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面向室內(nèi)變電站無人值守與智能巡檢的生產(chǎn)需求，結(jié)合攝影測(cè)量與移動(dòng)機(jī)器人專業(yè)方面的優(yōu)勢(shì)，首創(chuàng)性將自主測(cè)圖與導(dǎo)航等機(jī)器人技術(shù)、人工智能技術(shù)與移動(dòng)測(cè)量技術(shù)引入室內(nèi)變電站巡檢領(lǐng)域，研發(fā)了面向無人化、高精度、適應(yīng)性強(qiáng)以及集成度高的室內(nèi)變電站智能巡檢機(jī)器人。實(shí)現(xiàn)了可視化建模、全天無人化巡檢、儀表讀數(shù)自動(dòng)識(shí)別、機(jī)械臂輔助讀表、異常檢測(cè)和自主充電等功能，滿足了室內(nèi)變電站巡檢的各方面需求

自主研發(fā)了多機(jī)器人協(xié)作焊接系統(tǒng)，其中機(jī)器人控制器自主研發(fā)，采用EtherCAT總線通訊控制底層伺服，控制周期1ms。參與協(xié)作焊接的機(jī)器人均為國(guó)產(chǎn)6軸通用該機(jī)器人，多機(jī)器人系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)對(duì)照ABB MultiMove、KUKA RoboTeam功能，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)外領(lǐng)先品牌同等技術(shù)水平。具體技術(shù)指標(biāo)： ① 變位機(jī)（夾持）機(jī)器人支持6維力-力矩傳感器，實(shí)時(shí)補(bǔ)償估計(jì)偏差； ② 焊接機(jī)器人支持接觸找焊縫、激光焊縫跟蹤等多種焊接工藝； ③ 最多支持4臺(tái)機(jī)器人協(xié)作； ④ 可根據(jù)應(yīng)用需求開發(fā)新場(chǎng)景控制程序。

一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介  “中國(guó)制造2025”發(fā)展規(guī)劃的啟動(dòng)促使智能制造成為生產(chǎn)制造企業(yè)的主旋律，而工業(yè)機(jī)器人作為智能制造的重要柔性制造單元，迎來了廣闊的行業(yè)發(fā)展機(jī)遇。福建省出臺(tái)的《福建省實(shí)施<中國(guó)制造2025>行動(dòng)計(jì)劃》，將發(fā)展智能制造視為首要任務(wù)，推廣“數(shù)控一代”，開展智能制造試點(diǎn)示范，實(shí)施“機(jī)器換人”專項(xiàng)行動(dòng)，發(fā)展壯大智能裝備產(chǎn)業(yè)，開發(fā)智能終端產(chǎn)品和提升工業(yè)軟件支撐能力。 二、前期研究基礎(chǔ) 與泉州市微柏工業(yè)機(jī)器人研究院有限公司建立合作關(guān)系，采用企業(yè)與高校共同投資模式，建立“嘉庚學(xué)院—微柏工業(yè)機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”，實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有師生近百人，為高校師生提供研發(fā)環(huán)境，為企業(yè)進(jìn)行技術(shù)難題攻關(guān)并培育人才。 與微柏簽署了為期3年的技術(shù)服務(wù)合同（2014.12-2017.12，微柏工業(yè)機(jī)器人技術(shù)支持服務(wù)，150萬元）。 與微柏聯(lián)合申報(bào)了多項(xiàng)科技項(xiàng)目：（1）工業(yè)機(jī)器人整機(jī)綜合性能測(cè)試儀的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，2016.10，國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)；（2）工業(yè)機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)，2015.9，福建省對(duì)外合作項(xiàng)目；（3）面向瓷磚智能化分揀生產(chǎn)線的關(guān)鍵技術(shù)，2015.10，泉州市科技局燎原計(jì)劃。并協(xié)助微柏完成了福建省新型科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)創(chuàng)新基金、廈門大學(xué)本科生校外實(shí)習(xí)基地申請(qǐng)。 三、應(yīng)用技術(shù)成果 基于課題組自主研發(fā)的機(jī)器人控制器，結(jié)合機(jī)器視覺自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，分別開展了以下6個(gè)項(xiàng)目：（1）為四川航天世東汽車部件有限公司研發(fā)的焊接機(jī)器人焊縫自動(dòng)跟蹤識(shí)別系統(tǒng)；（2）為蘇州寶麗潔公司研發(fā)的之駐守機(jī)器人濕紙巾自動(dòng)識(shí)別貼蓋系統(tǒng)；（3）為泉州港威五金制品有限公司研發(fā)了鋁水自動(dòng)澆注系統(tǒng)；（4）為晉江的沃鞋服有限公司研發(fā)的鞋模自動(dòng)跟蹤噴膠系統(tǒng)；（5）為福建省鋰東精密機(jī)械有限公司研制了自動(dòng)搬運(yùn)識(shí)別系統(tǒng)；（6）為江蘇太倉(cāng)寶祥有色金屬制品廠研制了自動(dòng)碼垛識(shí)別系統(tǒng)。 四、合作企業(yè) 泉州市微柏工業(yè)機(jī)器人研究院有限公司是福建省工業(yè)機(jī)器人研發(fā)龍頭企業(yè)，從事工業(yè)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化十余年，專注研發(fā)六關(guān)節(jié)與四關(guān)節(jié)自由度串并聯(lián)機(jī)械手等，自主研發(fā)數(shù)十種應(yīng)用在沖壓、噴涂、焊接、激光加工等生產(chǎn)作業(yè)領(lǐng)域的專業(yè)機(jī)器人。自主研發(fā)了高精度RV減速機(jī)檢測(cè)臺(tái)，工業(yè)機(jī)器人零點(diǎn)矯正與運(yùn)動(dòng)精度檢測(cè)裝置，焊接機(jī)器人防碰撞測(cè)試裝置等工業(yè)機(jī)器人核心部件與整機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)，獲得國(guó)家發(fā)明專利5項(xiàng)，國(guó)家實(shí)用新型專利30項(xiàng)。作為福建省科技小巨人企業(yè)、福建省科技型企業(yè)泉州市智能制造示范企業(yè)等，承擔(dān)了省部級(jí)科技項(xiàng)目10余項(xiàng)。

