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01. 成果簡介 本成果涉及一種多模態觸覺感知裝置，屬于機器人傳感器技術領域。與人類相似，機器人感知外界環境最真實、穩定、便捷的方式便是通過機器人手觸摸，機器人手的感知能力決定了機器人是否能夠正確認知外界環境以及機器人的操作精度、成功率等。在新一代機器人手中，傳感裝置已逐漸趨于陣列化、多功能化和集成化。目前常見的觸覺傳感器有壓阻式、電容式、光電式等，它們都存在密度難以提高、電路處理復雜等問題。為了克服以上不足，近年出現了基于視覺的觸覺傳感裝置，具有結構簡單、信息豐富等優勢。目前基于視覺的觸感裝置仍存在性能提升空間。 本項目將感溫變色油墨材料應用于觸感裝置，感知機器人操作過程中的溫度[1]。同時提出一種基于微視覺的觸覺三維力檢測方法，通過采集觸覺接觸區域內彈性體的形變圖像的變化，采用一系列圖像處理方法，并且使用神經網絡擬合的技巧，定性并且定量的刻畫物理世界中的觸覺、滑覺等，從而提供了一種多模態觸覺感知裝置，可以得到三維接觸力、接觸物體表面的溫度及紋理等多種模態信息[2]。本裝置打破了傳統觸覺感知裝置單模態信息采集的現狀，可在同一感知裝置中集成受力、紋理、溫度等信息的測量，檢測觸覺、滑覺、壓覺三維接觸力，獲得高精度的接觸紋理信息，實現了多模態信息的測量，并將這些信息綜合到對一個物體的識別、抓取操作中，使機器人更加智能化、人性化。本裝置具有實時性好，檢測穩定，檢測誤差小，檢測精度高的優點。 圖1. 基于微視覺的多模態觸覺感知裝置結構圖圖2. 結合多模態觸感裝置的機械手02. 應用前景 本成果技術可應用于工業機器人、智能機器人、人機協作、醫療康復等領域，應用前景廣泛。03. 知識產權 本成果核心技術已申請發明專利3項。04. 團隊介紹 項目團隊致力于研究具備自主決策和學習能力的機器人操作技能學習系統。團隊包括孫富春、方斌、劉華平、宋亦旭四位教師，專注智能機器人靈巧精準操作研究，研制了擬人觸覺的傳感裝置、多模態穿戴交互裝置、殘疾人假肢靈巧手、仿人感知靈巧手和變剛度軟體手，在本領域發表論文40余篇，申請專利20余項，獲得IROS2016機器人靈巧操作比賽冠軍、IROS2017服務機器人操作比賽亞軍、WRC2016最佳科技創新獎等。同時團隊和河北清華發展研究院合作成立了人工智能及機器人研究中心，共同推動智能機器人的產業化發展。05. 合作方式 技術許可。06. 聯系方式 郵箱：liuyi2017@tsinghua.edu.cn， fangbin@tsinghua.edu.cn

Anter是以安全協作、自主運動、智能感知、行為決策為核心功能的多模態感知復合機器人。她開創了機器人協作、運動、感知決策的柔性工作模式，擺脫傳統機器人位置固定、任務固定的結構化環境工作方式，適用于科研教育、工業移動作業、物流分揀、倉儲管理、安防巡檢、醫療服務、智慧零售等領域。

