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一、項目簡介  “中國制造2025”發展規劃的啟動促使智能制造成為生產制造企業的主旋律，而工業機器人作為智能制造的重要柔性制造單元，迎來了廣闊的行業發展機遇。福建省出臺的《福建省實施<中國制造2025>行動計劃》，將發展智能制造視為首要任務，推廣“數控一代”，開展智能制造試點示范，實施“機器換人”專項行動，發展壯大智能裝備產業，開發智能終端產品和提升工業軟件支撐能力。 二、前期研究基礎 與泉州市微柏工業機器人研究院有限公司建立合作關系，采用企業與高校共同投資模式，建立“嘉庚學院—微柏工業機器人創新實驗室”，實驗室現有師生近百人，為高校師生提供研發環境，為企業進行技術難題攻關并培育人才。 與微柏簽署了為期3年的技術服務合同（2014.12-2017.12，微柏工業機器人技術支持服務，150萬元）。 與微柏聯合申報了多項科技項目：（1）工業機器人整機綜合性能測試儀的研發及產業化，2016.10，國家重大科學儀器設備開發專項；（2）工業機器人的遠程監控和故障預測系統的開發，2015.9，福建省對外合作項目；（3）面向瓷磚智能化分揀生產線的關鍵技術，2015.10，泉州市科技局燎原計劃。并協助微柏完成了福建省新型科研機構、企業創新基金、廈門大學本科生校外實習基地申請。 三、應用技術成果 基于課題組自主研發的機器人控制器，結合機器視覺自動識別技術，分別開展了以下6個項目：（1）為四川航天世東汽車部件有限公司研發的焊接機器人焊縫自動跟蹤識別系統；（2）為蘇州寶麗潔公司研發的之駐守機器人濕紙巾自動識別貼蓋系統；（3）為泉州港威五金制品有限公司研發了鋁水自動澆注系統；（4）為晉江的沃鞋服有限公司研發的鞋模自動跟蹤噴膠系統；（5）為福建省鋰東精密機械有限公司研制了自動搬運識別系統；（6）為江蘇太倉寶祥有色金屬制品廠研制了自動碼垛識別系統。 四、合作企業 泉州市微柏工業機器人研究院有限公司是福建省工業機器人研發龍頭企業，從事工業機器人相關技術研發及產業化十余年，專注研發六關節與四關節自由度串并聯機械手等，自主研發數十種應用在沖壓、噴涂、焊接、激光加工等生產作業領域的專業機器人。自主研發了高精度RV減速機檢測臺，工業機器人零點矯正與運動精度檢測裝置，焊接機器人防碰撞測試裝置等工業機器人核心部件與整機檢測系統，獲得國家發明專利5項，國家實用新型專利30項。作為福建省科技小巨人企業、福建省科技型企業泉州市智能制造示范企業等，承擔了省部級科技項目10余項。

大尺寸測量的用途十分廣泛，幾乎應用到大型產品的設計研發、裝配成型、驗收交付等各個環節，在航空航天、車輛船舶、風電、水利工程、雷達天線、重型機械等領域的需求尤為突出，在現代大型機械制造業中扮演著極其重要的角色。

智能交互式上肢康復機器人在機械結構上改進了現有動力型上肢康復機器人將電機放在運動關節處造成的噪聲高、體積大等不足。在系統控制上，設計了多模態控制（語音控制、觸摸控制、按鍵控制等）方式，使得控制更加符合人機交互控制需要，同時還設計了多種訓練模式（被動訓練、助力訓練、虛擬現實訓練等）。醫、患、機三者交互，實現了醫生跟患者，醫生與機器，患者與機器之間的遠程、無線控制。

噴頭霧化液滴中徑尺度控制范圍 20-40μm； 噴桿總高度可在 1.5m-2.2m 內自動調節； 無人駕駛施藥導航系統相位中心誤差±10mm，提取特征線段的準確率達 98%；裝備寬度 40-70cm 內可調；施藥行駛速度： 0-1.5m/s，加速度為 0.5m/s2；與傳統施藥方式相比，施藥效率提高 10%，農藥有效利用率提高 10%。

