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一、項目簡介 隨著科技進步和社會需求的發(fā)展，機器人手/臂除了工業(yè)生產(chǎn)，也越來越多用于服務人類的其它各個領域，這必然會使機器人承擔比工業(yè)中更加多樣的操作任務，面臨更加多變的工作環(huán)境。因此，國內(nèi)外對非結構自然環(huán)境下、具備自主操作能力的機器人的研究十分重視。當前，具備視覺感知能力的機器人已被公認為機器人發(fā)展的主流趨勢，將視覺與機器人操作相融合，是對人類行為的模擬，由此產(chǎn)生的視覺伺服控制方法為機器人自主操作能力的實現(xiàn)帶來了新的思路，代表了機器人的先進控制技術，也是促進機器人智能化發(fā)展的一個重要驅動。可以預見，未來的視覺系統(tǒng)將會成為機器人名副其實的眼睛，視覺伺服技術在機器人自主操作中將具有不可替代的作用。 視覺伺服利用視覺傳感器提供的環(huán)境信息對機器人運動進行實時反饋控制，涉及機器人機械幾何設計、運動學和動力學、自動控制理論、計算機視覺圖像處理和攝像機標定等,是智能機器人領域中具有重要理論意義的研究課題之一。迄今為止，機器人手/臂的視覺伺服方法在太空遙操作、機器人手術、水果采摘、工業(yè)裝配、焊接、抓取以及微操作等方面得到越來越多的應用。然而，現(xiàn)階段可實際應用的方案主要面向特定的標定環(huán)境、模型參數(shù)已知，機器人操作是編碼定式的，不具備模型未知條件下的自主操作能力，特別是當面向未來的剛-柔-軟體共融機器人時，其柔型結構造成的運動模型及參數(shù)的變化與不確定性，必然使現(xiàn)有確定模型的研究方法失效。因此，無模型（目標幾何模型，手眼標定模型，機器人運動模型）、非結構環(huán)境下的自適應操作對機器人提出了新挑戰(zhàn)，是機器人手臂(尤其柔型手臂)視覺伺服控制研究的難點與前沿問題，不斷深入對非結構環(huán)境下、無模型的機器人手/臂視覺伺服控制的研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義。 在非結構自然環(huán)境下使機器人像人一樣協(xié)調自適應操作是當今機器人研究領域的一項尚未實現(xiàn)但又令人感興趣的研究工作。從理論上看，非結構自然環(huán)境下實現(xiàn)機器人柔性操作，就當前研究依靠單一的控制器設計是困難的。因此，本項目借鑒人的手眼協(xié)調操作是自適應學習過程，涉及智能進化和行為優(yōu)化，將隨機動態(tài)規(guī)劃理論，結合約束規(guī)則與最優(yōu)化控制，探索一種變參手眼關系，實現(xiàn)機器人在非結構自然環(huán)境下的自適應操作。 二、前期研究基礎 研究團隊一直致力于機器人視覺反饋控制的研究。在基礎理論研究上，針對無標定視覺伺服控制方案與設計，均提出了一些新型方法，有扎實的理論基礎和知識積累，并不斷跟蹤和深入在無模型視覺伺服控制的方面研究和前沿問題。目前，已經(jīng)著手在無模型視覺伺服的可靠性、穩(wěn)定性控制方面做了充分的探索工作：針對機器人無標定全局穩(wěn)定操作問題，研究了一種魯棒卡爾曼濾波(RKF)合作Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(ENN)的全局穩(wěn)定視覺伺服控制方法；提出了一種基于網(wǎng)絡輔助爾曼濾波狀態(tài)估計的無標定視覺伺服方法，提高伺服系統(tǒng)的魯棒性。同時，立足機器人發(fā)展前沿，建立了多模特征深度學習抓取系統(tǒng)，在無結構環(huán)境下實現(xiàn)了機器人智能抓取與定位。 已發(fā)表的與項目相關的主要論文有： [1] 仲訓杲,徐敏,仲訓昱,彭俠夫.基于多模特征深度學習的機器人抓取判別方法.自動化學報,2016,7(42), pp:1022-1029. (EI) [2] Xungao Zhong, Xunyu Zhong and Xiafu Peng. Robots Visual Servo Control with Features Constraint Employing Kalman-Neural-Network Filtering Scheme. Neurocomputing, 2015, 151(3), pp:268-277 (SCI)  [3] Xungao Zhong, Xunyu Zhong and Xiafu Peng. Robust Kalman FilteringCooperated Elman Neural Network Learning forVision-Sensing-Based RoboticManipulation with Global Stability. Sensors, 2013, 10(13), pp:13464-13486. (SCI) [4] Xungao Zhong, Xiafu Peng, Xunyu Zhongand Lixiong Lin. Dynamic Jacobian Identification Based on State-Space for Robot Manipulation. Applied Mechanics andMaterials, vols. 475-476 (2014)pp: 675-679.