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面向下肢弱肌力人群的智能助行機器人
國內外已經涌現出了很多優(yōu)秀的智能助行機器人產品或樣機，但針對下肢功能運動障礙患者的智能助行機器人研究仍然存在一定的局限性：
（1）助行機器人對于人體運動意圖的識別研究主要依靠力傳感器，在運動意圖的定義和計算方面的差異較大；
（2）基于助行機器人步態(tài)分析方面成果有限，行走能力評估依靠傳統(tǒng)的Holden步行功能分級以及Tinetti平衡與步態(tài)量表進行評估，缺乏對步態(tài)參數的具體量化評估手段；
（3）自適應參數導納控制、共享控制及交互力-位置混合控制等方法大多僅能在特定的人機協(xié)同系統(tǒng)滿足使用，故只能用于單一功能的康復訓練，難以滿足不同行走能力用戶的多樣化康復訓練需求。
本成果研究的面向下肢弱肌力人群的智能助行機器人，通過基于機載的力傳感器、激光傳感器、Kinect等設備，設計多模態(tài)人機交互接口，獲取人體運動數據；基于有監(jiān)督的神經網絡步態(tài)事件分類算法模型提取分析步態(tài)的時空參數，并且能夠應用康復醫(yī)學功能評定理論進行人體行走能力的智能綜合評估，根據評估的行走能力切換對應的機器人模式。
圖1 智能助行機器人一代
圖2 智能助行機器人二代
圖3 智能助行機器人三代
【性能指標】
1）機器人樣機：
人體運動模式識別準確率≥95%；
跟隨模式相對位置誤差≤15cm，相對角度誤差≤20°；
左腿擺動、雙支撐相左向重心轉移、右腿擺動和雙支撐相右向重心轉移四個步態(tài)相位識別準確率≥95%。
2）運動狀態(tài)監(jiān)測及行走能力評估一體化平臺：
正常行走、肢體約束異常狀態(tài)及趔趄、跌倒等緊急狀態(tài)識別準確率≥90%。
華中科技大學
2023-03-06
大型水動力裝備在位機器人加工關鍵技術及其應用
重大裝備是制造強國戰(zhàn)略的重點，水輪機、艦船推進器等大型水動力裝備是重中之重。隨著對單機容量和能量轉換效率需求持續(xù)增長，大型水動力裝備重量尺寸大、加工空間受限、精度一致性要求高等特征的出現，給加工方式帶來了新的要求與挑戰(zhàn)。“數控加工”存在結構與位置形式固定、加工覆蓋區(qū)域有限、可達性低等問題；“人工加工”雖具備靈活性，但存在勞動強度大、工作環(huán)境惡劣、加工精度一致性差等問題。
機器人在位加工具有大行程、高柔性和快響應等優(yōu)點，可有效解決現有大型水動力裝備“數控加工”和“人工加工”存在的受限空間復雜曲面加工區(qū)域小、柔性差、響應慢和精度一致性差等問題。但亟待突破受限空間加工軌跡規(guī)劃、多階模態(tài)加工過程控制、敏捷加工可重構裝備等關鍵難題，以實現大型水動力裝備在位高精高效敏捷加工。
本成果從受限空間高精加工軌跡規(guī)劃、多階模態(tài)高效加工過程控制、人機協(xié)同敏捷加工工藝裝備三個方面開展研究，提出了機器人“加工剛度-力致誤差”評價指標，發(fā)明了基于排斥勢場的軌跡規(guī)劃方法，研發(fā)了機器人加工多約束規(guī)劃、視覺跟蹤測量與誤差在線補償等軟硬件模塊，提出了“顫振穩(wěn)定性-切觸面積”高效加工優(yōu)化新方法，研發(fā)了加工余量、切削負載自適應調控系統(tǒng)，提出了“操作經驗知識遷移-知識驅動可制造性分析”工藝規(guī)劃新技術，發(fā)明了國際首臺（套）大型水動力裝備在位機器人加工可重構裝備，研發(fā)了大型水動力裝備機器人化全流程加工產線，實現多種水輪機轉輪和推進器葉片加工效率提升30%以上，水輪機局部加工精度最高可達±0.1mm。
圖1 機器人加工軟件
圖2 大型水輪機轉輪的機器人在位修復加工系統(tǒng)
圖3 大型艦船用螺旋槳機器人在位加工系統(tǒng)
華中科技大學
2023-04-19
一種具有儲能效應的仿生四足機器人
