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八軸智能視覺焊接機(jī)器人是一種八自由度專用機(jī)器人，中六軸屬于焊接機(jī)器人，另外二軸 屬于焊接變位機(jī)，使得系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)焊接機(jī)器人與變位機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，其針對(duì)體系結(jié)構(gòu)、機(jī)械結(jié) 構(gòu)、示教再現(xiàn)理論、軌跡規(guī)劃和優(yōu)化方法、軌跡跟蹤控制策略等機(jī)器人關(guān)鍵共性理論和技術(shù)展 開研究，采用運(yùn)動(dòng)控制卡的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人空間位置與速度的控制。焊接變位機(jī)同焊接機(jī) 器人配合，擴(kuò)展了焊接機(jī)器人的工作空間，提高了焊接生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量。 本系統(tǒng)采用接觸式焊縫跟蹤與攝像機(jī)焊縫跟蹤系統(tǒng)相結(jié)合，焊前對(duì)焊縫進(jìn)行數(shù)據(jù)及圖像 采集，通過計(jì)算機(jī)軟件對(duì)焊縫數(shù)據(jù)及圖像進(jìn)行處理，生成虛擬焊縫。由虛擬焊縫識(shí)別系統(tǒng)控制 執(zhí)行機(jī)構(gòu)在焊接時(shí)進(jìn)行焊縫跟蹤，提高焊縫質(zhì)量。八軸智能視覺焊接機(jī)器人主要應(yīng)用于汽車及 其零部件行業(yè)和工程機(jī)械行業(yè)。機(jī)器人編程采用示教再現(xiàn)方式，可以通過示教盒直接編程也可 以進(jìn)行離線編程，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位和連續(xù)軌跡勻速控制；在焊槍部分安裝人體紅外感應(yīng)開關(guān)，保證工 作人員安全問題；將視覺傳感器作為測量工具來測量機(jī)器人末端或是目標(biāo)的位置，利用視覺信 息來控制機(jī)器人末端執(zhí)行器相對(duì)目標(biāo)或是目標(biāo)特征的相對(duì)位置和姿態(tài)，從而減少抓取錯(cuò)誤及失 誤。

本系統(tǒng)將機(jī)器人模型簡化成一個(gè)一級(jí)二維的倒立擺，并抓住機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃中的八個(gè)關(guān)鍵階段，結(jié)合ZMP穩(wěn)定性理論，設(shè)計(jì)了一個(gè)機(jī)器人行走平衡自調(diào)整的模糊控制器，使得控制算法大大簡化。大型智能交互機(jī)器人與場館內(nèi)其他小型雙足類人機(jī)器人Agent的通信研究采用TCP/IP和無線GPRS方式用于大型仿人機(jī)器人與場館內(nèi)其他小型仿人機(jī)器人Agent的通信，研究了幾種用于多Agent之間通信的算法，并將一種改進(jìn)的遺傳算法并將其應(yīng)用于多Agent通訊，結(jié)果表明此種算法可以提高多Agent之間的通信效率。完成基于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)語音識(shí)別、人臉識(shí)別，嵌入式系統(tǒng)同時(shí)還完成和行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)作驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)的通信，通信方式采用內(nèi)部總線；完成了基于DSP的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)無刷直流電機(jī)電流環(huán)、速度環(huán)的雙閉環(huán)控制；實(shí)現(xiàn)了完整的交互協(xié)議，保證數(shù)據(jù)可靠的傳遞。小型雙足類人機(jī)器人與小型雙足類人機(jī)器人之間的通信研究 將機(jī)器人團(tuán)隊(duì)中的每個(gè)機(jī)器人作為通用控制設(shè)備進(jìn)行互連，通過遵循自主開發(fā)的共同的資源描述及功能服務(wù)接口標(biāo)準(zhǔn)，使每個(gè)機(jī)器人能夠有效實(shí)現(xiàn)資源共享及協(xié)同服務(wù)，提高設(shè)備間功能的互操作性。互連的機(jī)器人相互認(rèn)識(shí)與理解，遵循我們自主開發(fā)的規(guī)范的設(shè)備資源描述標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)記錄機(jī)器人在互連網(wǎng)絡(luò)中的表現(xiàn)形式，以及設(shè)備所能提供的服務(wù)。使每臺(tái)機(jī)器人可以互聯(lián)互通、整體團(tuán)隊(duì)形成自組織網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行信息共享及協(xié)同工作。

面向室內(nèi)變電站無人值守與智能巡檢的生產(chǎn)需求，結(jié)合攝影測量與移動(dòng)機(jī)器人專業(yè)方面的優(yōu)勢，首創(chuàng)性將自主測圖與導(dǎo)航等機(jī)器人技術(shù)、人工智能技術(shù)與移動(dòng)測量技術(shù)引入室內(nèi)變電站巡檢領(lǐng)域，研發(fā)了面向無人化、高精度、適應(yīng)性強(qiáng)以及集成度高的室內(nèi)變電站智能巡檢機(jī)器人。實(shí)現(xiàn)了可視化建模、全天無人化巡檢、儀表讀數(shù)自動(dòng)識(shí)別、機(jī)械臂輔助讀表、異常檢測和自主充電等功能，滿足了室內(nèi)變電站巡檢的各方面需求