大尺寸測(cè)量的用途十分廣泛，幾乎應(yīng)用到大型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)、裝配成型、驗(yàn)收交付等各個(gè)環(huán)節(jié)，在航空航天、車輛船舶、風(fēng)電、水利工程、雷達(dá)天線、重型機(jī)械等領(lǐng)域的需求尤為突出，在現(xiàn)代大型機(jī)械制造業(yè)中扮演著極其重要的角色。

智能交互式上肢康復(fù)機(jī)器人在機(jī)械結(jié)構(gòu)上改進(jìn)了現(xiàn)有動(dòng)力型上肢康復(fù)機(jī)器人將電機(jī)放在運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)處造成的噪聲高、體積大等不足。在系統(tǒng)控制上，設(shè)計(jì)了多模態(tài)控制（語音控制、觸摸控制、按鍵控制等）方式，使得控制更加符合人機(jī)交互控制需要，同時(shí)還設(shè)計(jì)了多種訓(xùn)練模式（被動(dòng)訓(xùn)練、助力訓(xùn)練、虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練等）。醫(yī)、患、機(jī)三者交互，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)生跟患者，醫(yī)生與機(jī)器，患者與機(jī)器之間的遠(yuǎn)程、無線控制。

噴頭霧化液滴中徑尺度控制范圍 20-40μm； 噴桿總高度可在 1.5m-2.2m 內(nèi)自動(dòng)調(diào)節(jié)； 無人駕駛施藥導(dǎo)航系統(tǒng)相位中心誤差±10mm，提取特征線段的準(zhǔn)確率達(dá) 98%；裝備寬度 40-70cm 內(nèi)可調(diào)；施藥行駛速度： 0-1.5m/s，加速度為 0.5m/s2；與傳統(tǒng)施藥方式相比，施藥效率提高 10%，農(nóng)藥有效利用率提高 10%。

研制的新型水下飛行式智能探測(cè)巡檢機(jī)器人通過長(zhǎng)艏翼設(shè)計(jì)，可搭載雙三軸正交電磁探測(cè)設(shè)備，以突破水下聲、光設(shè)備探測(cè)盲區(qū)，克服海纜（尤其是海底光纜）直徑細(xì)小、海床掩埋等探測(cè)挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)近海底飛行式探測(cè)與巡檢，為海纜智能運(yùn)維提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。該水下機(jī)器人為國(guó)內(nèi)首款面向海纜智能運(yùn)維的無人無纜自主探測(cè)巡檢裝備，可通過日常巡檢評(píng)價(jià)海纜安全風(fēng)險(xiǎn)，制定海纜系統(tǒng)運(yùn)維計(jì)劃。該裝備還可對(duì)海纜進(jìn)行故障點(diǎn)快速定位，輔助完成海纜快速打撈和故障修復(fù)。 圖 1飛行式長(zhǎng)艏翼水下機(jī)器人近底探測(cè)巡檢海纜場(chǎng)景 圖2 自主研發(fā)的海纜智能探測(cè)巡檢水下機(jī)器人 圖3 水下機(jī)器人模擬海纜探測(cè)湖上試驗(yàn) 水下機(jī)器人深度等級(jí)300米（可根據(jù)場(chǎng)景需求進(jìn)行升級(jí)）；有效探測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度≥10nT；巡航速度3節(jié)、探測(cè)巡航速度1-2節(jié)。

