行拓展。 四、推廣情況 （一）應(yīng)用案例 1.清華大學 與清華大學電子系合作共建《智能機器人設(shè)計實踐》專業(yè)限選課，基于人形機器人載體，學習機器人結(jié)構(gòu)原理，圖像識別，路徑規(guī)劃，AI芯片等內(nèi)容。合作入選中國高等教育學會“校企合作雙百計劃”典型案例。 2.哈爾濱工業(yè)大學 與哈工大開展人才聯(lián)合培養(yǎng)全面合作，雙方在開發(fā)校企聯(lián)合課程、共建聯(lián)合實驗室、共建校外實習實踐基地、共同籌辦BOTEC智能機器人技術(shù)挑戰(zhàn)賽等方面進行合作，并入選中國高等教育學會“校企合作雙百計劃”典型案例。 3.南方科技大學 與南科大機器人研究院共建的機器人聯(lián)合研究中心，在機器人關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)、專業(yè)課程建設(shè)、人才聯(lián)合培養(yǎng)等領(lǐng)域開展合作。雙方共建的基地被廣東省教育廳認定為廣東省聯(lián)合培養(yǎng)研究生示范基地。 （二）應(yīng)用成效 解決了高校人工智能機器人方向的實驗實訓、教學科研、參加競賽等需求，有助于打造高水平、專業(yè)化的實踐科研條件。年均支撐高校開展教學科研項目不少于1項，科技競賽不少于2項，協(xié)助申報產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目等。 （三）推廣計劃 高校新增人工智能等新專業(yè)成為熱門，傳統(tǒng)工科專業(yè)也面臨課程改革要求，因此，通過開展智能機器人設(shè)備的應(yīng)用與實踐，推動相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)與發(fā)展，已是大勢所趨。推廣模式包括課程案例展示、以賽促教、舉辦研討會等。

上海理工大學莊松林院士和顧敏院士領(lǐng)導下的未來光學國際實驗室宣布，首次利用機器學習反求設(shè)計（machine-learninginversedesign）實現(xiàn)了三維矢量全息（Three-dimensionalvectorialholography）的新概念。 據(jù)介紹，這項發(fā)明是光學全息技術(shù)領(lǐng)域的一次重大突破，其提供的基于機器學習的反求設(shè)計可精準且迅速地產(chǎn)生一個或多個任意三維矢量光場，有望應(yīng)用在超寬帶全息顯示、超安全信息加密以及超容量光存儲、超精確粒子操控等各個領(lǐng)域。 相關(guān)研究成果于4月18日凌晨發(fā)表在國際頂級學術(shù)刊物《科學進展》上。該雜志為《科學》（Science）刊物旗下子刊，是一個涵蓋所有學術(shù)領(lǐng)域的開放性、綜合性科學刊物。 光是一種電磁波，其在介質(zhì)中傳播的同時伴隨著電磁和磁場的振蕩，被稱為光的矢量特性。基于光波的橫波特性，光的振蕩通常被限制在與其傳播方向垂直的二維平面上。近些年，研究發(fā)現(xiàn)光的振蕩可打破傳統(tǒng)二維平面的束縛，通過干涉產(chǎn)生縱向光振蕩，即形成第三維光矢量。 在物理學上，通過求解三維麥克斯韋方程可以正向得到一個三維矢量光場分布，但其不可控。一直以來，精確產(chǎn)生任意三維矢量光場是一個世界性難題，因其需要十分復雜的反求設(shè)計，超出了人類知識和經(jīng)驗的邊界。 顧敏院士指導的科研人員利用機器學習反求設(shè)計率先實現(xiàn)了三維矢量全息，可精確地控制三維全息圖像中每個像素點的任意三維矢量狀態(tài)。 “通過機器學習的人工智能新科技，我們首次實現(xiàn)了三維矢量光的操控，并將機器學習的算法延伸到光學全息中去，”顧敏院士說，“這樣的操控是全方位的，包括對每個三維矢量光攜帶的信息進行編碼、傳輸和解碼，因而消除了傳統(tǒng)二維偏振光的束縛。” 文章第一作者任浩然博士（目前在德國慕尼黑大學從事洪堡博士后研究）說：“機器學習在光學設(shè)計中扮演著越來越重要的作用。我們研究證明訓練后的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可有效地、快速地產(chǎn)生任意三維矢量光場，達到接近百分之百的準確性，極大地提高了光場調(diào)控的效率。” 這項發(fā)明還為光學全息開辟了一條新道路，首次在全息中證明光的三維矢量狀態(tài)可以作為獨立的信息載體，實現(xiàn)信息的編碼和復用。顧敏院士說：“這項發(fā)明作為光學全息技術(shù)領(lǐng)域的一項重大突破，不僅為下一代超寬帶、超大容量、超快速并行處理的光學全息系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)，同時也為加深理解光與物質(zhì)的相互作用（例如粒子操控）提供了一個嶄新的平臺。” 該項工作得到了墨爾本皇家理工大學（RMIT）人工智能納米光子學實驗室以及計算機科學系的大力支持。

