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隨著經濟發展，生活水平的提高，越來越多的人重視家庭自動清潔，我們經過大量調研發現樓房住戶的外窗清潔普遍存在一些清潔危險或者夠不到的問題。 一、項目進展 創意計劃階段 二、負責人及成員 姓名 學院/所學專業 入學/畢業時間 學號 胡文奎 機器人產業學院 2020.9 20439119 蔣磊磊 機器人產業學院 2020.9 20401314 盛小龍 機器人產業學院 2020.9 20463122 三、指導教師 姓名 學院/所學專業 職務/職稱 研究方向 張繼 計算機與人工智能學院 職稱副教授 計算機視覺，人工智能，機器人 潘兵 機器人及智能裝備 學科副教授 機器人及智能裝備設計，數字化建模與仿真，知識產權保護 四、項目簡介 隨著經濟發展，生活水平的提高，越來越多的人重視家庭自動清潔，我們經過大量調研發現樓房住戶的外窗清潔普遍存在一些清潔危險或者夠不到的問題。且市面上的相關競品都有一些不能跨窗清潔，情節效率不高等問題。最終我們的項目定位為可跨越式智能擦窗機器人。

功能:在機場幫助乘客攜帶行李導引到指定區域或者跟隨人行走，速度每秒 1.5 米。

測流機器人： 以軌道測流小車為運輸載體，集合安裝雷達式流速儀或轉子式流速儀，測量同一斷面不同位置和水深的流速，結合水位值，根據相應計算公式得出明渠流量。

成果與項目的背景及主要用途： 為了追求噴涂過程更大的靈活性和更高的效率，從 20 世紀 90 年代起汽車工業開始引入機器人來代替噴涂機械，同時開始使用機器人進行內表面的自動噴涂。與傳統的機械噴涂相比，采用機器人噴涂有 2 個突出的優點：可以減少大約30%～40%的噴槍數量；提高了噴槍運動的速度。為了適應高速噴涂，在內表面噴涂和第 2 層金屬漆噴涂時都要采用高速旋轉噴槍。 現代汽車工業的迅速發展帶來汽車型號的迅速變化和車體設計的不斷調整，只有采用機器人才能適應這種頻繁變化的生產要求。機器人的作用是控制噴槍，使之在噴涂過程中與噴涂表面保持正確的角度和恒定的距離（一般為 200mm）。為了實現這一任務，工程師采用專門的軟件對噴涂對象的三維模型進行處理，確定噴槍的移動路徑和相應的噴涂參數。然后將這些數據傳輸給機器人控制器，在整個噴涂過程中控制機器人的動作。一般來說，只有在比較復雜的和要求非常精確的噴涂過程才需要這樣的處理。 在環保意識日益增強的今天，人們稱環保效果好的涂裝廠為“綠色工廠”，技術陳舊的涂裝廠為“褐色工廠”。無論是新建綠色工廠還是改造褐色工廠，建立機器人全自動噴涂生產線都是十分必要的。在新建工廠時，合理使用資金是最重要的原則，因此降低噴涂生產線的投入是非常關鍵的一個環節。而對于那些需要改造的工廠來說，如何將機器人合理引入到現有的涂裝生產線，以及由此而產生的費用則是關鍵性的問題。. 技術原理與工藝流程簡介： 現有自動噴涂機大多存在控制精度不夠、柔性低、噴涂軌跡單一化、浪費油漆等缺點，已經不能適應當前汽車生產的柔性化和訂單生產模式，嚴重制約了當前汽車工業的發展。該技術利用高靈活度的三自由度機器人手腕，具有軌跡靈活，可完成車身內表面和外表面的噴涂任務，仿形噴涂軌跡精確，提高了涂膜的均勻性，降低過噴涂量和清洗溶劑的用量，提高材料的利用率。柔性大，工作范圍大，可實現多品種車型的混線生產，如轎車、旅行車、皮卡等車身混線生產。易操作和維護，可離線編程，大大縮短現場調試時間；模塊化的設計可實現快速安裝和更換元器件，極大地縮短維修時間。設備利用率高，往復式自動噴涂機利用率一般僅為40%~60%，而噴涂機器人的利用率可達 90%~95%。 應用領域：汽車車身涂裝等大型復雜噴涂作業 技術轉化條件：機器人相關制造業公司，1000 平米廠房、工作站及相關軟件。 合作方式及條件：根據具體情況面議

