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項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)了一套 32 噸級(jí)工業(yè)自動(dòng)吊車(chē)系統(tǒng)，相關(guān)技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先地位。本展品可使吊車(chē)運(yùn)送效率比當(dāng)前主流方法提高 77%以上，行程 6 米時(shí)，最大定位誤差不超過(guò) 5 毫米，精度非常高。同時(shí)，本展品可確保事故率降低 50%以上，使操作人員工作效率提高 2-3 倍。本展品已在天津起重設(shè)備有限公司生產(chǎn)的吊車(chē)上進(jìn)行了大量的推廣應(yīng)用。 這項(xiàng)成果符合《中國(guó)制造 2025》的戰(zhàn)略目標(biāo)，具有非常顯著的經(jīng)濟(jì)效益。它定位精度高，有助于實(shí)現(xiàn)核廢料運(yùn)送與處理等操作。無(wú)人式的操作方式可以使橋式吊車(chē)在各種危險(xiǎn)環(huán)境下作業(yè)，從而進(jìn)一步拓寬了其工作范圍，在先進(jìn)制造行業(yè)產(chǎn)生了非常積極的影響。 這項(xiàng)成果在創(chuàng)新性方面處國(guó)際領(lǐng)先水平。在吊車(chē)控制方面，國(guó)際上近 5 年來(lái)引用數(shù)排名前十名的論文中，這項(xiàng)成果占到 4 篇；成果第一完成人方勇純教授應(yīng)邀前往波蘭華沙參加第 11 屆機(jī)器人運(yùn)動(dòng)與控制研討會(huì)并做大會(huì)報(bào)告（其他三位大會(huì)報(bào)告人分別來(lái)自美國(guó)，法國(guó)，葡萄牙）。2016 年，成果入選國(guó)家自然科學(xué)基金委資助項(xiàng)目?jī)?yōu)秀成果選編（六），信息科學(xué)部 5 年共入選成果 25 項(xiàng)，其它入選成果的第一完成人分別為高文院士，楊學(xué)軍院士，錢(qián)鋒院士，房建成院士，郝躍院士等著名專(zhuān)家。應(yīng)用范圍:吊車(chē)是應(yīng)用領(lǐng)域最廣的設(shè)備之一，我國(guó)在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上的持續(xù)投入，為吊車(chē)類(lèi)起重機(jī)械的蓬勃發(fā)展提供了非常好的機(jī)會(huì)。隨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，智能起重機(jī)是起重機(jī)行業(yè)的大勢(shì)所趨，也是當(dāng)前智能制造業(yè)的迫切需求。具體體現(xiàn)在：（1）新興產(chǎn)業(yè)促使起重機(jī)趨向大噸位、高效率、自動(dòng)化、智能化及多用途方向發(fā)展。（2）用戶(hù)對(duì)起重機(jī)性能的要求不斷提高，為此必須借助于新興的智能技術(shù)來(lái)研制智能型起重機(jī)。（3）隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化，制造企業(yè)需要借助于智能起重機(jī)來(lái)提升裝配水平和生產(chǎn)效率，增強(qiáng)在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。 本自動(dòng)化吊車(chē)可以為地方經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展注入活力，可望形成重要的產(chǎn)業(yè)基地。主要體現(xiàn)在：（1）本自動(dòng)吊車(chē)科技水平高，可以提高相關(guān)制造業(yè)的技術(shù)水平和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。（2）本自動(dòng)吊車(chē)本身及衍生產(chǎn)業(yè)可以提供就業(yè)機(jī)會(huì)，緩解社會(huì)壓力。（3）本自動(dòng)吊車(chē)主要用于具有智能化生產(chǎn)流程的核電、碼頭、建筑行業(yè)等，可帶動(dòng)上下游企業(yè)的發(fā)展。（4）本自動(dòng)吊車(chē)具有良好的市場(chǎng)前景，更便于帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在實(shí)施地區(qū)可形成重要的產(chǎn)業(yè)基地。效益分析:特色 1：本展品的自動(dòng)化吊車(chē)包括機(jī)械部分與電氣部分，還開(kāi)發(fā)了吊車(chē)自動(dòng)控制軟件系統(tǒng)。具體而言，為了實(shí)現(xiàn)高性能自動(dòng)控制，提高實(shí)時(shí)性，設(shè)計(jì)了基于 DSP 的多軸控制板。手/自動(dòng)操作可由遙控器上三個(gè)按鈕進(jìn)行設(shè)置，DSP 可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)應(yīng)的三路信號(hào)來(lái)判斷吊車(chē)的手/自動(dòng)狀態(tài)，以便在變頻器操作模式無(wú)變化的情況下，通過(guò) PLC實(shí)現(xiàn)吊車(chē)手/自動(dòng)控制狀態(tài)的平滑切換，自動(dòng)模式由 DSP 提供控制信 號(hào)，手動(dòng)模式由單片機(jī)提供。 