    myCobot人工智能套裝是集視覺、定位抓取、自動分揀模塊為一體的入門級人工智能套裝。基于Linux系統(tǒng)，在ROS搭建1：1仿真模型，可通過開發(fā)軟件實現(xiàn)機械臂的控制，簡單易學，能夠快速入門學習人工智能基礎(chǔ)知識，啟發(fā)創(chuàng)新思維，領(lǐng)悟開源創(chuàng)意文化。本套裝擴展性好，開放性高，可以被用于多種用途。可易用專科院校的實訓平臺、機器人學科搭建、機器人實驗室或個人學習與使用。 產(chǎn)品特性 大視覺識別算法 四種顏色木塊、不同形狀卡片任意選擇，4種ID二維碼識別學習二維和三維世界之間的投影關(guān)系，圖像特征點帶你學習圖像分割、保存圖片特征，深度學習yolov5算法，讓你了解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。 6種適配機械臂 支持 myCobot、mechArm、myPalletizer 的M5Stack和樹莓派版本。 aruco碼的檢測、跟蹤：攝像頭精確定位與標定，并進行自動抓取。 顏色及圖像識別：應(yīng)用深度學習算法，用戶可以利用機械臂完成定位抓取和自動分揀。   聯(lián)系我們：深圳市大象機器人科技有限公司 官網(wǎng)：https://www.elephantrobotics.com淘寶官方旗艦店：https://shop504055678.taobao.com/?spm=a1z10.1-c-s.0.0.2b0e58e7PY8UhV電話：+86 (0755) 8696 8565/+86 181 2384 1923地址：深圳市福田區(qū)華強北電子科技大廈D座智方舟國際智能硬件創(chuàng)新中心D403 D504 D505

MKRB-Y2激光焊接機器人工作站主要由焊接機器人、變位機、激光器、激光電源、控制系統(tǒng)、激光指示定位系統(tǒng)、光纖傳輸及聚焦系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等組成一套智能激光焊接機器人工作站。 工作站激光電源采用最新型基干觸摸屏操作控制的智能化高精度恒流型開關(guān)電源，內(nèi)部采用基干FPGA和ARM的嵌入式結(jié)構(gòu)，控制部分是基于Linux內(nèi)核操作系統(tǒng)，外部顯示配置彩色觸摸屏，提供了水溫、水壓、缺相、過流、過壓等多種故障報警功能，通過觸摸屏界面可以實現(xiàn)對多種激光波形和參數(shù)分段進行編程，人機界面美觀大方，功能強勁，質(zhì)量可靠，各種技術(shù)指標參數(shù)處干同行業(yè)技術(shù)領(lǐng)先水平。基于工業(yè)控制現(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)通訊，具備較強的抗干擾能力。