本成果為自主研發(fā)的神經(jīng)外科智能導(dǎo)航與手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，核心包括手術(shù)規(guī)劃軟件、導(dǎo)航定向系統(tǒng)、機(jī)器人輔助器械定位和操作系統(tǒng)。 該系統(tǒng)能夠提供開放的人工智能建模與手術(shù)規(guī)劃功能，讓建模與規(guī)劃更加智能；提供個(gè)性化3D打印部件功能，讓導(dǎo)航設(shè)置更簡(jiǎn)便，術(shù)中操作更安全；具有界面友好、功能強(qiáng)大的神經(jīng)外科建模與手術(shù)規(guī)劃軟件，支持CT/MRI多模態(tài)圖像自動(dòng)配準(zhǔn)融合、智能重建、解剖測(cè)量、手術(shù)方案設(shè)計(jì)等功能。此手術(shù)機(jī)器人可用于腦外科手術(shù)、活檢、電極測(cè)量、囊腫或血腫等手術(shù)。機(jī)器臂可實(shí)現(xiàn)精確的術(shù)中定位，手術(shù)更加微創(chuàng)，并且可以連續(xù)穩(wěn)定工作，降低醫(yī)生疲勞程度，提高手術(shù)安全性。

拋投式微小型智能探測(cè)機(jī)器人，是一種小型機(jī)器人，2公斤以內(nèi)，可以隨身攜帶，可以以手拋、炮射、空投等方式進(jìn)入災(zāi)害（火災(zāi)、地震、化學(xué)爆炸等）現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)環(huán)境的無人探測(cè)與通訊。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、技術(shù)分析 應(yīng)急救援人員在執(zhí)行如消防偵查等具有一定危險(xiǎn)性的救援任務(wù)時(shí)，都需要盡可能了解任務(wù)場(chǎng)景，然后制定指揮方案。在任務(wù)環(huán)境未知的情況下，如果讓救援人員去探測(cè)現(xiàn)場(chǎng)情況，不僅難以獲得準(zhǔn)確、全面的現(xiàn)場(chǎng)信息，更重要的是可能給探測(cè)人員帶來危險(xiǎn)。采用智能偵檢機(jī)器人代替人員去探測(cè)任務(wù)場(chǎng)景，可以通過機(jī)器人上裝備的多種傳感器獲得完整的現(xiàn)場(chǎng)信息，還能使得救援人員在偵檢過程中遠(yuǎn)離危險(xiǎn)，提高任務(wù)執(zhí)行效率，減少人員傷亡。針對(duì)不同使用場(chǎng)景，采用不同機(jī)器人可以滿足使用需求：對(duì)于高樓或狹小型空間，可采用拋投式微小型智能探測(cè)機(jī)器人執(zhí)行偵檢任務(wù)；對(duì)于地面情況復(fù)雜的情況，履帶式應(yīng)急智能探測(cè)與救援機(jī)器人可以更好實(shí)現(xiàn)偵檢功能。 本項(xiàng)目形成的產(chǎn)品將主要應(yīng)用與消防以及應(yīng)急救援行業(yè)，針對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)不明狀況的環(huán)境條件，尤其是充斥煙氣但尚無太高溫度的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，研究設(shè)計(jì)適合消防救援現(xiàn)場(chǎng)信息探測(cè)與偵檢的拋投式微小型智能探測(cè)機(jī)器人，通過投擲、炮射等快速部署方式布置到現(xiàn)場(chǎng)，偵測(cè)并實(shí)時(shí)回傳現(xiàn)場(chǎng)救援所需信息，實(shí)現(xiàn)救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)信息的應(yīng)用集成與輔助決策系統(tǒng)構(gòu)建，切實(shí)保證消防戰(zhàn)士施救自身安全、提高救援效率的戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)。 拋投式微小型智能探測(cè)機(jī)器人，是一種小型機(jī)器人，2公斤以內(nèi)，可以隨身攜帶，可以以手拋、炮射、空投等方式進(jìn)入災(zāi)害（火災(zāi)、地震、化學(xué)爆炸等）現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)環(huán)境的無人探測(cè)與通訊。 它可在救援人員無法快速接近或不適宜進(jìn)入的事故現(xiàn)場(chǎng)，采用拋投形式實(shí)現(xiàn)快速部署，主動(dòng)探測(cè)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)情況。一方面可以替代消防人員進(jìn)入不適合人類進(jìn)入的事故現(xiàn)場(chǎng)，保證了人身安全另一方面，拋投快速部署也提高了災(zāi)難響應(yīng)速度。 本項(xiàng)目中研發(fā)的三款機(jī)器人都具備對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)溫度、氣體濃度、可見光或紅外圖像、視頻、聲音等環(huán)境信息與參數(shù)的探測(cè)與偵檢能力，嚴(yán)格按照消防裝備安全規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足消防現(xiàn)場(chǎng)信息探測(cè)設(shè)施快速部署、所需信息有效偵測(cè)等功能要求，特別適用于消防救援現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)信息的實(shí)時(shí)探測(cè)與搜救任務(wù)，可以對(duì)起火點(diǎn)的尋找與確認(rèn)、人員定位與搜救提供重大幫助。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況的具體需要，可以選擇使用不同形態(tài)的機(jī)器人代替消防戰(zhàn)士先行進(jìn)入各種災(zāi)情現(xiàn)場(chǎng)、以及可能坍塌的建筑物、被火墻封鎖的室內(nèi)空間等救援現(xiàn)場(chǎng)開展信息偵檢和搜救工作。智能機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)偵檢實(shí)時(shí)傳回的現(xiàn)場(chǎng)信息，可以有效接入消防救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)信息系統(tǒng)，通過信息的集成應(yīng)用構(gòu)建救援現(xiàn)場(chǎng)指揮輔助決策系統(tǒng)，對(duì)于保證救援人員自身安全、減少次生災(zāi)害、提升救援水平具有顯著的技術(shù)支撐作用。 本項(xiàng)目研發(fā)的機(jī)器人技術(shù)，主要是填補(bǔ)了現(xiàn)有消防裝備在復(fù)雜環(huán)境下智能化偵查能力的不足，使智能機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用與消防救援任務(wù)相結(jié)合，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益價(jià)值凸顯，并將進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)消防應(yīng)急處理關(guān)鍵技術(shù)與裝備的發(fā)展。