研制的新型水下飛行式智能探測巡檢機器人通過長艏翼設計，可搭載雙三軸正交電磁探測設備，以突破水下聲、光設備探測盲區，克服海纜（尤其是海底光纜）直徑細小、海床掩埋等探測挑戰，實現近海底飛行式探測與巡檢，為海纜智能運維提供關鍵技術支撐。該水下機器人為國內首款面向海纜智能運維的無人無纜自主探測巡檢裝備，可通過日常巡檢評價海纜安全風險，制定海纜系統運維計劃。該裝備還可對海纜進行故障點快速定位，輔助完成海纜快速打撈和故障修復。 圖 1飛行式長艏翼水下機器人近底探測巡檢海纜場景 圖2 自主研發的海纜智能探測巡檢水下機器人 圖3 水下機器人模擬海纜探測湖上試驗 水下機器人深度等級300米（可根據場景需求進行升級）；有效探測磁場強度≥10nT；巡航速度3節、探測巡航速度1-2節。

本成果為自主研發的神經外科智能導航與手術機器人系統，核心包括手術規劃軟件、導航定向系統、機器人輔助器械定位和操作系統。 該系統能夠提供開放的人工智能建模與手術規劃功能，讓建模與規劃更加智能；提供個性化3D打印部件功能，讓導航設置更簡便，術中操作更安全；具有界面友好、功能強大的神經外科建模與手術規劃軟件，支持CT/MRI多模態圖像自動配準融合、智能重建、解剖測量、手術方案設計等功能。此手術機器人可用于腦外科手術、活檢、電極測量、囊腫或血腫等手術。機器臂可實現精確的術中定位，手術更加微創，并且可以連續穩定工作，降低醫生疲勞程度，提高手術安全性。

拋投式微小型智能探測機器人，是一種小型機器人，2公斤以內，可以隨身攜帶，可以以手拋、炮射、空投等方式進入災害（火災、地震、化學爆炸等）現場，實現危險環境的無人探測與通訊。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、技術分析 應急救援人員在執行如消防偵查等具有一定危險性的救援任務時，都需要盡可能了解任務場景，然后制定指揮方案。在任務環境未知的情況下，如果讓救援人員去探測現場情況，不僅難以獲得準確、全面的現場信息，更重要的是可能給探測人員帶來危險。采用智能偵檢機器人代替人員去探測任務場景，可以通過機器人上裝備的多種傳感器獲得完整的現場信息，還能使得救援人員在偵檢過程中遠離危險，提高任務執行效率，減少人員傷亡。針對不同使用場景，采用不同機器人可以滿足使用需求：對于高樓或狹小型空間，可采用拋投式微小型智能探測機器人執行偵檢任務；對于地面情況復雜的情況，履帶式應急智能探測與救援機器人可以更好實現偵檢功能。 本項目形成的產品將主要應用與消防以及應急救援行業，針對火災現場不明狀況的環境條件，尤其是充斥煙氣但尚無太高溫度的現場環境，研究設計適合消防救援現場信息探測與偵檢的拋投式微小型智能探測機器人，通過投擲、炮射等快速部署方式布置到現場，偵測并實時回傳現場救援所需信息，實現救災現場信息的應用集成與輔助決策系統構建，切實保證消防戰士施救自身安全、提高救援效率的戰術目標。 拋投式微小型智能探測機器人，是一種小型機器人，2公斤以內，可以隨身攜帶，可以以手拋、炮射、空投等方式進入災害（火災、地震、化學爆炸等）現場，實現危險環境的無人探測與通訊。 它可在救援人員無法快速接近或不適宜進入的事故現場，采用拋投形式實現快速部署，主動探測火災現場情況。一方面可以替代消防人員進入不適合人類進入的事故現場，保證了人身安全另一方面，拋投快速部署也提高了災難響應速度。 本項目中研發的三款機器人都具備對火災現場溫度、氣體濃度、可見光或紅外圖像、視頻、聲音等環境信息與參數的探測與偵檢能力，嚴格按照消防裝備安全規范進行設計，滿足消防現場信息探測設施快速部署、所需信息有效偵測等功能要求，特別適用于消防救援現場危險信息的實時探測與搜救任務，可以對起火點的尋找與確認、人員定位與搜救提供重大幫助。根據現場情況的具體需要，可以選擇使用不同形態的機器人代替消防戰士先行進入各種災情現場、以及可能坍塌的建筑物、被火墻封鎖的室內空間等救援現場開展信息偵檢和搜救工作。智能機器人現場偵檢實時傳回的現場信息，可以有效接入消防救災現場信息系統，通過信息的集成應用構建救援現場指揮輔助決策系統，對于保證救援人員自身安全、減少次生災害、提升救援水平具有顯著的技術支撐作用。 本項目研發的機器人技術，主要是填補了現有消防裝備在復雜環境下智能化偵查能力的不足，使智能機器人技術應用與消防救援任務相結合，社會效益和經濟效益價值凸顯，并將進一步促進我國消防應急處理關鍵技術與裝備的發展。