(EI) [5] Xungao Zhong, Xiafu Peng, Xunyu Zhong and Xueren Dong. Multi-Channel with RBF Neural Network Aggregation Based on Disparity Space for Color Image Stereo Matching. IEEE 5th International Conference on Advanced Computational Intelligence (ICACI), 10(2012) PP:620-625. (EI) [6]XUNGAO ZHONG, XIAFU PENG, XUNYU ZHONG. NEURAL-BAYESIAN FILTERING BASED ON MONTE CARLO RESAMPLING FOR VISUAL ROBUST TRACKING. Journal of Theoretical and Applied Information Technology, 2013, 2(50), pp: 490-496. [7] Xungao Zhong, Xiafu Peng and Xunyu Zhong. Severe-Dynamic Tracking Problems Based on Lower Particles Resampling. TELKOMNIKA Indonesian Journal of Electrical Engineering. 2014, 12(6), pp:4731-4739. [8] Xunyu Zhong, Xungao Zhong and Xiafu Peng. Velocity-Change-Space-based Dynamic Motion Planning for Mobile Robots Navigation. Neurocomputing. 2014, 143(11), pp:153-163. (SCI) [9] Xunyu Zhong, Xungao Zhong, Xiafu Peng. VCS-based motion planning for distributed mobile robots: collision avoidance and formation. Soft Computing,2016,5(20), pp: 1897-1908. (SCI) [10] 仲訓杲,徐敏, 仲訓昱, 彭俠夫. 基于雅可比預測的機器人無模型視覺伺服定位控制, 控制與決策, 已在線發(fā)表, 2018. [11] 仲訓杲,徐敏, 仲訓昱, 彭俠夫. 基于圖像的機器人非標定視覺反饋控制全局定位方法, 廈門大學學報(自然科學版), 已錄用, 2018. 三、應用技術成果 （一）基于多模特征深度學習的機器人抓取判別 研究了多模特征深度學習及其在機器人智能抓取判別中的應用，該方法針對智能機器人抓取判別問題, 研究多模特征深度學習與融合方法. 該方法將測試特征分布偏離訓練特征視為一類噪化, 引入帶稀疏約束的降噪自動編碼 (Denoising auto-encoding, DAE), 實現(xiàn)網(wǎng)絡權值學習; 并以疊層融合策略, 獲取初始多模特征的深層抽象表達, 兩種手段相結合旨在提高深度網(wǎng)絡的魯棒性和抓取判別精確性. 實驗采用深度攝像機與 6 自由度工業(yè)機器人組建測試平臺, 對不同類別目標進行在線對比實驗. 結果表明, 設計的多模特征深度學習依據(jù)人的抓取習慣, 實現(xiàn)最優(yōu)抓取判別, 并且機器人成功實施抓取定位, 研究方法對新目標具備良好的抓取判別能力. （二）無標定視覺伺服解決方案及其機器人操作應用 研究了無標定視覺伺服方法及其在機械臂任務操作中的應用。首先提出視覺伺服目標：假設機器人或者攝像節(jié)的模型參數(shù)未知或者部分未知，視覺伺服的目標是使用攝像節(jié)作為傳感器，引導機械臂運動，使當前圖像特征收斂到期望圖像特征，從而完成定位或者跟蹤的任務。 手眼協(xié)調關系描述。關節(jié)圖像雅克比矩陣定量描述了機械臂關節(jié)變化引起圖像特征變化，它是關節(jié)-圖像映射的局部線性化矩陣。 建立圖像雅克比的在線估計器。將關節(jié)圖像雅克比矩陣的每一個元素作為輔助系統(tǒng)的狀態(tài)，建立輔助系統(tǒng)的狀態(tài)方程；攝像機提取到的圖像特征作為測量值，建立輔助系統(tǒng)的觀測方程。根據(jù)Kalman濾波器理論，我們設計了對關節(jié)圖像雅克比的在線實時估計算法。 構建基于圖像矩的目標函數(shù)。為了避免傳統(tǒng)的基于點特征的缺陷，例如點特征的標記、提取與匹配過程復雜且通用性較差問題。構建基于圖像矩的圖像特征向量完成視覺伺服任務，來提高視覺伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。 四、合作企業(yè) 廈門萬久科技股份有限公司是一家集銷售、軟件研發(fā)、技術服務、加工技術整合為一體的高新技術企業(yè)。目前公司的經(jīng)營范圍涉及CNC軟件開發(fā)及數(shù)控系統(tǒng)銷售、CNC控制零件銷售及專業(yè)維修；工藝優(yōu)化、機臺升級與技術改造、工程配電與軟件優(yōu)化、專用機控制系統(tǒng)開發(fā)、多軸機的設計與開發(fā)、機臺精度檢測與校正優(yōu)化服務等。公司是國際知名生產(chǎn)制造企業(yè)——富士康的產(chǎn)品供應商和技術服務商。    