自主研發(fā)了多機(jī)器人協(xié)作焊接系統(tǒng)，其中機(jī)器人控制器自主研發(fā)，采用EtherCAT總線通訊控制底層伺服，控制周期1ms。參與協(xié)作焊接的機(jī)器人均為國產(chǎn)6軸通用該機(jī)器人，多機(jī)器人系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)對(duì)照ABB MultiMove、KUKA RoboTeam功能，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國外領(lǐng)先品牌同等技術(shù)水平。具體技術(shù)指標(biāo)： ① 變位機(jī)（夾持）機(jī)器人支持6維力-力矩傳感器，實(shí)時(shí)補(bǔ)償估計(jì)偏差； ② 焊接機(jī)器人支持接觸找焊縫、激光焊縫跟蹤等多種焊接工藝； ③ 最多支持4臺(tái)機(jī)器人協(xié)作； ④ 可根據(jù)應(yīng)用需求開發(fā)新場景控制程序。

一、項(xiàng)目簡介  “中國制造2025”發(fā)展規(guī)劃的啟動(dòng)促使智能制造成為生產(chǎn)制造企業(yè)的主旋律，而工業(yè)機(jī)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(yè)發(fā)展機(jī)遇。福建省出臺(tái)的《福建省實(shí)施<中國制造2025>行動(dòng)計(jì)劃》，將發(fā)展智能制造視為首要任務(wù)，推廣“數(shù)控一代”，開展智能制造試點(diǎn)示范，實(shí)施“機(jī)器換人”專項(xiàng)行動(dòng)，發(fā)展壯大智能裝備產(chǎn)業(yè)，開發(fā)智能終端產(chǎn)品和提升工業(yè)軟件支撐能力。 二、前期研究基礎(chǔ) 與泉州市微柏工業(yè)機(jī)器人研究院有限公司建立合作關(guān)系，采用企業(yè)與高校共同投資模式，建立“嘉庚學(xué)院—微柏工業(yè)機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”，實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有師生近百人，為高校師生提供研發(fā)環(huán)境，為企業(yè)進(jìn)行技術(shù)難題攻關(guān)并培育人才。 與微柏簽署了為期3年的技術(shù)服務(wù)合同（2014.12-2017.12，微柏工業(yè)機(jī)器人技術(shù)支持服務(wù)，150萬元）。 與微柏聯(lián)合申報(bào)了多項(xiàng)科技項(xiàng)目：（1）工業(yè)機(jī)器人整機(jī)綜合性能測試儀的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，2016.10，國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)；（2）工業(yè)機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障預(yù)測系統(tǒng)的開發(fā)，2015.9，福建省對(duì)外合作項(xiàng)目；（3）面向瓷磚智能化分揀生產(chǎn)線的關(guān)鍵技術(shù)，2015.10，泉州市科技局燎原計(jì)劃。并協(xié)助微柏完成了福建省新型科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)創(chuàng)新基金、廈門大學(xué)本科生校外實(shí)習(xí)基地申請(qǐng)。 三、應(yīng)用技術(shù)成果 基于課題組自主研發(fā)的機(jī)器人控制器，結(jié)合機(jī)器視覺自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，分別開展了以下6個(gè)項(xiàng)目：（1）為四川航天世東汽車部件有限公司研發(fā)的焊接機(jī)器人焊縫自動(dòng)跟蹤識(shí)別系統(tǒng)；（2）為蘇州寶麗潔公司研發(fā)的之駐守機(jī)器人濕紙巾自動(dòng)識(shí)別貼蓋系統(tǒng)；（3）為泉州港威五金制品有限公司研發(fā)了鋁水自動(dòng)澆注系統(tǒng)；（4）為晉江的沃鞋服有限公司研發(fā)的鞋模自動(dòng)跟蹤噴膠系統(tǒng)；（5）為福建省鋰東精密機(jī)械有限公司研制了自動(dòng)搬運(yùn)識(shí)別系統(tǒng)；（6）為江蘇太倉寶祥有色金屬制品廠研制了自動(dòng)碼垛識(shí)別系統(tǒng)。 四、合作企業(yè) 泉州市微柏工業(yè)機(jī)器人研究院有限公司是福建省工業(yè)機(jī)器人研發(fā)龍頭企業(yè)，從事工業(yè)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化十余年，專注研發(fā)六關(guān)節(jié)與四關(guān)節(jié)自由度串并聯(lián)機(jī)械手等，自主研發(fā)數(shù)十種應(yīng)用在沖壓、噴涂、焊接、激光加工等生產(chǎn)作業(yè)領(lǐng)域的專業(yè)機(jī)器人。自主研發(fā)了高精度RV減速機(jī)檢測臺(tái)，工業(yè)機(jī)器人零點(diǎn)矯正與運(yùn)動(dòng)精度檢測裝置，焊接機(jī)器人防碰撞測試裝置等工業(yè)機(jī)器人核心部件與整機(jī)檢測系統(tǒng)，獲得國家發(fā)明專利5項(xiàng)，國家實(shí)用新型專利30項(xiàng)。作為福建省科技小巨人企業(yè)、福建省科技型企業(yè)泉州市智能制造示范企業(yè)等，承擔(dān)了省部級(jí)科技項(xiàng)目10余項(xiàng)。

