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針對點焊（弧焊）機器人和重載搬運機器人的應用，開展機器人控制器核心技術相關研究，研究開發自主知識產權的高性能低成本的工業機器人控制器，實現工程應用。研究工業機器人控制器核心技術，完成控制器的研究與開發并實現工程化，實現示范應用及產業化目標。可達技術指標序號名稱規格1插補周期4ms2重復定位精度20um3直線度40um4聯動軸數六軸5伺服驅動接口脈沖6插補方式關節，直線，圓弧，曲線7上位機（示教器）LINUX+QT8下位機（控制器）UCOSII9加減速功能直線型和S型10語言標準安川 inform II指令系統11PLC功能內部軟PLC，標準支持32輸入/32輸出點，可擴展128輸入/128輸出。128個定時器，128個計數器12現場總線接口RS485，RS232，CAN 一、系統關鍵技術 1.工業機器人控制系統的軟硬件體系結構： (1) 基于領域建模的開發方法 研究面向機器人控制器開發的領域建模方法, 通過對機器人控制系統共性的提取和功能及非功能屬性的抽象, 借助形式化描述及工具集成實現機器人控制系統在模型層的仿真和驗證, 并研究可重用實時組件設計方法，使得開發的重點從底層代碼轉向機器人領域應用。 (2) 基于組件的開放式控制器的軟件結構 根據機器人控制的特點和開放性的要求，研究機器人組件模型，組件劃分方法，組件間的通信機制，連接配置方法以及系統的調度模型，并研究開放式機器人控制器的一般開發流程，開放式平臺下多傳感器機器人的控制方法。 (3) 開放式控制器模塊化硬件結構 根據開放性的要求，研究硬件模塊的劃分方法，便于系統添加或更換各種接口、傳感器等；采用基于標準總線的結構；研究多CPU系統的設計方法；研究基于FPGA的接口設計方法。 (4) 機器人操作系統 根據機器人應用需求，在開源操作系統的基礎上增加機器人應用層接口、機器人算法，中間件，增強實時性能的任務調度算法。 2.高速、高精度工業機器人輪廓控制技術和柔性加減速技術： (1) 速度前瞻控制和拐角控制技術 前瞻處理的主要任務是獲取路徑信息，并根據速度、加速度和加加速度等機器人運動約束條件和選定的加減速規律進行速度規劃。 (2) 柔性加減速技術 加減速控制算法可以避免機器人的沖擊、振動，并在不增加系統運算量的情況下使得插補過程能夠平滑快速的執行研究直線型加減速、S 型加減速、平滑 S 型加減速、力矩加減速提高系統的精度和速度。 (3) 最優軌跡規劃算法 軌跡規劃的任務是根據給定的路徑點規劃處通過這些點并滿足邊界約束條件的光滑的最優運動軌跡，研究時間最小的軌跡規劃算法、能耗最小的軌跡規劃算法、加速度最小的優化算法，使機器人的作業效率、能耗達到最優，同時確保運動的平穩性。 3.工業機器人編程語言規范： (1)編程語言規范 根據機器人不同應用領域的特點及具體要求，研究通用的機器人編程語言結構，定義詞法及語法規則；充分考慮機器人控制系統的運動控制、運算-決策、通訊、工具指令以及傳感器數據處理等基本功能，規劃完善的指令集和內部函數集；定義機器人物理環境模型，確定編程語言指令與目標指令內在的邏輯關系。 (2) 編程環境設計 機器人編程環境具有以下特征：面向應用的數據結構、擴展的通用算法和數據結構。研究機器人語言程序的詞法、語法和語義的分析，以及語法錯誤檢查和系統邏輯錯誤檢查技術；設計機器人語言程序解釋器，實現機器人語言到系統內部指令的轉化，并根據應用需求優化系統內部指令序列。 4.故障診斷、測試與可靠性技術： (1) 智能故障診斷系統 研究基于規則的專家系統，基于實例的專家系統，規則和實例混合的專家系統，基于規則控制的實例診斷系統。 (2) 可靠性技術 a.可靠性分析：對控制系統可靠性數據、故障模式、影響及危害度分析，以便發現設計、生產中的薄弱環節，為提高控制系統可靠性提供依據。 b.可靠性設計技術：采用簡化設計、降額設計、冗余設計、EMC 設計、熱設計、環境防護設計提高系統的可靠性。 c.可靠性試驗技術：在研制階段采用可靠性增長試驗提高系統可靠性，通過可靠性鑒定試驗確定系統定型，通過可靠性驗收試驗確定系統的可靠性是否達到要求，采用應力篩選試驗提高產品的使用可靠性。通過加速壽命試驗評估MTBF值是否達到。 d.軟件可靠性試驗技術：采用軟件可靠性設計、可靠性增長測試、軟件可靠性測試和軟件可靠性驗證測試提高軟件可靠性、通過建立控制系統軟件可靠性仿真測試平臺提高軟件可靠性測試水平。 5.面向重載機器人的先進控制算法： (1) 基于系統動力學模型的控制 針對重載機器人慣量變化大，固有頻率低，高度非線性耦合的特點。研究基于機器人真實參數的動力學模型及實時求解。根據動力學模型，研究運動規劃、柔性加減速以及模態控制等方面的技術，減少由于軌跡規劃引起的機器人振動。 (2) 負載自動識別 針對機器人不同應用及負載變化，研究機器人在線自動識別負載的方法。 (3) 機器人空腔計算及處理 實現了機器人所能到達的所有位置范圍計算，能提前提示用戶示教的位置是否合法, 是否在機器人能到的位置。 (4) 立方干涉處理 實現了最多六個干涉區的設置，在多機器人相互配合運行工作時，通過干涉區避免了碰撞的危險性。二、對國家產業結構影響 我國汽車工業的工業機器人市場遠未飽和。僅我國汽車工業就存在一個龐大的工業機器人市場，如果考慮到我國整個制造業的需要，工業機器人市場則更加龐大。 隨著我國經濟的快速發展和勞動力成本的不斷提高，發展高科技產業，提高制造業生產自動化水平，由勞動密集型向技術密集型轉變已經成為經濟發展模式和制造產業結構調整的必由之路。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。工業機器人技術的發展，可以看做工業自動化的一場革命，南通作為科技重鎮、制造重鎮，把握機遇，迎接挑戰，大力發展工業機器人制造業，應是一個戰略性的決策。 應用范圍： 伴隨我國經濟的高速增長，以汽車等行業需求為牽引，我國對工業機器人需求量急劇增加，國際工業機器人知名企業如ABB、FANUC 等紛紛在中國建廠，目前，我國工業機器人新裝機量近90% 仍依賴進口。因此，對于工業機器人制造業，擺脫依賴關系，拒絕跟隨式發展，成為目前國內基礎制造業的重中之重。 工業機器人制造是一個嶄新而又創新的產業，由于工業機器人應用極為廣泛，其前景非常看好。本項目對工業機器人控制系統有其獨到之處加之雄厚的制造業基礎，兩者相結合將為國內制造業開創一個新的主流產業。該產業的逐步形成既符合國家新興高端制造業的產業發展規劃，又為國家的經濟騰飛打下堅實的基礎。