"該成果獲2017年度國家技術發(fā)明獎二等獎（通用項目）。(1)創(chuàng)立了快速道路交通安全狀態(tài)辨識事故風險預警方法體系。 (2)提出了事故前兆的快速道路交通安全分析與多目標優(yōu)化設計方法。 (3)研發(fā)了基于速度引導的快速道路交通安全主動調控技術。 建立了快速道路交通事故前兆特征的表征與識別方法，系統(tǒng)解析了交通事故風險形成機理及演變規(guī)率，提出了快速道路交通安全狀態(tài)類歸與主動辨識技術，構造了快速邊路交通審故風險主動預警技術。提出了事故前兆特征的快速道路交通安全分析技術，研制了事故前兆特征的交通事故風險分析與優(yōu)化設計軟件，研發(fā)了快速邊路出入交通沖突仿真快速提取技術，提出了綜合考慮效率、安全、環(huán)境和能耗的快速道路典型節(jié)點交通設計多目標協(xié)同優(yōu)化技術。某于交通安全影響系數(shù)構建了常用車速管控設施綜合優(yōu)化技術，提出了不利天氣條件下快速道路限速值優(yōu)化設計技術，構建了面向安全增強、效率提升和多目標協(xié)同優(yōu)化的可變限速控制和系統(tǒng)搭建技術。 "