特色 2：建模、軌跡規(guī)劃、跟蹤及自動(dòng)快速消擺技術(shù)。提出了一種精確的多吊繩吊車(chē)模型與一種基于魚(yú)群行為的 RNA 遺傳算法的建模方法。可更為準(zhǔn)確地刻畫(huà)實(shí)際工業(yè)吊車(chē)特性，為后續(xù)控制方法設(shè)計(jì)與分析奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。提出了多種便于臺(tái)車(chē)跟蹤的自動(dòng)消擺軌跡，簡(jiǎn)單易行，效果良好。此外，提出了一種增強(qiáng)耦合非線(xiàn)性消擺控制技術(shù)、一種魯棒滑模控制方法以及一種考慮軌道約束的自適應(yīng)消擺控制技術(shù)，能充分考慮外界干擾與未建模動(dòng)態(tài)的干擾，取得良好的防擺與定位控制效果。此外，考慮吊車(chē)執(zhí)行器的飽和約束、部分信號(hào)不可測(cè)量等實(shí)際問(wèn)題，還設(shè)計(jì)并提出了一系列行之有效的自動(dòng)控制方法。 特色 3：運(yùn)動(dòng)體檢測(cè)與三維場(chǎng)景重建技術(shù)。具體而言，項(xiàng)目組搭建了一種彩色點(diǎn)云獲取設(shè)備，可以準(zhǔn)確獲取實(shí)際工況下帶有顏色信息的三維點(diǎn)云。提出了一種三維的正態(tài)分布變換算法，在實(shí)際應(yīng)用中取得了穩(wěn)定有效的結(jié)果。為防止橋式吊車(chē)現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)事故的發(fā)生，設(shè)計(jì)了一種智能監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)發(fā)現(xiàn)進(jìn)入吊車(chē)操作現(xiàn)場(chǎng)的人，并在可能發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)進(jìn)行警報(bào)。經(jīng)大量測(cè)試，所提技術(shù)能很好地完成預(yù)定任務(wù)。 特色 4：持續(xù)擾動(dòng)抑制。針對(duì)野外工作的吊車(chē)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種適用于持續(xù)擾動(dòng)情況下的非線(xiàn)性復(fù)合消擺方法。除此之外，針對(duì)周期性干擾的不利影響，項(xiàng)目組還提出了一種重復(fù)學(xué)習(xí)與部分反饋相結(jié)合的控制方法。兩種方法均可有效抑制持續(xù)干擾對(duì)吊車(chē)系統(tǒng)的影響。 特色 5：豎直起降技術(shù)。針對(duì)負(fù)載的起吊、落吊、水平傳送過(guò)程，提出了一種非線(xiàn)性跟蹤控制方法，該方法能保證臺(tái)車(chē)及繩長(zhǎng)變化的跟蹤誤差始終地保持在任意設(shè)定的范圍內(nèi)并收斂于零，同時(shí)能有效地消除負(fù)載的擺動(dòng)，大幅提高系統(tǒng)的工作效率。

本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)了一套 32 噸級(jí)工業(yè)自動(dòng)吊車(chē)系統(tǒng)，相關(guān)技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先地位。本展品可使吊車(chē)運(yùn)送效率比當(dāng)前主流方法提高 77%以上，行程 6 米時(shí)，最大定位誤差不超過(guò) 5 毫米，精度非常高。同時(shí)，本展品可確保事故率降低 50%以上，使操作人員工作效率提高 2-3 倍。本展品已在天津起重設(shè)備有限公司生產(chǎn)的吊車(chē)上進(jìn)行了大量的推廣應(yīng)用。 這項(xiàng)成果符合《中國(guó)制造 2025》的戰(zhàn)略目標(biāo)，具有非常顯著的經(jīng)濟(jì)效益。它定位精度高，有助于實(shí)現(xiàn)核廢料運(yùn)送與處理等操作。無(wú)人式的操作方式可以使橋式吊車(chē)在各種危險(xiǎn)環(huán)境下作業(yè)，從而進(jìn)一步拓寬了其工作范圍，在先進(jìn)制造行業(yè)產(chǎn)生了非常積極的影響。 這項(xiàng)成果在創(chuàng)新性方面處國(guó)際領(lǐng)先水平。在吊車(chē)控制方面，國(guó)際上近 5 年來(lái)引用數(shù)排名前十名的論文中，這項(xiàng)成果占到 4 篇；成果第一完成人方勇純教授應(yīng)邀前往波蘭華沙參加第 11 屆機(jī)器人運(yùn)動(dòng)與控制研討會(huì)并做大會(huì)報(bào)告（其他三位大會(huì)報(bào)告人分別來(lái)自美國(guó)，法國(guó)，葡萄牙）。2016 年，成果入選國(guó)家自然科學(xué)基金委資助項(xiàng)目?jī)?yōu)秀成果選編（六），信息科學(xué)部 5 年共入選成果 25 項(xiàng)，其它入選成果的第一完成人分別為高文院士，楊學(xué)軍院士，錢(qián)鋒院士，房建成院士，郝躍院士等著名專(zhuān)家。