大尺寸測量的用途十分廣泛，幾乎應(yīng)用到大型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)、裝配成型、驗(yàn)收交付等各個(gè)環(huán)節(jié)，在航空航天、車輛船舶、風(fēng)電、水利工程、雷達(dá)天線、重型機(jī)械等領(lǐng)域的需求尤為突出，在現(xiàn)代大型機(jī)械制造業(yè)中扮演著極其重要的角色。

智能交互式上肢康復(fù)機(jī)器人在機(jī)械結(jié)構(gòu)上改進(jìn)了現(xiàn)有動(dòng)力型上肢康復(fù)機(jī)器人將電機(jī)放在運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)處造成的噪聲高、體積大等不足。在系統(tǒng)控制上，設(shè)計(jì)了多模態(tài)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(jī)交互控制需要，同時(shí)還設(shè)計(jì)了多種訓(xùn)練模式（被動(dòng)訓(xùn)練、助力訓(xùn)練、虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練等）。醫(yī)、患、機(jī)三者交互，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)生跟患者，醫(yī)生與機(jī)器，患者與機(jī)器之間的遠(yuǎn)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(nèi)自動(dòng)調(diào)節(jié)； 無人駕駛施藥導(dǎo)航系統(tǒng)相位中心誤差±10mm，提取特征線段的準(zhǔn)確率達(dá) 98%；裝備寬度 40-70cm 內(nèi)可調(diào)；施藥行駛速度： 0-1.5m/s，加速度為 0.5m/s2；與傳統(tǒng)施藥方式相比，施藥效率提高 10%，農(nóng)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(jī)器人通過長艏翼設(shè)計(jì)，可搭載雙三軸正交電磁探測設(shè)備，以突破水下聲、光設(shè)備探測盲區(qū)，克服海纜（尤其是海底光纜）直徑細(xì)小、海床掩埋等探測挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)近海底飛行式探測與巡檢，為海纜智能運(yùn)維提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。該水下機(jī)器人為國內(nèi)首款面向海纜智能運(yùn)維的無人無纜自主探測巡檢裝備，可通過日常巡檢評(píng)價(jià)海纜安全風(fēng)險(xiǎn)，制定海纜系統(tǒng)運(yùn)維計(jì)劃。該裝備還可對(duì)海纜進(jìn)行故障點(diǎn)快速定位，輔助完成海纜快速打撈和故障修復(fù)。 圖 1飛行式長艏翼水下機(jī)器人近底探測巡檢海纜場景 圖2 自主研發(fā)的海纜智能探測巡檢水下機(jī)器人 圖3 水下機(jī)器人模擬海纜探測湖上試驗(yàn) 水下機(jī)器人深度等級(jí)300米（可根據(jù)場景需求進(jìn)行升級(jí)）；有效探測磁場強(qiáng)度≥10nT；巡航速度3節(jié)、探測巡航速度1-2節(jié)。

本成果為自主研發(fā)的神經(jīng)外科智能導(dǎo)航與手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，核心包括手術(shù)規(guī)劃軟件、導(dǎo)航定向系統(tǒng)、機(jī)器人輔助器械定位和操作系統(tǒng)。 該系統(tǒng)能夠提供開放的人工智能建模與手術(shù)規(guī)劃功能，讓建模與規(guī)劃更加智能；提供個(gè)性化3D打印部件功能，讓導(dǎo)航設(shè)置更簡便，術(shù)中操作更安全；具有界面友好、功能強(qiáng)大的神經(jīng)外科建模與手術(shù)規(guī)劃軟件，支持CT/MRI多模態(tài)圖像自動(dòng)配準(zhǔn)融合、智能重建、解剖測量、手術(shù)方案設(shè)計(jì)等功能。此手術(shù)機(jī)器人可用于腦外科手術(shù)、活檢、電極測量、囊腫或血腫等手術(shù)。機(jī)器臂可實(shí)現(xiàn)精確的術(shù)中定位，手術(shù)更加微創(chuàng)，并且可以連續(xù)穩(wěn)定工作，降低醫(yī)生疲勞程度，提高手術(shù)安全性。