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目前第一代完整的呼吸音采集設備已研發完畢，完全實現呼吸活動的柔性無感持續智能監測評價和適應多場景下交互設計需求，提高醫療救護能力和應急救援能力，減輕醫療及養老行業人力與經濟運營成本，創新引領社會與經濟發展。 圖1 技術路線 【技術優勢】 (1) 基于駐極體薄膜的高靈敏度接觸式壓力傳感器 目前用于呼吸音及心音監測的傳感器大多采用較硬的基底，難以適應人體胸部曲線，不適合長期可穿戴使用。因此，本成果基于駐極體的自驅動壓力傳感器的自供能、響應速度快和靈敏度高等優勢，設計了一種用于可穿戴式聲音監測的高靈敏度柔性駐極體壓力傳感器，以實現對人體呼吸音與心音地長期、實時監測。 圖2 部分成果展示 (2) 智能呼吸音監測分析預警平臺 通過深入臨床大規模收集心音和呼吸音樣本、對病理性樣本進行學習訓練，對信號的模式識別進行研究匹配，采用人工神經網絡、支持向量機兩種識別模式，對病理性聲音特征進行分析得出智能化參考病癥分析。由于呼吸音信號的復雜性，同一種類型的呼吸音有不同人或是同一人在不同時間發出時，樣本數據不完全相同，傳統方法容錯率與識別率極低。本成果將呼吸衰竭患者的呼吸音數據進行分類識別和特征標定，采用人工智能算法進行測試和集訓，實現為大數據分析提供數據參考。 (3) 呼吸音智能監測預警系統的人機交互設計 通過分析多個智能呼吸音監測預警操作系統的使用場景、認知特點、輸入和輸出方式，歸納出它們在交互設計上的一般性的設計原則和設計缺陷。通過多學科的交叉，如人因功效學、設計語義學、設計美學、設計心理學等學科，進行了全面整體的交互設計研究。 圖3 智能呼吸音診斷軟件界面 圖4 臨床人員操作軟件試用 【性能指標】

產品詳細介紹 機械臂運動算法STEAM主題課程 項目背景 隨著工業 4.0 科技革命的到來，工業機器人已成為工業化程度的重要標志。機械臂是最為典型也是最早出現的工業機器人，它可以代替人的繁重勞動以實現生產的機械化和自動化，提高生產效率的同時避免人身事故的發生。機械臂課程的學習可以培養學生將科學技術應用于日常生活、社會實踐的意識。 在本項目中，學生可借助機械臂運動算法套件與人工智能與編程教學系統，了解關節機械臂和伸縮機械臂的原理及特點，搭建不同類型機械臂并通過編程實現智能控制。 課程性質 這是一門以項目式教學開展的跨學科課程，以基于建構主義理論的 5E 教學模式作為指導，結合了 中小學信息技術課程標準與編程教學特色。 課程目標 1.知識與技能 ?  了解機械臂的類型及其在現實生活中的應用。 ?  掌握關節機械臂和伸縮機械臂的結構特點，設計并制作相應模型。 ?  學習圖形化編程或 C++代碼編程的基礎知識，使模型完成實際任務。 ?  掌握機械臂運動算法的設計、編寫及調試。 2.過程與方法 ?  通過觀察、查閱相關資料等活動，培養對信息的有效性、客觀性做出判斷的意識，發展分析概括能力。 ?  通過機械臂模型的搭建和編程，發展編程思維和工程思維能力。 ?  在完成模型設計和算法設計過程中，提高分析問題和解決問題能力，養成自學能力。 3.情感態度與價值觀 ?  了解機械臂在日常生活中的實際應用，萌發將科學技術應用于日常生活、社會實踐的意識。 ?  養成實事求是，尊重自然規律的科學態度。 ?  關注科學技術對社會發展、自然環境及人類生活的影響。

聯系我們：深圳市大象機器人科技有限公司官網：https://www.elephantrobotics.com淘寶官方旗艦店：https://shop504055678.taobao.com/?spm=a1z10.1-c-s.0.0.2b0e58e7PY8UhV電話：+86 (0755) 8696 8565/+86 181 2384 1923地址：深圳市福田區華強北電子科技大廈D座智方舟國際智能硬件創新中心D403 D504 D505