微創機器人外科及觸覺感知國家自然科學基金課題 微創外科(MIS)與開放外科手術相比，具有切口小、疼痛輕、出血少和恢復快等優點，廣泛應用于胸腹、脊柱、心血管和泌尿外科等領域 微創機器人外科(MIRS)由機器人替代醫生操控手術器械，克服醫生人為因素帶來的風險，提高手術的安全性和靈巧性，改善手術精度和質量 觸覺力信息缺失導致過大的操作力和器官組織創傷，是當前微創機器人外科面臨的共同問題。項目利用光纖技術，研究微型觸覺力傳感器及其在器官組織類型和邊界鑒定、機器人反饋控制應用中涉及到的一系列挑戰性問題。獲得的相關理論與技術，有望消除觸覺缺失引起的手術風險，提高微創機器人外科手術的精度、穩定性和質量。

目前，機器人無線充電主電路拓撲大多采用全橋和半橋逆變電路，存在著電路結構復雜、成本高、橋臂上下開關管直通燒壞等問題。本發明包采用新型單管逆變拓撲，它具有電路簡單、成本低、體積小、重量輕、可靠性高、傳輸效率高、可實現零電壓開通和零電壓關斷控制等優點，該系統廣泛用于開關頻率20kHZ-1MHz以上，特別適合手機、機器人、無尾家電等領域。隨著無線電能傳輸技術的發展，非接觸充電（或供電）產品每年以100%的速度發展，而現有機器人充電電路系統存在著成本高、控制復雜、可靠性低、開關頻率難以大幅提高等缺點。本發明具有電路簡單、成本低、可靠性高、開關頻率高等特點，可廣泛用于機器人無線充電、無尾家電設備的供電、市場前景非常廣闊。