本發(fā)明公開了一種帶可控風門的多風扇冷卻模塊及控制方法，包括散熱器、安裝框架、減震支架、可控風門、導風罩、電子風扇和控制器ECU。車輛高溫季節(jié)低熱負荷運行工況時，通過調節(jié)可控風門的開度，可使得多風扇冷卻模塊的冷卻效率明顯提高，本發(fā)明實施案例中提高幅度為6.5％～17.7％。車輛在低溫季節(jié)運行時，調節(jié)可控氣門的開度，避免車輛被過度冷卻，進而避免車輛耗油過高。

成果介紹火電機組深度調峰改造是消納可再生能源的有效途徑，深度調峰就是在自動控制的情況下將機組的負荷調節(jié)下限從原來的50[[[[%]]]]Pe下調至30[[[[%]]]]Pe，甚至更低。控制難點在于：當機組處在低負荷工況時，機組被控過程的動態(tài)特性具有快速變化的特征，常規(guī)控制策略難于有效控制。本項成果采用多模型智能預測控制技術，分別提出了適合于亞臨界和超（超）臨界機組深度調峰的多模型智能預測控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了在低負荷或超低負荷工況下的平穩(wěn)控制。市場前景本項成果已成功應用于華能丹東、華能大連、華能營口、華能井岡山、華能大壩、國投欽州、大唐當途、中鋁銀星、國信射陽港、國華籌光等電廠近30臺300MW亞臨界、600MW和1000MW超（超）臨界機組的深度調峰中。特別是，已成功將華能營口電廠#4 600MW超超臨界機組的負荷深調到15[[[[%]]]]Pe，并實現(xiàn)了機組”干態(tài)/濕態(tài)”的一鍵轉換控制，達到了國內(nèi)外最先進的深調水平。目前，在國內(nèi)已完成的機組深度調峰改造中，大部分均采用了本深調優(yōu)化控制技術，得到了廣大用戶的一致好評。

本發(fā)明涉及汽車能量回收，旨在提供一種汽車制動能量回收裝置及其分段控制方法。該裝置包括超級電容和電機、低壓端電流表、雙向Buck-Boost變換器、高壓端電流表、PWM控制器、低壓端繼電器和高壓端繼電器；低壓端繼電器和高壓端繼電器均為單刀雙擲開關，包括動觸點、第一靜觸點和第二靜觸點；低壓端電流表設于超級電容與低壓端繼電器的動觸點之間，高壓端電流表設于電機與高壓端繼電器的動觸點之間；各設備分別通過信號線連接至PWM控制器。本發(fā)明可直接用于現(xiàn)有電動汽車和油電混合動力汽車上，提高其制動能量回收的效率、增加節(jié)能效果、延長其續(xù)駛里程。

一種基于保持型仿人 PID 的系統(tǒng)控制方法 獲取偏差信號后，對偏差信號進行 保持型仿人 PID 控制運算，再輸出對執(zhí)行器進行控制的控制信號 ， 控制執(zhí)行器且通過執(zhí)行器對 被控對象的被控變量進行調整 ， 用測量裝置實時檢測被控變量。本發(fā)明設計合理、構思巧妙、實現(xiàn)方便且適用范圍廣、控制效果好，運用保持型仿人 PID 控制方法的控制系統(tǒng)調節(jié)時間短、超調量小且抗干擾能力強。該技術與 2012.2 獲得國家發(fā)明專利授權，授權專利號： ZL 201010190132.7

本項目科技成果可以有效解決大跨度或多高層民用、商用或工業(yè)用途筑結構物中的振動問題，振動類型可以是由地震和風等環(huán)境荷載誘發(fā)的結構振動，也可以是由電機和旋轉機械等工業(yè)設備引起的建筑物振動反應。科研項目“多高層建筑地震反應的消能與控制”系國家重點科技項目（攻關）計劃專題，課題編號 101-9914006-3，由國家計委下達。本項目是在日本、美國和新西蘭等地震多發(fā)國家近十年來廣泛關注的技術，隨著經(jīng)濟的發(fā)展在我國也備受重視。其基本思想是使被設計的建筑物在使用期間符合基于三個水準即“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設防目標的要求，實質是強調滿足生命安全和損壞控制這樣兩個設計目標，但是解決的手段依靠的是包括消能減震技術在內(nèi)結構控制技術。本項目的研究內(nèi)容以被動控制技術為主，開發(fā)了包括擠壓型鉛合金阻尼器和彎剪型鉛合金阻尼器在內(nèi)的各種工程實用的阻尼器。項目研究成果 2007 年獲華夏建設科學技術一等獎（建設部，獲獎年度為 2006 年），其中的彎剪型鉛合金阻尼器獲國家發(fā)明專利。