隨著機器人技術的逐步完善,適于特殊作業的機器人種類也日益增多,其應用領域不斷拓展到微電子制造,MEMS封裝與組裝,高精密機械加工與裝配,生物芯片制備,大范圍高速掃描檢測裝備等行業.隨之而來的,各行業對機器人的性能指標提出了越來越高的要求,追求機器人的高定位精度,高重復精度,高分辨力,同時還要求其工作范圍大,質量輕,能耗低等,從而對機器人結構的設計提出了更高的要求.在這樣的前提之下,為滿足人類向微小世界探尋的需要,作為機器人技術發展的一個重要分支,微操作機器人成為機器人學中十分活躍的研究領域. 本文結合國家"863"計劃項目"6自由度納米級宏微操作機器人的研究(項目編號2002AA422260)"和"原型裝置靶瞄準定位系統工程預先研究項目(項目編號863-804-5)",共搭建了3套實驗系統,其中采用了單一驅動以及雙重驅動兩條技術方案.在廣泛的分析了目前已有的柔性精密定位系統,并聯精密定位系統和宏/微雙重驅動系統的基礎之上,針對目前大范圍運動定位與高精度定位的應用實際需要,提出了大行程柔性鉸鏈的概念設計,并以此構建六支鏈大行程柔性并聯結構定位系統,為滿足超高精度的定位需要,在并聯支鏈中集成了壓電陶瓷驅動,構成了宏/微雙重驅動并聯結構系統,充分體現了驅動,結構,檢測一體化的設計思想. 在結構單元的設計方面,針對當前柔性鉸鏈運動范圍小等問題,在通用的球副柔性鉸鏈的基礎之上,提出了大行程柔性鉸鏈的概念設計;在柔性并聯結構的設計方面,提出了在通用的并聯結構系統中,采用大行程柔性鉸鏈代替傳統運動副的設想,建立基于大行程柔性鉸鏈的并聯結構系統. 在大行程柔性并聯結構的運動學建模方面,利用材料力學的基本原理和小變形假設,推導了大行程柔性鉸鏈的數學模型,并給出了在全局坐標系下的顯式表達;在此基礎之上,通過剛度組集的辦法建立了大行程柔性鉸鏈并聯結構柔性支鏈的運動表達式,通過聯立運動位移協調方程和力約束協調方程,建立了并聯結構的位置解模型. 由于并聯結構系統中的各部件,特別是柔性鉸鏈結構在自身變形提供整體結構的運動輸出的同時,還經歷了大范圍的剛體運動,導致大行程柔性并聯結構的位置解模型成為典型的幾何非線性問題.鑒于此,本文首先推導了空間柔性結構的幾何非線性的剛度遞推模型,并利用牛頓-萊弗森方法對該模型進行了求解.由于幾何非線性模型的迭代求解方式,導致該模型的實時性很差,不易移植至控制系統進行實時控制求解,故在大量的試驗嘗試的基礎之上,選擇了BP神經網絡方法,建立了3層六輸入-六輸出的位置解神經網絡結構,從而在方便了實時控制編程的同時,還大大提高了系統的位置解的求解速度. 由于柔性并聯結構的位置解模型中不僅僅包括結構中的位置信息,還提供了結構中相關的力信息以及剛度信息,本文在上述位置解模型的基礎之上,給出了該類系統的剛度模型,并建立了并聯結構中的結構參數和尺度參數對系統剛度的影響圖譜,對這類系統的結構綜合以及優化設計提供了有力的工具. 在大行程柔性并聯結構的動力學建模方面,采用了歐拉梁理論和有限元方法,由拉格朗日方程建立了基于實際位移的大行程柔性鉸鏈并聯機器人各支鏈的動力學模型,并通過位移協調方程和動力協調方程,最終得到并聯系統的動力學模型.綜合采用了紐馬克方法和牛頓-萊弗森方法解決了系統動力學求解問題,并通過一個算例進行了基于逆動力學的求解仿真. 在大行程柔性并聯結構的樣機實驗方面,我們提出了采用大行程柔性鉸鏈作為被動關節的6-PSS并聯機器人系統,該系統采用壓電馬達作為驅動器,精密光柵尺作為位置反饋元件,其可在立方厘米級的工作空間內實現微米級精度的運動;在此基礎之上,我們在并聯機器人的支桿中嵌入壓電陶瓷,在壓電馬達的宏運動結束之后,壓電陶瓷可以驅動并聯機器人進一步的微調,從而得到一個6-PSS和6-SPS結合宏微雙重驅動并聯機器人系統,其中,微動系統可在微米級運動空間內實現納米級的運動精度.基于大行程柔性鉸鏈的宏微雙重驅動并聯機器人系統,可以同時滿足大工作空間和高精度的工程需要.此外,我們將大行程柔性鉸鏈并聯機器人系統,成功的應用到激光瞄準靶支撐裝置中,其厘米級的運動范圍和納米級的運動分辨力,使其在神光III系統中發揮了十分重要的作用.