多模變薄拉深工藝廣泛用于生產厚底薄壁空心零件。采用多層組合凹模進行變薄拉深可 以代替多次單模變薄拉深，并可省略中間退火、酸洗和表面處理工序，還可以與壓底、切口 等其它工序復合，具有顯著的經濟效益。但其影響因素多，稍有不慎在各層凹模出口處都可 能出現穿底、斷腰、缺口等現象。本軟件的目的在于通過智能分析和優化設計，提高多模變 薄拉深模具設計的效率與可靠性，改變單純依賴經驗和反復試模、修模的落后方式。 多模變薄拉深 CAD/CAE 軟件是江蘇省科技進步三等獎項目《多模變薄拉深模具 CAD 軟件 與摩擦因子測試方法》的主要成果之一。 本軟件基于項目研制的變薄拉深上限模型以及混合罰函數法優化程序，根據用戶輸入的 毛坯及工件的幾何尺寸、材料性能參數和潤滑摩擦等信息，通過計算機智能化模擬分析和人 機交互方式，設計安全可靠結構優化的多模變薄拉深模具。軟件功能如下： （1）模擬單模至四模變薄拉深位移狀態，組合拉深狀態和力學狀態，為模具設計提供精 確的分析判斷。 （2）預測凹模的極限工作尺寸，確保工件拉過各層凹模時的安全可靠性。 （3）以人機交互和智能分析方式確定合理的組合凹模模數、優化模層間距、凹模錐角和 定徑帶直徑等。 （4）自動繪制模具總裝圖和模具零件圖。 分析程序采用 FORTAN77 語言，繪圖程序采用 AUTO-LISP 語言。借助 WINDOS 操作系統、 FORTAN77 和 AUTO-CAD 軟件包，在普通微機上可以實現上述功能。 

技術成熟度：技術突破 1.空間目標及星圖光學探測仿真系統。由于空間目標探測真實數據獲取成本較高，且數據量較少，結果驗證困難，團隊開發了空間目標及星圖光學探測仿真系統。此工作以軟件形式呈現，以友好的人機交互界面，根據用戶的實際系統參數，提供準確可靠地提供當前時刻空間探測仿真圖像，該軟件前期經過與stk仿真軟件結果比對驗證其坐標的準確性，與在軌實測圖像進行比對驗證其仿真效果的可靠性。目前該軟件已經在項目開發過程中廣泛使用，為提高系統開發效率、驗證算法性能提供有效支撐。 2.空間目標探測感知關鍵技術及算法體系。該成果以理論及軟件開發包形式呈現，團隊具備多年的空間探測相關開發經驗，并將相關理論及算法構建軟件開發包。該SDK開發包基于C++開發，具有較好的泛化能力，具有坐標描述轉換、預處理、目標提取、星表制備、星圖識別、光學標定、定位定姿定軌等功能，可支撐各層次的空間探測相關開發需求。目前團隊基于此SDK開發的頂層軟件，采用目標TLE數據庫匹配的解決方法，已經完成長光奧閏光電科技有限公司地基望遠鏡空間目標的感知識別及長光衛星技術股份有限公司的星敏感器在軌圖像空間目標自動提取與識別，后續還將采用更多的數據驗證完善提升本系統的技術成熟度。 意向開展成果轉化的前提條件： 1、長春長光奧閏光電科技有限公司等測站望遠鏡生產企業，利用本項目的共性技術，實現地基測站的空間目標自動探測感知，為空間安全提供支撐服務。 2、長光衛星技術股份有限公司、吉天星舟空間技術有限公司等遙感衛星公司，通過本技術的轉化，可以利用星上光學載荷構建空間態勢感知平臺，為自身衛星安全提供保障、為國家及其他航天企業的空間安全需求提供數據支撐服務。另外可以在空間光學載荷開發過程中應用空間目標及星圖光學探測仿真系統，對光學載荷的精度和魯棒性進行評估和測試。

項目成果/簡介: 主要用于解決重度殘疾人的一些日常護理問題。通過在輪椅上加裝一只高精度機械臂，使用機械臂來完成一些重度殘疾患者不能完成的動作，從一定程度上減輕了殘疾人的負擔，提高了生活質量。用戶僅僅需要通過特定的表情以及頭部動作就可以控制機械臂抓取物體以及輪椅的運動。多模交互式輪椅機械臂系統主要應用于殘疾人的護理。多模交互式輪椅機械臂系統知識產權類型:發明專利技術先進程度:達到國內領先水平成果獲得方式:獨立研究獲得政府支持情況:無