成果與項目的背景及主要用途： 隨著與信息技術和網絡技術的不斷發展融合，工業機器人已由僅完成單項、重復性操作任務的機械手逐步發展成為具有快速可重構、多功能、智能化等特征的作業單元及大型自動化生產線，并隨著技術的進步和市場的需求將在工業生產中逐漸開始全面推廣。 技術原理與工藝流程簡介： 四軸高速機器人采用 4-R(2-SS)型并聯機構,其機械本體結構,包括固定平臺、私服驅動機構、支鏈和動平臺四部分組成。四條支鏈結構相同且軸對稱均勻布置,其功能是用于傳遞驅動機構和動平臺間的運動。各零件的連接方式：主動臂 1 上端連接驅動機構的精密減速器輸出法蘭軸,使主動臂的旋轉角度與精密減速器輸出法蘭同步；另一端通過兩個球關節 6分別連接兩個相互平行的從動臂 7,從動臂 7 兩端帶有球關節連接件 2，與球關節6 之間通過從動臂連接銷 3 和銷端螺母 4 固定連接,相對應的銷端螺母 4 上掛有從動臂拉賛 5；所述支鏈主動臂采用工字型結構,以增強主動臂強度;所述支鏈從動臂采用管型結構,材質為碳纖維高分子材料。四自由度高速并聯機器人支鏈傳遞運動的實現：當精密減速器被伺服電機的驅動旋轉時,連接在精密減速器輸出法蘭上的主動臂 1 也被驅動進行同步旋轉；由從動臂 7 和球關節 6 組成的平行四邊形機構將主動臂 1 末端的擺動傳遞給動平臺。 性能參數如下： 工作空間: ￠1000mm×150mm，-180°~180°￠700mm×100mm， -180°~180° 加 速 度: 100~200m/s2 抓取頻次: 120-180picks/min 定位精度: ±0.2mm/±1° 重復精度: ±0.1mm/±0.5° 應用領域： 食品、醫藥、電子、新能源等行業中高速智能分選與包裝 合作方式及條件：具體面議

成果與項目的背景及主要用途： 機器人碼垛機是一類綜合了機械制造、電子信息、計算機技術、人工智能科學等多門學科于一身的高新產品，主要應用于工業生產過程中執行大批量的物料、工件等的搬運以及碼垛、拆垛等任務。 技術原理與工藝流程簡介： （1）運動控制功能 該碼垛機器人整機主要由腰部、大臂、前臂和腕部四個關節組成，即若實現其在操作空間內的運動控制，必須同時控制關節空間中的腰部和腕部的回轉運動、大臂的前后運動以及前臂的上下運動。在該碼垛機器人中，上述四個運動均通過伺服電機來提供驅動。另外，末端執行器的抓放箱動作由擋板、側板、壓板、推板和抽桿完成，這些動作均由氣缸提供驅動。 （2）人機交互功能 人機交互界面是操作人員與計算機之間交換信息的媒介和對話窗口，是控制功能的重要組成部分。通過人機交互界面，操作人員可以對機器人設定一些參數進行修改，從而使機器人可以用于不同產品的碼垛過程。 （3）網絡通信功能 對于控制系統與上位機、觸摸屏及周邊設備的信息交換與命令傳遞，需要由網絡通信功能實現。 （4）輔助功能 碼垛機器人在現場工作時要求控制系統具有照明、散熱、防護等功能，并且由于其對周圍的安全性要求非常高，所以為了保證可靠性，系統應有限位保護、過流保護、過載保護、安全報警等功能，當發生故障的時候可通過急停按鈕及時切斷電源。 （5）性能參數如下： 各軸運動范圍:1 軸: -165°~165° 2 軸: - 40°~ 90° 3 軸: - 30°~ 70° 4 軸: -180°~180° 工作半徑: 1500/750 負載能力: 80kg/30kg 抓取頻次: >=300picks/hour 重復精度: ±2mm 應用領域： 普遍用于糧油、飼料、建材、醫藥、電子等行業中箱/袋類產品碼垛 合作方式及條件：具體面議 

