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南開大學機器人與信息自動化研究所從1992年開始研制用于生物工程的微操作機器人系統，完成國內第一臺樣機，此后的系列樣機，均取得較好的應用效果。此項成果于1999年獲得國內最早的微操作機器人系統整體發明專利，并于2001年12月獲2000年度天津市技術發明一等獎，2003年3月獲2002年國家技術發明二等獎。近年來，針對我國在生命科學研究中對自動化精密儀器與設備的迫切需求，在已有研究成果的基礎上，機器人所致力于開發“面向批量細胞轉基因及克隆操作的顯微注射系統”，該系統具有顯微鏡全局視野

1.痛點問題 在食品、醫藥、新能源、物流及3C等諸多行業，需要大量對產品進行高速揀選、理料和包裝的機器人。高速機器人已成為分揀和包裝領域中提高效率、降低成本和提升質量的核心裝備。國際機器人巨頭ABB和FANUC等引入并聯構型，憑借基礎零部件優勢，開發的Delta高速并聯機器人一直處于市場壟斷地位。國產機器人的高性能伺服驅動和減速器等依賴進口，面臨中低端鎖定的困局。 面向輕量化和智能化的發展趨勢、及日益復雜多樣的生產需求，剛性機器人在性能方面存在效率低、成本高、功耗高等亟待突破的瓶頸。 2.解決方案 本項目引入高性能索驅動技術，建立了剛柔融合構型創新設計方法，發明了一類具有高效率、低成本、低功耗和高精度特性的高速索驅動并聯機器人，實現了索驅動與剛性支鏈的并聯融合；建立了運動學和動力學性能評價指標體系，形成了從構型設計到性能匹配的一體化優化設計理論和方法，保證了機器人本體的優異性能；突破了軌跡規劃和精度保證等關鍵技術，研發了基于開放構架的高性能控制軟硬件平臺，形成系列化機器人裝備。 基于本項目技術可以建立系列化索驅動并聯機器人產品，突破剛性機器人面臨的瓶頸問題，極大降低裝備成本，推動國產機器人性能和市場占有率提升。 合作需求 1）市場對接：自動化系統集成公司、分揀碼垛需求迫切的大型企業集團； 2）資本對接：具有高端裝備和智能制造背景的投資機構，引導產業鏈整合； 3）技術合作：具備輕量化高速、超大空間重載、接觸力控制等工況需求的企業，可與本團隊合作攻關或共同申報、承接國家和省部級項目。

1.痛點問題 擬人化的智能體，在人類生活中開始起到越來越重要的輔助工作、提升生產力和情感交流等作用。具體形式包括實體化的機器人和虛擬的數字人形象兩種形式。 在實體化的機器人技術中，由于各行業場景范圍的多樣性，移動機器人的避障問題是阻礙機器人廣泛應用的一大痛點。 （1）基于視覺信息和深度強化學習來解決移動機器人避障問題，會因為仿真數據與真實數據的較大差別而導致泛化性能不足，使得真實場景下的避障的成功率下降。 （2）目前避障問題中的深度強化學習往往需要針對不同復雜程度的場景重新訓練或者再訓練模型，難以訓練出適用各種密度場景的通用模型。 （3）基于雷達的深度強化學習避障方法受限于成本、功耗和仿真的難度等，往往使用單線雷達。但單線雷達僅能對某個固定的平面進行檢測，如果移動機器人具有較高的高度，只對某個平面檢測無法實現完美的避障。 此外，隨著虛擬形象在金融、文旅、醫療、零售等領域的推廣與應用，數字虛擬形象產業應用路線逐漸清晰，但仍存在產業鏈相對割裂、產品與需求匹配度低、生產成本高效率低、虛擬形象交互能力弱的問題。 2.解決方案 針對現有技術存在的問題，本成果的解決方案從兩方面入手。首先，在移動機器人避障方面，本成果設計了一種同時結合單線雷達與單目相機的避障方法框架，并設計了新的更有效的深度強化學習模型。其次，本成果還提供一種虛擬形象說話視頻生成方法及系統，使用深度學習方法，基于訓練好的深度神經網絡語音模型,對預設音頻文件進行預測處理,通過在說話視頻生成過程中引入三維人臉信息,并結合神經網絡模型生成頭部姿勢自然轉動且具有個性化說話習慣的說話視頻。上述算法可搭載于通用硬件平臺，構建低成本高效的虛擬形象視頻生成系統。 基于以上科研成果，本項目將致力于國民經濟各主流行業的數字化轉型，在人工智能、機器學習、計算機視覺技術等領域持續積累智能場景應用創新技術，結合優秀的前沿技術整合與應用開發融合能力和深厚的市場推廣能力，全力打造智能巡檢/服務/協作機器人和虛擬人平臺等軟硬件一體化解決方案。以實體機器人并搭載虛擬說話人虛體，通過實體、虛體相結合的方式打造獨一無二、具有全新體驗的智能巡檢/服務/協作機器人，提高智能巡檢/服務/協作過程中交互的效率與質量。 合作需求 尋求在清潔能源、儲能、新能源等行業智能運維部門和相關企業合作，對相關技術進行推廣應用，在清潔能源、儲能、新能源等行業中部署巡檢/服務/協作機器人以及虛擬人服務平臺，打造無人值守范例，賦能智能化運維，共同推動行業進步。