本發(fā)明提供一種高比例風光儲接入配電網(wǎng)多模式自適應控制方法，所述方法包括：獲取光伏輸出有功功率Ppv、風機發(fā)電輸出功率Pwd、負載有功功率Pl、光伏輸出電壓Upv、光伏輸出頻率Fpv；根據(jù)光伏輸出有功功率Ppv、風機發(fā)電輸出功率Pwd、負載有功功率Pl、光伏輸出電壓Upv和光伏輸出頻率Fpv按照預設條件自適應地選擇恒定功率跟蹤控制模式、電網(wǎng)電壓頻率輔助控制模式、主動離并網(wǎng)控制模式和儲能輔助并網(wǎng)控制模式中的一種對電網(wǎng)進行控制。本發(fā)明提供的高比例風光儲接入配電網(wǎng)多模式自適應控制方法，通過根據(jù)電網(wǎng)的不同運行狀態(tài)，選擇相應的控制模式，使電網(wǎng)出現(xiàn)故障時能夠平滑的切換控制模式，避免了停機，使操作電網(wǎng)時更加平穩(wěn)，提高了電網(wǎng)的可靠性和安全性。

以企業(yè)的生產(chǎn)需要為出發(fā)點，以研發(fā)新產(chǎn)品、新設備、新工藝為目標，進行光機電一體化成套設備及新技術的研究與開發(fā)，解決企業(yè)發(fā)展過程中的瓶頸問題。圍繞創(chuàng)新制造工藝、機電控制及自動化，開展綠色化、系統(tǒng)化智能機電一體化技術及其在生產(chǎn)過程中的應用研究。主要研究方向有：（ 1 ）綠色新能源生產(chǎn)技術及設備（ 2 ）特種加工機械（ 3 ）新型包裝機械（ 4 ）根據(jù)企業(yè)實際需求定制光機電一體化成套設備（生產(chǎn)線）的研發(fā)。? 所承擔主要項目： 鋅空燃料電池極片干嵌法成形過程控制的理論與技術(國家自然基金) ·高速水墨柔性印刷模切機CL1224 （國家科技部） ·機械軟起動控制系統(tǒng)的開發(fā)（天津市教委） ·柔性傳動行星輪差速機構的研究 （河北省教育廳） ·機械液壓自動控制軟啟動系統(tǒng)（石家莊科技局） ·自動分頁裝訂機的開發(fā)研究（河北省教委） 橫向課題： 紙管機開發(fā)（天津巨業(yè)衣架制造有限公司） 盤料螺紋鋼滾絲機（天津市天鵬建筑器材有限公司） 五金平臺自動機械手的研制（慶輝五金制品有限公司） 乒乓膠皮海綿上料系統(tǒng)的研發(fā)（天津七二九體育器材開發(fā)有限公司） 電池極片卷繞設備（海裕百特鋰能設備有限公司） 鋰電池極片軋制卷繞線 ； 流延膜擠壓收卷裝置及控制系統(tǒng)的合作研發(fā)； 瓦棱機生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的研制； KSQ-500電池極片卷繞設備開發(fā) 木工挖船機（威盧克斯有限公司） WS-260衛(wèi)生巾生產(chǎn)線獲獎與專利一種布料機                  發(fā)明專利           專利號：200910068754.x一種雙向水泥土攪拌樁機      發(fā)明專利           專利號：200910069172.3一種雙向水泥土攪拌樁機      發(fā)明專利           專利號：200910069171.9一種雙向水泥土攪拌樁鉆桿    發(fā)明專利           專利號：200910069170.4一種收獲機                  發(fā)明專利           專利號：200910069269.4

該項目在燃煤電站SCR脫硝過程中通過“流場-NOx濃度”分布式監(jiān)測系統(tǒng)進行實時監(jiān)測，通過數(shù)據(jù)獲得“動態(tài)配氨”策略，有效節(jié)氨，并耦合“入口NOx濃度預測”MPC模塊的主控制器，實現(xiàn)噴氨總閥超前動作、消除系統(tǒng)遲滯。