項目成果/簡介:隨著機器人技術的逐步完善,適于特殊作業的機器人種類也日益增多,其應用領域不斷拓展到微電子制造,MEMS封裝與組裝,高精密機械加工與裝配,生物芯片制備,大范圍高速掃描檢測裝備等行業.隨之而來的,各行業對機器人的性能指標提出了越來越高的要求,追求機器人的高定位精度,高重復精度,高分辨力,同時還要求其工作范圍大,質量輕,能耗低等,從而對機器人結構的設計提出了更高的要求.在這樣的前提之下,為滿足

01. 成果簡介 為適應未來水下航行器技術發展的要求，海工裝備界在開發具有廣域活動能力和高機動性的新型水下航行器的同時，也正在為傳統水下航行器尋找更優良的推進和操縱系統。仿生技術則成為水下航行器的重要研究方向。 水生動物經過上億年的演變和進化，早已在優勝劣汰中將其在水中的運動能力發揮到了極至，其中魚類和鯨類等哺乳動物的游動方式具有高速、靈活、低噪等特點，其游動和控制姿態能力，是任何裝備傳統操縱與推進系統的人造水下航行器所無法比擬的。水下仿生技術，通過對魚類游動機理的研究，利用機械結構、電子設備和功能材料來開發模仿魚類的操縱和推進模式，并將其應用于水下航行器。 與傳統的螺旋槳推進器相比，將仿魚尾推進器應用于水下航行器，成為新型的仿生水下航行器，具有如下特點：（1）高推進效率，節能；（2）高機動性，靈活；（3）推進系統與操縱系統合二為一，共型；（4）噪聲低、環保，隱身能力強。本項目旨在開發“仿藍鰭金槍魚潛航器”，以實現產業化為目標，依托清華大學電子工程系和天津高端裝備研究院，經前期數年研發，已完成實驗室原理樣機和試驗樣機I型，并于2018年10月份在天津東麗湖進行了水試，驗證了核心技術。仿藍鰭金槍魚潛航器試驗樣機I型體長2.6米，設計潛深100米，最大航速1.7米/秒（3.5節），速度體長比0.65，功耗0.88kW，處于國際領先水平。經進一步研發和改進，2019年9-10月將進一步試驗，預計航速達6~8節，遠高于螺旋槳推進平均2-3節的航速。圖1 仿藍鰭金槍魚潛航器-試驗樣機I型 總裝圖 圖2 仿藍鰭金槍魚潛航器-試驗樣機I型 下水吊裝圖 圖3 仿藍鰭金槍魚潛航器-試驗樣機I型 水試圖02. 應用前景 本成果的新型仿生AUV，推進效率高、自體噪聲小、機動性好，速度接近4節，成熟度達到產品化標準，在智慧海洋、智慧海防迅猛發展的新時代，可廣泛用于現代漁業養殖、勘探開發、搶險救援、科考研究、水下檢修、觀光旅游等民用市場，為海洋經濟產業發展提供新型支撐手段；同時，也可用于海防等軍用市場。03. 知識產權 已申請專利和軟件著作權近20項。04. 團隊介紹 本項目以電子工程系任勇教授團隊為核心，成立了海洋信息與智能裝備研究所，隸屬于清華大學天津高端裝備研究院。研究方向以自主式水下潛航器（Autonomous Underwater Vehicle，簡稱AUV）和多AUV水下蜂群為主，包括水下機器人的運動學機理研究、深海環境下的信息交換與處理、深海環境下定位與協同、深海AUV裝備的研發制造技術、機器學習理論及其應用技術、復雜生產制造過程的建模與優化調度技術等。近五年來，在IEEE Transactions、IFAC Automatica、EJOR等專業頂級期刊發表國際權威期刊論文30余篇。05. 合作方式 投融資 / 商務合作。06. 聯系方式 郵箱：liuyi2017@tsinghua.edu.cn

項目成果/簡介:旋翼無人機成功實現了把“人的眼睛”帶到空中，在民用消費等領域得到廣泛應用。本項目突破了多關節機械臂與旋翼無人機集成技術，實現把“人的眼睛和手臂”帶到空中，把無人機的能力從“非接觸觀測”提升到“接觸作業”，從而極大地拓展無人機的應用領域。項目以人工智能技術為基礎，將其與飛行機械臂系統相結合，重點突破模塊化可重構超輕型機械臂設計、復雜耦合系統的穩定性、動態非結構環境感知與理解、自主作業技能學習與發育、協同優化行為決策與優化等核心技術，研制出多軸電動無人機+單機械臂、單旋翼帶尾槳無人機+雙機械臂兩種產品樣機，實現其自主作業，為后續產品、產業化奠定基礎。本成果對于我國打造無人機新的產品形態、推進無人機產業的持續發展、進而搶占無人機技術產品產業的國際制高點具有重要意義；同時，作為典型軍民兩用產品，這種新技術具有巨大的軍民融合發展前景。項目階段:已成功研制出樣機系統、開展飛行試驗效益分析:本項目最大特色在于將機械臂技術與飛行機器人技術相結合，實現了空中自主作業。完全突破了目前無人機只能完成非接觸、觀測類任務的局限，是無人機領域一種全新的產品形態、也非常有可能成為一種新業態。多自由度機械臂與無人機相集成（如下圖所示），機械臂的運動、甚至和外界環境相杰出，都給飛行器的控制帶來極大挑戰；同時，要實現其對空中、地面的動目標進行識別、跟蹤、捕獲等作業，都需要很高的自主行為能力；相關的控制技術是本項目的亮點。