“工業機器人教學實驗工作站”。是用于“機械工程與自動化”、“工業自動化”等相關專業實驗教學的理想實驗設備。主要由標準型工業機器人、工件位置變換機、綜合型末端執行器及氣壓和電氣控制系統等組成。機器人選用日本安川電機公司的產品，屬六自由度垂直多關節類型，最大持重為6公斤；工作范圍約在以機器人為中心的半徑為1373mm的圓形區域和高度為2393mm的月牙型區域內；重復位置精度0.08mm。 工件安裝在變位機上，由變位機帶動其實現工件的位置變換，以使機器人能夠處于最佳作業位置。這是一臺多姿態單軸交流伺服電機驅動式變位機。當裝上夾具板時，便是一臺雙支點臥式變位機，在夾具板上可安裝較大的工件或構件；如果卸去夾具板，擺動變位機機頭，使其分別在30°、45°、60°和90°定位，成為一臺斜置式或立式變位機，較適合于安裝小型零件和套筒型零件。在作業中，它可以被看作是一臺單軸機器人，它與六自由度機器人的協同動作，就被看成是兩個機器人的協調作業過程。 末端執行器是一個綜合手爪，通過快速地更換零件，就能使機器人分別完成真空吸盤搬運、機械手爪搬運、模擬弧焊、模擬點焊、模擬打磨和書寫繪畫等作業內容。 本科生實驗有：①真空吸盤方式的物料搬運示教（水杯）②機械方式的物料搬運示教（方形鋁塊）③薄板構件模擬點焊示教④三通管模擬弧焊示教⑤車架模擬打磨示教⑥任意書寫繪畫示教⑦機器人自由度及工作范圍概論實驗⑧末端執行器信號傳輸實驗。 研究生進行的課題有：①機器人位姿運動分析②機器人運動慣性及動力學分析③工業機器人離線示教系統的研究④圖象處理在機器人位置調整中的研究。 應用于高等教育、職業教育、成人教育等各層次機電專業、自動化專業或機械工程及自動化專業教學的實驗設備。可以用于課程教學實驗、認識實習、生產實習、機電系統實踐課、畢業設計。學生自己示教真空吸盤搬運、機械手爪搬運、模擬弧焊、模擬點焊、模擬打磨及書寫繪畫等作業或進行各種機器人作業的演示實驗。其設備造價相當于國外同類設備的1/3~1/2。

本實用新型公開了一種農用機器人履帶裝置，包括外殼、主動輪、從動輪、支撐輪、皮帶、電機，所述電機的兩端通過軸承固定連接有蝸桿，所述電機的底部固定連接有支撐桿，所述支撐桿的一端固定連接在支撐板上，所述支撐板焊接在所述外殼上，所述蝸桿嚙合所述主動輪，所述主動輪的另一側通過軸承固定連接在所述外殼上孔；該農用機器人履帶裝置，左凸起、所述左凹槽、右凸起和右凹槽成S型結構依次間隔均勻的分布，可以使嚙合更復雜，使

面向數字人的大規模生成需求，發展生成式人工智能理論，探索機器學習方法從數據中自動化學習數字人建模方法，提出了高精度三維人臉重建技術、表情驅動數字人技術、語音驅動數字人技術三項世界領先的技術，以低成本、高效率生成可驅動的高保真數字人。該技術能夠極大提升數字人的生成質量與生成效率，支持大規模高精度的數字人生成，具有廣泛的應用前景。

本項目在國家“863”計劃、國家自然科學基金等資助下，攻克了高速并聯機器人機構創新、設計控制、裝備技術等難題，形成了自主研發體系，在國內率先實現了技術輻射與工程應用，成果在天津力神、石家莊四藥、杭州娃哈哈、云南安化等國內多家企業自動化生產線上得到規模應用，為企業新增銷售額4.97億元，新增利潤1.36億元，經濟效益顯著。

成果簡介:兩輪移動機器人是一種非穩定運動形式的機器人，具有結構緊湊、移動速度快以及零半徑轉彎的特點。由于該機器人是一種非穩定系統，因此對其平衡控制則是非常重要的，也是其核心技術。兩輪移動機器人特別適合于狹窄路面環境或人員擁擠的場合作為載人、載物的靈活移動工具。 兩輪移動機器人是在國家863計劃的資助下完成的，在技術上首次解決了由于系統機構間的摩擦力矩對平衡控制的影響，并給出了相對全面的機器人平衡系統的控制模型。具有獨立的識產權。