一種具有儲能效應的仿生四足機器人，屬于仿生機器人領域，對現有仿生四足機器人的剛性脊柱進行改進。本發(fā)明由前軀干、后軀干、脊柱以及前左腿、前右腿、后左腿、后右腿組件構成，前后軀干分別與脊柱前后兩端連接，脊柱能夠帶動前軀干相對后軀干轉動；前左腿、前右腿、后左腿、后右腿組件的結構相同，分別連接于前、后軀干的左右兩側。本發(fā)明在前后軀干之間增加了脊柱，整體外形與實際的四足生物更接近，行走時前后軀干通過脊柱的上仰或下俯擺動，能使前后步距更大，提高了機器人行走速度；還可以減小機器人與地面碰撞時的能量損失，提高運動穩(wěn)
華中科技大學
2021-04-14
一種具有儲能效應的仿生四足機器人
一種具有儲能效應的仿生四足機器人，屬于仿生機器人領域，對現有仿生四足機器人的剛性脊柱進行改進。本實用新型由前軀干、后軀干、脊柱以及前左腿、前右腿、后左腿、后右腿組件構成，前后軀干分別與脊柱前后兩端連接，脊柱能夠帶動前軀干相對后軀干轉動；前左腿、前右腿、后左腿、后右腿組件的結構相同，分別連接于前、后軀干的左右兩側。本實用新型在前后軀干之間增加了脊柱，整體外形與實際的四足生物更接近，行走時前后軀干通過脊柱的上仰或下俯擺動，能使前后步距更大，提高了機器人行走速度；還可以減小機器人與地面碰撞時的能量損失，提
華中科技大學
2021-04-14
一種新型人形機器人及其腿部結構設計
1.痛點問題
智能機器人能夠代替人類執(zhí)行各類任務，有潛力成為最為重要的一股社會生產力。近年來，以人形機器人為載體的通用智能機器人成為了全球機器人行業(yè)所關注的熱點，由于其具有人形的軀體，使得它有潛力代替所有人類工種。然而大多數目前的人形機器人產業(yè)化方案存在一定的問題，大部分現有人形機器人采用傳統(tǒng)的驅動與關節(jié)完全對應的排布方式以及位置控制模式，這種方案使得機器人結構轉動慣量大且依賴高精度傳感器，導致其動態(tài)性能差且成本高昂。
2.解決方案
本成果提出了一種新型人形機器人及其腿部結構設計。其一，提出獨特創(chuàng)新的跨級連桿腿部結構，將所有腿部關節(jié)驅動集中到機器人質心附近，極大地降低了轉動慣量，提高了機器人的性能；其二，選用新型輕質材料如高強度輕質鋁合金、高強度碳纖維等，并重新設計機械結構，減輕了機器人重量，而不影響整體結構的強度；其三，該設計基于力控高扭矩低減速比本體驅動器，具備極高的動態(tài)性能并降低成本。
3.合作需求
1）辦公及生產場地；
2）合作伙伴：包括工廠、物流中心、住宅、酒店行業(yè)在內的應用合作伙伴。
清華大學
2023-01-03
核電機器人關鍵技術與智能裝備研發(fā)及應用
本成果針對不同核電環(huán)境內的任務，設計研發(fā)了個性化的專用機器人系統(tǒng)，解決核反應堆頂蓋上螺栓拉伸量的實時測量、蒸汽發(fā)生器內一次側堵板的自動安裝及高放射性核廢物的體積最小化回收等多種任務，解放危險環(huán)境中的操作人員，提高了操作安全性。
一、項目分類
關鍵核心技術突破
二、技術分析
為保證核電站正常、安全地運作，可利用機器人取代操作人員定期對核設施內部的設備進行檢查、維修，以避免設備故障、老化等現象出現。針對不同核電環(huán)境內的任務，設計研發(fā)了個性化的專用機器人系統(tǒng)，解決核反應堆頂蓋上螺栓拉伸量的實時測量、蒸汽發(fā)生器內一次側堵板的自動安裝及高放射性核廢物的體積最小化回收等多種任務，解放危險環(huán)境中的操作人員，提高了操作安全性。
成果一：整體螺栓拉伸機拉伸量自動測量裝置實現了對反應堆壓力容器頂蓋主螺栓拉伸量及殘余拉伸量的遠程自動測量，降低了人員所受輻射劑量，提高了系統(tǒng)整體工作效率。
成果二：蒸汽發(fā)生器一次側堵板操作機器人完成核電站蒸汽發(fā)生器一次側堵板的安裝、緊固、自動充氣密封和拆除，利用定位裝置可360°旋轉的螺栓緊固機械手、力矩反饋傳感系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現智能定位、自動路徑規(guī)劃、螺栓擰緊力矩的自判斷、氣壓密封和過程監(jiān)控。