焊接機器人比人工焊接有著無與倫比的優勢，操作簡單，普通工人直接代替高技焊工，從而為企業節省高額人工成本，人工需要休息，焊接機器人可以連續工作，生產效率是人工的3倍以上，而且更能降低人工的管理成本。工人焊接工作強度大，工作環境惡劣，焊接煙塵，焊接飛濺，焊接弧光等對人體有很大的傷害，而焊接機器人操作相對簡單，它有封閉的獨立工作站，操作人員在工作站之外能夠完成焊接工作，工人健康得到很好的保護。

       技術參數：旋轉半徑: 1400mm；旋轉角度: 360°；旋轉移動速度: 230mm/s。       設備優勢：噴涂均勻美觀，保證產品質量，提高效率，增加效益，消除人體傷害。       噴涂機器人主要由機器人本體、計算機和相應的控制系統組成，液壓驅動的噴涂機器人還包括液壓油源，如油泵、油箱和電機等。多采用5或6自由度關節式結構，手臂有較大的運動空間，并可做復雜的軌跡運動，其腕部一般有2～3個自由度，可靈活運動。較先進的噴涂機器人腕部采用柔性手腕，既可向各個方向彎曲，又可轉動，其動作類似人的手腕，能方便地通過較小的孔伸入工件內部，噴涂其內表面。噴涂機器人一般采用液壓驅動，具有動作速度快、防爆性能好等特點，可通過手把手示教或點位示數來實現示教。       噴涂要求：工件表面凈潔無油污、銹點、雜物。       行業應用：集裝箱、汽車廂板、建筑行業、掛車底板、造船業、電力行業、礦山機械、汽車配件、壓力容器等。

焊接機器人比人工焊接有著無與倫比的優勢，操作簡單，普通工人直接代替高技焊工，從而為企業節省高額人工成本，人工需要休息，焊接機器人可以連續工作，生產效率是人工的3倍以上，而且更能降低人工的管理成本。工人焊接工作強度大，工作環境惡劣，焊接煙塵，焊接飛濺，焊接弧光等對人體有很大的傷害，而焊接機器人操作相對簡單，它有封閉的獨立工作站，操作人員在工作站之外能夠完成焊接工作，工人健康得到很好的保護。