1.痛點問題 協作機器人是在共享空間中與人互動或在附近安全工作的機器人。與傳統工業機器人相比，協作機器人的優點主要體現在人機共融環境中的安全性、交互性、靈巧性和智能性。這種機器人不僅性價比高，而且安全方便，能夠極大地促進制造企業的發展。針對我們國家協作機器人方向，機器人關鍵核心部件（一體化關節、扭矩傳感器、力矩電機、自適應控制器）受到國外卡脖子影響，系統軟件、智能感知和決策算法儲備不足，整機集成設計方面需要極大提升，因此攻破關鍵制約，加速智能協作機器人發展刻不容緩。 2.解決方案 本項目總體目標是實現自治友好的智能協作機器人系統。突破了“感-驅-控”一體化關節集成設計技術、分布式實時控制系統架構設計技術、高帶寬自適應柔順運動控制技術、基于機器學習的視覺感知技術，形成一批關鍵核心部件，包括扭矩電機、力矩傳感器、一體化關節、分布式控制器和末端執行器，實現輕量化、模塊化的協作機器人單臂和雙臂，和圍繞復雜應用場景開展應用驗證。 合作需求 1）構建針對于產品打磨的專業化團隊； 2）組建針對產品的專業化管理和銷售團隊； 3）搭建研發的實驗基地和批量生產基地，以及尋求資金支持。 或者，尋找有實力的產業企業，開展技術轉移。

智能交互式上肢康復機器人在機械結構上改進了現有動力型上肢康復機器人將電機放在運動關節處造成的噪聲高、體積大等不足，將電機、減速箱、離合器等動力器件放在底座內，并采用基于齒輪的中央驅動設計，在實現簡化機械臂的同時能完成肘關節曲/伸，肩關節曲/伸與內收/外展的多自由度活動。在系統控制上，設計了多模態控制（語音控制、觸摸控制、按鍵控制等）方式，使得控制更加符合人機交互控制需要，同時還設計了多種訓練模式（被動訓練、助力訓練、虛擬現實訓練等），以適用不同階段患者的康復訓練需求。針對該機器人設計的一款應用于手機

成果針對傳統瓦斯報警系統調校工作量大、維護成本高、誤報警率高、抗干擾能力差等不足，以 AVR 單片機為核心研制了一種礦用微型瓦斯報警器，開發了礦井瓦斯濃度數據采集、零點漂移自動校正、傳感器非線性補償、報警控制以及上位通信自動標定控制等功能模塊，實現了瓦斯報警器的數字化、智能化和自動化。實驗結果表明：系統性能穩定，功耗低，抗干擾性好，標定更準確，調試簡單，大大降低了其維護成本，具有廣泛的應用推廣前景。該成果已申報實用新型專利 2 項，發表高水平學術論文 10 余篇。