靜脈穿刺采血機器人的創新萌芽在疫情期間誕生。大量的靜脈穿刺操作給一線臨床醫護人員帶來了不小的工作負擔，甚至可能造成醫患交叉感染。疫情期間，醫護人員都穿著厚厚的防護服、帶著雙層手套，還有護目鏡容易起霧，使得扎針難成為一個棘手而普遍的問題，而且近距離接觸，更會極大增加扎針過程醫護人員感染的可能性。

本項目基于薈萃分析的光源顏色品質量化方法研究（國家自然科學基金面上項目），團隊所提出的MCPI, CDM指標在量化光照顏色喜好與光照顏色分辨效果方面，經百余組國內外視覺實驗案例（本領域最大視覺樣本集）驗證，優于領域現有全部30余種光品質指標，相關技術處于國際領先水準且技術壁壘堅固。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、技術分析 截至目前，我國LED照明產業產值已逾萬億。在白光照明領域，長期以來國際業界均將顯色指數作為行業衡量光源光色品質的標準。然而，由于顯色指數的提出遠早于LED照明技術普及，導致此項陳舊指標在評價LED光源顯色效果時，存在著嚴重的與視覺不匹配的問題。為此，2015年，國際照明委員會發表官方聲明，對于顯色指數在衡量LED光源顯色效果方面存在的缺陷進行強調。隨后，2019年，該組織將“LED光源顯色性量化問題”設定為國際照明委員會全球戰略研究熱點問題，號召全球學者共同深入，共同推進白光LED光色效果量化技術發展。 本研究團隊長期致力于本領域的研究工作，目前承擔LED光色品質研究領域唯一國家級研究課題：基于薈萃分析的光源顏色品質量化方法研究（國家自然科學基金面上項目），團隊所提出的MCPI, CDM指標在量化光照顏色喜好與光照顏色分辨效果方面，經百余組國內外視覺實驗案例（本領域最大視覺樣本集）驗證，優于領域現有全部30余種光品質指標，相關技術處于國際領先水準且技術壁壘堅固。 團隊負責人劉強副教授為武漢大學圖像傳播與印刷包裝研究中心副主任，顏色與圖像研究所所長、兼任國際照明委員會CIE-JTC 16 (D1/D8)技術工作組委員，國際照明委員會CIE-RF03技術工作組委員（該技術委員會為國際照明委員會針對LED光色問題專門設立的國際聯合研究組織），中國照明學會室內照明專業委員會委員，湖北省照明學會副秘書長等職，擁有豐富的光品質開發經驗。

針對高壓/超高壓電場的嚴酷電磁環境，仿生機器人與控制實驗室將前沿軟體機器人技術與電力行業的運檢需求相結合，開發了耐壓增強型先進軟體機器手。該機器手采用柔性聚合物（乙烯/醋酸乙烯酯）和剛性聚合物（聚乳酸）等日常普遍采用的非金屬材料制造，通過低壓氣動驅動，實現多關節（3DOF）靈活運動。同時，通過采用耐壓增強處理，該機器手的驅動控制箱可以承受±1000kV特高壓電壓的嚴酷環境，并且能夠保持自身運作和與外界通訊的穩定。

在國家自然科學基金、863計劃的資助下，面向生物醫學工程的微操作機器人系統，在系統設計與實現、顯微圖像處理與深度辨識、超微量定量注射等方面取得了數項原創性研究成果，獲天津市技術發明一等獎和國家技術發明二等獎。該系統中的相關技術獲得多項專利成果，ZL2005 1 0016296.7：基于顯微圖像處理的微操作工具深度信息提取方法及裝置，ZL2004 1 0018840.7：微量注射自動控制系統，ZL03 1 29924.5：全數字細分型高精度步進電機控制器，ZL97121702.5：用于生物醫學工程的

設計了三維真彩色噴繪機器人，實現了全真地形模塊加工和噴墨全過程的整套核心技術，為大幅面三維真彩色噴繪系統產品化提供了有力支撐。 通過計算機強大的數據處理能力，利用機器人的柔性加工將虛擬三維場景如實地在復雜三維模型上進行噴繪，從根本上改變目前噴繪行業僅限于二維彩色噴繪的局限性。由于三維真彩色噴繪機器人機械結構設計要求復雜，同時三維模型的復雜性也對運動控制系統高速運動條件下的穩定性和準確性要求很高，國際上只有少數公司和研究機構進行原理性的研究和小規模試驗，尚未形成生產力和產業鏈。

本發明公開了一種兩棲仿生龜機器人，它具有四條相同結構的腿模塊單元，十六個獨立可控關節通過冗余驅動可同時實現陸地及水中運動，具有很強的環境適應性。陸地運動步態以髖關節、俯仰關節和膝關節為驅動關節，旋轉關節冗余；水下運動步態則以髖關節、俯仰關節和旋轉關節為驅動關節，膝關節冗余。機器人還配備浮力調節系統，能夠自由控制整機在水中的上浮下潛。機器人系統的動力系統和控制系統放置在機身密封艙內進行保護，關鍵部件的防水密封則采用浸油密封與接縫處涂抹密封膠的方法。本發明具有運動形式豐富，承載能力強、關節回轉角度大，機

該項目屬于自動化技術領域。它為863計劃中的型號研制任務“精密裝配機器人（JZR）”提供了一套實用的視覺系統，應用該系統與其他傳感器配合，使機器人能完成小型機電產品的裝配作業，能實現裝配過程的插入、擰緊等典型動作。該成果還可以應用在工業、國防、醫學等其它相關領域。該系統在硬件體系結構、軟件系統、識別方法等研究方面有重要創新，填補了國內空白，其主要技術指標已