產品詳細介紹 一、機器人技術產業應用方向介紹     隨著計算機科學技術的不斷發展，工業機器人應用領域也隨之不斷擴展和深化。工業機器人已成為一種高新技術產業，正為工業自動化發揮著巨大作用。 機器人學是一門綜合性的新興學科，它是綜合了機械工程技術、電子工程技術、信息傳感器技術、控制理論、機構學、人工智能學、仿生學等多學科而形成的高新技術。在國外工業機器人技術日趨成熟，其已經成為一種標準設備而在工業自動化行業廣泛應用，它代表了機電一體化的最高成就。 隨著科學技術的不斷發展，工業機器人技術的發展水平也成為一個國家工業自動化水平的重要標志。工業機器人是機器人學的一個分支，工業機器人已成為柔性制造系統（FMS)、自動化工廠（FA)、計算機集成制造系統（CIMS）的自動化工具。 (一)工業機器人 圖表 工業機器人未來發展方向 我國未來工業機器人（300024）技術發展的重點有： 一，危險、惡劣環境作業機器人：主要有防暴、高壓帶電清掃、星球檢測、油汽管道等機器人； 二，醫用機器人：主要有腦外科手術輔助機器人，遙控操作輔助正骨等； 三，仿生機器人：主要有移動機器人，網絡遙控操作機器人等。 其發展趨勢是智能化、低成本、高可靠性和易于集成，中投顧問在《2016-2020年中國機器人產業投資分析及前景預測報告》中指出，我國工業機器人行業要認識到以下幾點情況：第一，工業機器人技術是我國由制造大國向制造強國轉變的主要手段和途徑，政府要對國產工業機器人有更多的政策與經濟支持，參考國外先進經驗，加大技術投入與改造；第二，在國家的科技發展計劃中，應該繼續對智能機器人研究開發與應用給予大力支持，形成產品和自動化制造裝備同步協調的新局面；第三，部分國產工業機器人已經與國外相當，企業采購工業機器人時不要盲目進口，應該綜合評估，立足國產。 (二)服務機器人 服務機器人技術越來越向智能機器技術與系統方向發展，其應用領域向助老助殘、家用服務、特種服務等方面擴展，在學科發展上與生機電理論與技術、納米制造、生物制造等學科進行交叉創新，研究的科學問題包含新材料、新感知、新控制和新認知等方面。而涉及服務機器人的需求與創新、產業、服務及安全之間的辯證關系依然是其發展的核心原動力與約束力。 研究服務機器人產業基礎框架與核心技術，發展服務機器人戰略性新興產業，對促進我國機器人自主創新體系的建立，適應“機器人進入千家萬戶”的產業發展趨勢，將產生深遠的影響。同時對應對我國老齡化社會、建設和諧社會等，具有重要的戰略性、前瞻性和引導性。 二、機器人市場前景展望及職業院校開設機器人專業的重要意義     《機器人產業“十三五”發展規劃》草案已基本制度完成。《規劃》提出了今后五年中國機器人產業的主要發展方向，工信部將重點推進工業機器人在輪胎、陶瓷等原材料行業，民爆等危險作業行業，鍛造鑄造等金屬工業行業以及國防軍工領域的推廣應用；《規劃》也對服務機器人行業發展進行了頂層設計，家庭輔助類機器人以更高的性價比解放人類雙手。     推動工業機器人變大變強      中國已經連續兩年成為世界第一大機器人市場，但產業大而不強。如何促進機器人市場的健康有序發展是管理層非常關注的問題。     以工業機器人為例，目前我國精密減速機、控制器、伺服系統以及高性能驅動器等機器人核心零部件大部分依賴進口，而這些零部件占到整體生產成本70%以上。     其中，精密減速器75%的份額被日本壟斷，國內高價購買占到生產成本的45%，而在日本僅為25%，我國采購核心零部件的成本就已經高于國外同款機器人的整體售價，在高端機器人市場上根本無法與國外品牌競爭。     服務機器人千億市場待開拓     近年來，工業機器人發展速度較快，但服務機器人相對弱勢。因此，《規劃》對服務機器人行業發展進行了頂層設計。    《規劃》提出了市場主導、質量為先、強化基礎、創新驅動的發展原則，實現在助老助殘領域、消費服務領域、醫療領域等重點領域的示范應用，并開展核心零部件攻關、前沿共性技術研發、醫療康復機器人應用等重點工作。     目前，家務輔助機器人每年以超過10%的增長速度出現在生活中，把個人從繁重的家務勞動中解放出來，家庭機器人將成為繼計算機之后的又一個科技和產業發展浪潮。    家庭輔助類機器人以更高的性價比解放人類雙手，保守估計市場空間將超千億元。隨著云機器人技術獲得重大突破，小型家庭用輔助機器人將大幅度降低生產成本，將在2020年之前形成至少累計416億美元的新興市場。     服務機器人一般需結合特定市場進行開發，所以從這點上來說，本土企業更容易結合特定的環境和文化進行開發，占據良好的市場定位，從而保持一定的競爭優勢。     2016-2020年中國機器人銷量預測     2013年，中國工業機器人銷量為3.69萬臺；2014年達到5.7萬臺，同比增長了55%。 綜合以上因素，中投顧問在《2016-2020年中國機器人產業投資分析及前景預測報告》預計，2016年中國工業機器人銷量將達到9.35萬臺，未來五年(2016-2020)行業年均復合增長率約為30.12%，2020年中國工業機器人銷量將達到26.8萬臺。     因此，中高職院校開設工業機器人相關專業恰逢其時，對學校專業升級和改造至關重要。  圖表 中投顧問對2016-2020年中國工業機器人銷量預測