成果三：建立了首套核反應堆探測器組件自主回收作業(yè)機器人系統(tǒng)，并進行了誤差建模、系統(tǒng)標定、精度測試與實驗驗證，驗證了系統(tǒng)的可靠性和有效性。
主要性能指標包括重復定位精度、視覺定位精度、具備軌跡跟蹤、視覺伺服控制、力感知、目標精確測量功能。
北京理工大學
2022-08-17
弧焊機器人結構光三維視覺傳感器
研究內容及用途 ：焊接機器人是焊接自動化發(fā)展的主要方向，在汽車 制造、工程機械等產業(yè)已有廣泛的應用。本項目用半導體激光器作為主動 光源，柱面透鏡組產生結構光片， ICCD 攝取光紋圖樣送計算機、經高速 數據采集、數值濾波等運算，給出焊縫位置信息，送運行機構實現智能控 制．《弧焊機器人結構光三維視覺傳感器》外型尺寸 40x 70xll0mm ，距焊 件 80mm 處產生線長 30-40mm，線寬 1mm
南昌大學
2021-04-14
一種行星輪式越障機器人爬樓梯控制方法
本發(fā)明公開了一種行星輪式越障機器人爬樓梯控制方法，包括 如下步驟:1)保持越障機器人勻速直線前進，測量其同一驅動組中兩 行星輪組與前方臺階的距離及行星輪組的轉速，并計算偏轉角;2)計算各行星輪組的理論轉速，并使行星輪組以計算得出的轉速進行運動; 3)檢測當前的 L1 和 L2，并計算當前的偏轉角θ;4)判斷當前偏轉角θ 是否超過預設值:若是，則轉入步驟 2)，若否，則控制機器人繼續(xù)等 速直線前進;5)判斷兩行星輪組是否到達階梯:若否，則繼續(xù)等速直 線
華中科技大學
2021-04-14
一種機器人砂輪位置標定裝置及標定方法
本發(fā)明公開了一種機器人砂輪位置標定裝置及標定方法，屬于 機器人智能加工技術領域。標定裝置包括裝置主體和兩個圓柱體。裝 置主體的 A 平面與砂輪側面貼合，兩個圓柱體的圓柱面與砂輪外圓柱 面相切。依據標定方法要求，機器人夾持標定裝置移動，使標定裝置 接觸砂輪，獲得裝置主體上標定點坐標并進行分析運算，確定砂輪軸 線與砂輪側面的交點的坐標和砂輪半徑，確定砂輪位置。本發(fā)明可以 實現對砂輪空間位置的精確標定，能夠大幅提升砂輪位置標定的效率 和精度。
華中科技大學
2021-04-14
六軸驅控一體工業(yè)機器人控制系統(tǒng)
本成果六軸驅控一體系統(tǒng)內部集成了基于相鄰交叉耦合的六軸同步控制算法。在驅動模塊內部會對每軸反饋信號進行同步控制策略處理，并引入一種基于電流動態(tài)調整的補償系數，解決傳統(tǒng)相鄰交叉耦合結構補償響應慢、同步精度不高的缺點，同步誤差補償周期短，具有更快的同步控制響應和更高的靈活性。
一、項目分類
關鍵核心技術突破
二、成果簡介
傳統(tǒng)的工業(yè)機器人控制和驅動分離，即采用一個獨立運動控制器控制多個獨立伺服驅動器的形式，存在集成度低、體積大、成本高等問題。本成果開發(fā)的六軸驅控一體工業(yè)機器人控制系統(tǒng)由工業(yè)機器人控制軟件和伺服驅動系統(tǒng)組成，主要特點有：
（1）基于多核的SoC芯片，通過片內總線實現控制系統(tǒng)和驅動系統(tǒng)的高速互聯(lián)通信，保證信息傳輸的高效性和穩(wěn)定性。機器人控制算法和六軸驅動系統(tǒng)共用一個芯片中不同的內核完成，實現高度集成。
（2）針對傳統(tǒng)機器人六軸無法高精度同步問題，本成果六軸驅控一體系統(tǒng)內部集成了基于相鄰交叉耦合的六軸同步控制算法。在驅動模塊內部會對每軸反饋信號進行同步控制策略處理，并引入一種基于電流動態(tài)調整的補償系數，解決傳統(tǒng)相鄰交叉耦合結構補償響應慢、同步精度不高的缺點，同步誤差補償周期短，具有更快的同步控制響應和更高的靈活性。
華中科技大學
2022-07-27