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? 氣動人工肌肉驅動器具有較強的柔性及仿生性，其高功率/質量比的特點使之在仿人機器人技術領域中具有無可比擬的優勢。對氣動人工肌肉的靜、動態特性深入進行了建模與實驗研究，進行了氣動人工肌肉驅動的關節特性分析及位置控制研究。分別研制出氣動人工肌肉驅動的仿人靈巧手，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異的氣動人工肌肉，輔之模糊自適應控制、協調控制等高精度氣動伺服控制技術，實現了靈巧手基于數據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用奠定了堅實的

01. 成果簡介 世界上有數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喉部，由肺部發出的氣流經過舌、唇的調制，引起人工喉膜片振動，使其發出語音信號。然而，現有電子喉助音器無法清晰還原患者聲音，發音模糊，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、性能優異的新型人工喉的器件及系統研究。 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、聲音收發系統集成、動作監測系統、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聲系統方面有了雙重突破，實現了石墨烯的器件級應用至系統級應用的跨越。通過專用電路對聲音信號的放大和轉換，第二代石墨烯智能人工喉首次將收聲系統和發聲系統連接起來，實現了聲音輸入到輸出的閉環，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，實現了動作發聲系統。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可通過臂包穿戴在胳膊上，首次實現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，有望實現像“創可貼”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02. 應用前景 第二代智能石墨烯人工喉集收聲和發聲于一體，可直接貼附于失語者喉部，并將喉部的不同動作轉化為對應聲音，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、機器學習等技術結合，在語音識別、家庭醫療等領域具有廣闊前景。03. 知識產權 已獲得國家發明專利授權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，清華大學環境與健康傳感技術研究中心副主任。擔任IEEE電子器件學會副主席（中國大陸首次）、國際微電子領域頂級學術會議IEDM執委（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新學術成果。主要研究方向為智能微納電子器件、芯片與系統，包括：智能傳感器與智能集成系統，二維納電子器件與芯片，柔性、可穿戴器件與系統，智能信息器件與系統技術等。在國內外重要學術期刊和會議發表重要SCI期刊論文400余篇，國際微電子領域頂級學術會議IEDM論文11篇；獲國內外發明專利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年中國國際智能產業博覽會十大“黑科技”創新產品（從1082項創新產品中脫穎而出）。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 技術許可。06. 聯系方式 郵箱：qyc16@mails.tsinghua.edu.cn、liuyi2017@tsinghua.edu.cn

一、所屬類別 基礎、教學科研類實驗設備類；實習實訓設備及配套等。 二、相關專利技術 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 CN202111261356.7    雙足機器人的運動軌跡規劃方法、裝置、設備及介質 CN202110232263.5    開關機的控制電路及方法 CN202110232355.3    機器人動作模仿方法、裝置、設備及存儲介質 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、處理設備及介質 CN202011644180.9    機器人抗擾動控制方法、裝置、電子設備及存儲介質 CN202110311455.5    雙足機器人控制方法、裝置以及雙足機器人 CN202011611800.9    質心軌跡的獲取方法、裝置、機器人及存儲介質 三、基本情況 （一）應用對象 應用于機械類、自動化類、電子信息類、計算機類等相關專業人才培養，適用場景包括實驗實訓、教學科研及競賽等，方案以人才培養為目標和課程建設為核心，基于機器人載體，提升人工智能與機器人技術教學科研水平。 （二）核心優勢 核心產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算法”創新紀錄，“高韌性強扭矩復合材料舵機”打破國外技術封鎖，核心零部件實現國產化。 其中Aelos小型雙足機器人載STM32、Raspberry Pi-4B雙運算系統，支持二次深度開發，支持多語言開發環境，滿足高校對于編程開發、人工智能應用學習等需求，助力高校在機器人系統結構、步態規劃、運動控制、算法開發、場景應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，可以通過導航技術進行建圖，實現自主路徑規劃和步態規劃，涉及運動控制、計算機視覺、圖像處理、運動規劃等多領域課程，能夠較好地滿足相關專業實驗實訓、研究開發、參加競賽等需求。 Roban中型雙足機器人 （三）商業模式 公司與高校在復合型人才培養、專業建設、課程建設、科研合作、師資培訓、實訓室搭建等方面開展深入合作，相關產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、大賽和專業渠道商進行拓展。 四、推廣情況 （一）應用案例 1.清華大學 與清華大學電子系合作共建《智能機器人設計實踐》專業限選課，基于人形機器人載體，學習機器人結構原理，圖像識別，路徑規劃，AI芯片等內容。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.哈爾濱工業大學 與哈工大開展人才聯合培養全面合作，雙方在開發校企聯合課程、共建聯合實驗室、共建校外實習實踐基地、共同籌辦BOTEC智能機器人技術挑戰賽等方面進行合作，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合研究中心，在機器人關鍵核心技術攻關、專業課程建設、人才聯合培養等領域開展合作。雙方共建的基地被廣東省教育廳認定為廣東省聯合培養研究生示范基地。 （二）應用成效 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，協助申報產學合作協同育人項目等。 （三）推廣計劃 高校新增人工智能等新專業成為熱門，傳統工科專業也面臨課程改革要求，因此，通過開展智能機器人設備的應用與實踐，推動相關專業人才的培養與發展，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。