主要用于解決重度殘疾人的一些日常護理問題。通過在輪椅上加裝一只高精度機械臂，使用機械臂來完成一些重度殘疾患者不能完成的動作，從一定程度上減輕了殘疾人的負擔，提高了生活質量。用戶僅僅需要通過特定的表情以及頭部動作就可以控制機械臂抓取物體以及輪椅的運動。多模交互式輪椅機械臂系統主要應用于殘疾人的護理。 多模交互式輪椅機械臂系統

本發明公開了一種基于多感知數據融合的人機自然交互系統，包括MEMS手臂跟蹤裝置、視覺跟蹤裝置，以及安裝在操作者的手掌上的力反饋裝置，上述各裝置由PC終端控制，PC終端包括手臂運動解算模塊、圖像處理模塊、力學解算模塊和虛擬場景渲染模塊；虛擬場景渲染模塊根據手臂運動軌跡和手指運動軌跡生成虛擬手臂和手指，力學解算模塊根據虛擬手指與虛擬物體的碰觸信息，計算操作者當前狀態下應得到的期望反饋力矢量；本發明可滿足手臂大范圍運動情況下的手臂運動軌跡的跟蹤要求；其次，可通過圖像信息測量操作者手指的運動軌跡，可精確測量手指上多個關節的角度；再者，可為操作者提供力反饋和虛擬場景的視覺反饋，增強系統的臨場感、交互性。

1、復雜作業環境下多參數的智能感知技術；2、人工智能中樞控制系統實現；3、智能電液控制技術；4、終端軌跡規劃及精確控制技術；5、自動掃描、分析技術與系統協調作業；6、基于影像分析的地面監控系統和遠程操作系統實現；7、井下多傳感信息融合及檢測技術；8、井下網絡數據傳輸系統平臺構建；9、無線與有線光纜通信異構融合與組網技術；10、地面井下信息互通，以及與礦井綜合自動化平臺的高效融合技術

本實用新型公開了一種基于多模波導的新型光調制器。其結構是具有多模調制結構的電致吸收調制器、具有多模調制結構的相位調制器或者具有多模調制結構的馬赫澤德干涉儀調制器，多模調制結構包含模式復用器、模式解復用器、第一多模連接波導、多模波導光調制區、第二多模連接波導，多模調制結構是以模式復用器的輸入端作為多模調制結構的輸入端，以模式復用器的輸入端或者模式解復用器的輸出端作為多模調制結構的輸出端。本實用新型利用多模波導光調制區以及模式復用?解復用技術，使得光能夠以不同模式的方式多次經過光調制區，顯著增強對光場的調控效果，可降低驅動電壓，并提升消光比和調制速度等性能，適用于各種光調制結構和原理。

隨著經濟的快速發展，我國的能源問題已經變得日益尖銳，能源已成為制 約我國長期持續發展的一個重要因素。與此同時，隨著居民收入的相應提高， 我國的汽車保有量也在逐年高速增長，汽車能耗在總能耗的占有比例也越來越 大。目前，汽車空調仍以蒸汽壓縮式制冷的工作方式最多，它消耗一部分的發 動機功率來獲得制冷量。由于發動機的一部分功率流向了空調壓縮機，所以汽 車油耗也會相應的升高，平均增加了 16%-20%，燃料消耗增加，有毒氣體排放 量增多，空氣質量越來越差。 針對此問題,本項目研發成功一種多模廢熱汽車空調系統。通過回收汽車廢 熱，用于驅動壓縮/噴射制冷循環，主要包括制冷機、制冷機/噴射器、噴射器三 種工作模式，針對汽車不同工況下的行駛狀態，通過對三種工作模式的最優控 制，在滿足空調制冷需求的同時，實現能源消耗最小的目標。 本項目屬于低品位能源利用、控制技術和汽車空調技術交叉前沿方向，具 有自主知識產權，對汽車節能減排，保護環境具有重要意義。