1.痛點(diǎn)問題 協(xié)作機(jī)器人是在共享空間中與人互動(dòng)或在附近安全工作的機(jī)器人。與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人相比，協(xié)作機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在人機(jī)共融環(huán)境中的安全性、交互性、靈巧性和智能性。這種機(jī)器人不僅性價(jià)比高，而且安全方便，能夠極大地促進(jìn)制造企業(yè)的發(fā)展。針對(duì)我們國(guó)家協(xié)作機(jī)器人方向，機(jī)器人關(guān)鍵核心部件（一體化關(guān)節(jié)、扭矩傳感器、力矩電機(jī)、自適應(yīng)控制器）受到國(guó)外卡脖子影響，系統(tǒng)軟件、智能感知和決策算法儲(chǔ)備不足，整機(jī)集成設(shè)計(jì)方面需要極大提升，因此攻破關(guān)鍵制約，加速智能協(xié)作機(jī)器人發(fā)展刻不容緩。 2.解決方案 本項(xiàng)目總體目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)自治友好的智能協(xié)作機(jī)器人系統(tǒng)。突破了“感-驅(qū)-控”一體化關(guān)節(jié)集成設(shè)計(jì)技術(shù)、分布式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)、高帶寬自適應(yīng)柔順運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、基于機(jī)器學(xué)習(xí)的視覺感知技術(shù)，形成一批關(guān)鍵核心部件，包括扭矩電機(jī)、力矩傳感器、一體化關(guān)節(jié)、分布式控制器和末端執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)輕量化、模塊化的協(xié)作機(jī)器人單臂和雙臂，和圍繞復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景開展應(yīng)用驗(yàn)證。 合作需求 1）構(gòu)建針對(duì)于產(chǎn)品打磨的專業(yè)化團(tuán)隊(duì)； 2）組建針對(duì)產(chǎn)品的專業(yè)化管理和銷售團(tuán)隊(duì)； 3）搭建研發(fā)的實(shí)驗(yàn)基地和批量生產(chǎn)基地，以及尋求資金支持。 或者，尋找有實(shí)力的產(chǎn)業(yè)企業(yè)，開展技術(shù)轉(zhuǎn)移。