    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，在ROS搭建1：1仿真模型，可通過開發軟件實現機械臂的控制，簡單易學，能夠快速入門學習人工智能基礎知識，啟發創新思維，領悟開源創意文化。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，讓你了解神經網絡。 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。   聯系我們：深圳市大象機器人科技有限公司 官網：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：深圳市福田區華強北電子科技大廈D座智方舟國際智能硬件創新中心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、激光指示定位系統、光纖傳輸及聚焦系統、冷卻系統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電源，內部采用基干FPGA和ARM的嵌入式結構，控制部分是基于Linux內核操作系統，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對多種激光波形和參數分段進行編程，人機界面美觀大方，功能強勁，質量可靠，各種技術指標參數處干同行業技術領先水平。基于工業控制現場總線的數據通訊，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、安裝框架、冷水機系統、集成控制系統等組成。可以24小時連續作業，跟人工作業相比，其效率，質量，穩定性等有很大提高。 三維光纖激光切割機器人系統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備，其利用工業機器人靈活和快速的動作性能，根據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則工件進行三維切割;利用光纖將激光傳輸到切割頭上(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)，再利用聚焦系統進行聚焦，可對多種三維金屬板材進行多方位的切割。根據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，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作為激光應用技術的高端技術已經越來越廣泛地應用干汽車制造行業加汽車零部件、汽車車身、汽車車門框、汽車后備箱，汽車車頂蓋等各個方面。本套系統可以代替了傳統的加工方式，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周期，提高加工效率和切割工件的精度，降低了生產成本，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工作站六軸關節機器人，數字化焊接電源，推拉絲焊槍與防碰撞裝置、3D離線編程軟件、銑削減材系統、移動式煌接除塵器、3D柔性連接平臺、控制系統、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，方便實際應用的高配置型機器人3D接工作站。本工作站按照企業應用要求:標準模快化設計，通過學習機器人工作站結構，配置選型、控制原理，PLC控制原理與編程，以及系統之間的通訊、3D打印工藝分析、工藝評定，工裝設計原則、機器人外部軸的添加與聯動。安全防護、1/0通訊、程序數據、程序編寫、硬件連接、通訊方式設定。掌握機器人編程操作、M參數設定、工裝設計基礎、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專業《金屬3D打印技術》、《工業機器人與控制技術》、《焊接自動化技術》《自動化技術》《金屬3D打印技術》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、工作站的項目設計及項目管理全方位實訓與工藝試驗論證。使用KRL結構模式設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。

該設備是培訓數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的基本構成，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。該設備由上下料工業機器人、原材料倉庫、視覺檢測、成品倉庫、快換裝置等組成。

該發明公開了一種新型寬帶介質加載回旋行波管高頻系統，屬于微波、毫米波和太赫茲器件技術領域。該系統包括一次連接的預群聚段、線性放大段、非線性放大段、以及輸出漸變段，預群聚段、線性放大段、非線性放大段、以及輸出漸變段包括金屬圓波導外殼、貼和圓波導內壁加載的環形無損介質加載波導，線性放大段角向均勻地設置有矩形有損介質片，并沿軸向呈周期性分布。該發明通過加載無損介質波導改變整個高頻結構色散特性；使電子注曲線與波導色散曲線在寬頻段范圍內滿足諧振條件，確保寬頻帶工作特性；同時采用漸變的輸出結構，解決高頻點增益低帶來的輸出功率低問題。該發明既能滿足寬頻帶工作需求，又能在頻帶范圍內提供較高的微波功率輸出。