MKRB-Y3激光切割機器人工作站主要由切割機器人、伺服變位機、光纖激光切割電源、機器人激光割槍系統(tǒng)、安裝框架、冷水機系統(tǒng)、集成控制系統(tǒng)等組成。可以24小時連續(xù)作業(yè)，跟人工作業(yè)相比，其效率，質(zhì)量，穩(wěn)定性等有很大提高。 三維光纖激光切割機器人系統(tǒng)是一種可對不同度的金屬板材進行多角度，多方位柔性切割的先進的激光切割設(shè)備，其利用工業(yè)機器人靈活和快速的動作性能，根據(jù)用戶切割加工工件尺寸的大小，通過將機器人進行正裝或倒裝，并針對不同產(chǎn)品、不同軌跡進行示教編程或離線編程，通過光纖激光切割頭對不規(guī)則工件進行三維切割;利用光纖將激光傳輸?shù)角懈铑^上(光纖激光切割頭上配備專用光纖隨動裝置和光路傳輸裝置)，再利用聚焦系統(tǒng)進行聚焦，可對多種三維金屬板材進行多方位的切割。根據(jù)金屬板材的厚度不同，所選光纖激光器的功率大小也不一樣，對不同功率的激光器配備制冷量不同的冷卻系統(tǒng)，以保障激光器的正常工作。本套三維光纖激光切割機器人系統(tǒng)作為激光應(yīng)用技術(shù)的高端技術(shù)已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用干汽車制造行業(yè)加汽車零部件、汽車車身、汽車車門框、汽車后備箱，汽車車頂蓋等各個方面。本套系統(tǒng)可以代替了傳統(tǒng)的加工方式，降低了模具投資，大大縮短了汽車制造商和零部件配套商的開發(fā)周期，提高加工效率和切割工件的精度，降低了生產(chǎn)成本，是汽車制造商和零部件配套商提高競爭力的有力工具。

機器人打印3D工作站六軸關(guān)節(jié)機器人，數(shù)字化焊接電源，推拉絲焊槍與防碰撞裝置、3D離線編程軟件、銑削減材系統(tǒng)、移動式煌接除塵器、3D柔性連接平臺、控制系統(tǒng)、防碰撞焊槍、移動煙塵凈化器、安全圍欄等組成一套智能3D增材制作機器人打印工作站，可廣泛用于有色金屬的3D成型打印及工藝試驗。滿足教學需求，方便實際應(yīng)用的高配置型機器人3D接工作站。本工作站按照企業(yè)應(yīng)用要求:標準模快化設(shè)計，通過學習機器人工作站結(jié)構(gòu)，配置選型、控制原理，PLC控制原理與編程，以及系統(tǒng)之間的通訊、3D打印工藝分析、工藝評定，工裝設(shè)計原則、機器人外部軸的添加與聯(lián)動。安全防護、1/0通訊、程序數(shù)據(jù)、程序編寫、硬件連接、通訊方式設(shè)定。掌握機器人編程操作、M參數(shù)設(shè)定、工裝設(shè)計基礎(chǔ)、變位機選型與通訊。適合中高職、本科院校自動化、焊接及材料成型類相關(guān)專業(yè)《金屬3D打印技術(shù)》、《工業(yè)機器人與控制技術(shù)》、《焊接自動化技術(shù)》《自動化技術(shù)》《金屬3D打印技術(shù)》等課程的實訓教學，提供機器人的編程、維護、焊接工藝的編制、工作站的項目設(shè)計及項目管理全方位實訓與工藝試驗論證。使用KRL結(jié)構(gòu)模式設(shè)置可快速編寫打印程序。將零件的三維模型輸入到計算機3D打印制造軟件中，由軟件通過幾何層面的分析，確定增材制造的策略，數(shù)模分層切片，多種加工策略，包括增材和減材制造的交善時機，并生成多種加策路和加工代碼。

該設(shè)備是培訓數(shù)控機床上下料機器人操作技巧的一個工作站，通過它能夠了解機床上下料機器人系統(tǒng)的基本構(gòu)成，學習掌握機器人在機床上下料的基本功能，包括由機器人上下料搬運、原材料倉儲、加工在線視覺檢測、成品庫倉庫、通訊、多工裝夾具快速切換等功能。該設(shè)備由上下料工業(yè)機器人、原材料倉庫、視覺檢測、成品倉庫、快換裝置等組成。