旋翼無人機成功實現了把“人的眼睛”帶到空中，在民用消費等領域得到廣泛應用。本項目突破了多關節機械臂與旋翼無人機集成技術，實現把“人的眼睛和手臂”帶到空中，把無人機的能力從“非接觸觀測”提升到“接觸作業”，從而極大地拓展無人機的應用領域。項目以人工智能技術為基礎，將其與飛行機械臂系統相結合，重點突破模塊化可重構超輕型機械臂設計、復雜耦合系統的穩定性、動態非結構環境感知與理解、自主作業技能學習與發育、協同優化行為決策與優化等核心技術，研制出多軸電動無人機+單機械臂、單旋翼帶尾槳無人機+雙機械臂兩種產品樣機，實現其自主作業，為后續產品、產業化奠定基礎。本成果對于我國打造無人機新的產品形態、推進無人機產業的持續發展、進而搶占無人機技術產品產業的國際制高點具有重要意義；同時，作為典型軍民兩用產品，這種新技術具有巨大的軍民融合發展前景。

本發明公開了一種假肢臂差動關節機構，包括支架和固定于支架上的兩電機、兩減速機構、兩傳動機構和差動齒輪關節機構，兩電機的輸出軸分別依次連接兩減速機構、兩傳動機構和差動齒輪關節；差動齒輪關節包括第一錐齒輪軸、第二錐齒輪軸和第三錐齒輪軸，第一錐齒輪軸和第二錐齒輪軸均與第三錐齒輪軸嚙合，第一和第二錐齒輪軸的軸端分別作為第一和第二驅動端；當兩電機同向轉動，驅使第一和第二齒輪軸協作帶動第三錐齒輪軸旋轉，完成關節的前屈或后伸運動；當兩電機反向轉動，驅使第一和第二齒輪軸協作帶動第三錐齒輪軸旋轉，完成關節的外展或內收

當前半導體信息技術的飛速發展促使電子產品向高集成度、微型化、智能化、低功耗等方向發展, 最終的目標是將功能單元實現在單一芯片化。無線通訊作為物聯網技術的主要節 點，其關鍵技術性能取決于天線設計。目前無線通訊技術主要包括無線 RF433/315M、藍牙、 Zigbee、Z-ware、LoRa、4G/5G 等。目前 4G、5G 移動通訊以及物聯網技術的推廣與發展， 頻帶調制、信息互聯和高速數據傳輸對天線的設計要求愈來愈高。通訊天線的設計已經從低 頻向高頻，從單一頻段向雙頻、三頻、四頻等多頻方向發展。然而目前的天線設計主要基于 半導體制備及可重構技術，如開關切換天線的諧振點，及電壓調節改變天線的等效阻抗等， 來實現天線的多頻化。碳納米管和單層石墨烯的成功發現獲得開始吸引研究者的興趣。碳納米管和單層石墨烯 簡單的結構、優異的性能和極高的電子遷移率，被認為是后硅 CMOS 時代最有競爭力的電 子材料之一。由于碳納米管和石墨烯高電子遷移率、優異的力學性能及天然柔性等優點，隨 著微電子學、材料學和半導體制造工藝技術與凝聚態物理學等多個學科的不斷發展，通過新 型結構和材料體系設計，柔性高頻碳納米管和石墨烯天線已成為可能，并進一步縮小系統占 用空間，提高器件集成度和高性能的重要發展趨勢。課題組在國家自然科學基金等項目資助下，結合合作團隊的研究優勢，以碳納米管和石 墨烯的優化與制備為基礎，優化器件結構與尺寸設計，結合 HFSS 電磁仿真模擬，研發出可 應用于無線通訊的新型柔性高頻天線。課題組在過去幾年中分別在高質量碳納米管和石墨烯 的高頻應用、性能測試、高性能射頻天線調控機理研究等方面積累的豐富材料和物理經驗， 對研究多頻帶可調諧石墨烯天線奠定了前期基礎。由于目前國內外尚無同類產品，隨著柔性可穿戴產品的不斷上市，柔性高頻天線的需求也會越來越迫切，因此本成果具有較大的推廣空間。