成果與項(xiàng)目的背景及主要用途：該技術(shù)采用數(shù)控氣動(dòng)閉環(huán)控制回路、機(jī)械手 可以上下插拔，在 XYZ 三個(gè)方向有力觸覺(jué)，可以感受作用力，如果力大，機(jī)械手 可以自動(dòng)緩沖或收回。機(jī)械手具有抓夾功能。該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用到核工業(yè)元 件加工過(guò)程中。相同的技術(shù)和功能可以方便的應(yīng)用和移植到其它應(yīng)用領(lǐng)域。 技術(shù)原理與工藝流程簡(jiǎn)介：利用數(shù)控氣動(dòng)閉環(huán)控制回路。三維柔性力緩沖 XY 方向±1 ㎜，Z 方向 10 ㎜，Z 向下插行程 0～500 ㎜可調(diào)，可以安裝各種用途 機(jī)械爪，具有形成阻尼緩沖和氣動(dòng)消音。 技術(shù)水平及專(zhuān)利與獲獎(jiǎng)情況：處于國(guó)內(nèi)同類(lèi)型先進(jìn)技術(shù)水平。 56天津大學(xué)科技成果選編 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測(cè)：該類(lèi)型機(jī)械手技術(shù)可以應(yīng)用于很多領(lǐng)域，如：機(jī) 械制造業(yè)、汽車(chē)工業(yè)、化工業(yè)、核能工業(yè)、生物工業(yè)、安全領(lǐng)域等需要提高作業(yè) 效率、精度、危險(xiǎn)環(huán)境等行業(yè)。 目前該技術(shù)成熟，整機(jī)價(jià)格在 10～16 萬(wàn)人民幣之間，可以進(jìn)行小批量工業(yè) 化生產(chǎn)。 應(yīng)用領(lǐng)域：械制造業(yè)、汽車(chē)工業(yè)、化工業(yè)、核能工業(yè)、生物工業(yè)、安全領(lǐng)域 等需要提高作業(yè)效率、精度、危險(xiǎn)環(huán)境等行業(yè)。 技術(shù)轉(zhuǎn)化條件（包括：原料、設(shè)備、廠房面積的要求及投資規(guī)模）： 所需原材料：均為市場(chǎng)上可采購(gòu)原材料，無(wú)特殊要求，例如：氣動(dòng)元件、機(jī) 械件等； 設(shè)備及環(huán)境要求： AC220V 電源、普通氣源； 所需廠房面積：普通廠房 100 平方米； 人員要求：若干機(jī)、電相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員； 初期投資規(guī)模：除以上條件外需流動(dòng)資金 60～80 萬(wàn)。 合作方式及條件： 技術(shù)轉(zhuǎn)讓?zhuān)D(zhuǎn)讓費(fèi)：人民幣 50 萬(wàn)元； 合作生產(chǎn)，具體可面談。 

隨著空分裝置朝著大型化，稀有氣體全體區(qū)和全面計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，對(duì)空分操作人員的素質(zhì)及操作技能提出了極大的挑戰(zhàn)。要在生產(chǎn)實(shí)踐中培養(yǎng)出一個(gè)合格的熟練的操作人員一般需要5年左右的時(shí)間。 當(dāng)前，操作仿真技術(shù)在操作人員培訓(xùn)方面有著特殊的功能，目前已經(jīng)有用于各種運(yùn)載工具（如飛機(jī)、船舶等）以及各種復(fù)雜設(shè)備系統(tǒng)（如電站、電網(wǎng)、大型化工系統(tǒng)等）的仿真訓(xùn)練機(jī)，在提高效率、節(jié)約能源、安全訓(xùn)練等方面起了十分重要的作用。為此，我們開(kāi)發(fā)了大型空分裝置操作仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可用于對(duì)運(yùn)行人員進(jìn)行培訓(xùn)，促進(jìn)其對(duì)設(shè)備運(yùn)行特點(diǎn)、操作動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性的了解，提高操作技能和應(yīng)變能力，從而最大限度地提高設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性，減少運(yùn)行事故的發(fā)生。 目前，該技術(shù)已應(yīng)用于我國(guó)幾個(gè)大型冶金企業(yè)的制氧廠，取得了良好的效果。

本成果在技術(shù)上構(gòu)建了“醫(yī)生在環(huán)”的融合系統(tǒng)，可發(fā)揮醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)和監(jiān)督特性，基于增強(qiáng)導(dǎo)納的省力操控，同時(shí)結(jié)合輸入力交互與虛擬約束，實(shí)現(xiàn)基于阻抗模型的高精度穩(wěn)定柔順控制，提高交互過(guò)程的穩(wěn)定性，在以人機(jī)協(xié)同開(kāi)顱，人機(jī)協(xié)同整形場(chǎng)景下設(shè)計(jì)人機(jī)協(xié)同開(kāi)顱手術(shù)機(jī)器人與人機(jī)協(xié)同整形機(jī)器人，研究成果具有廣闊的應(yīng)用前景。 一、項(xiàng)目分類(lèi) 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、技術(shù)分析 對(duì)比當(dāng)前的立體定位手術(shù)機(jī)器人，人機(jī)協(xié)同手術(shù)機(jī)器人具有更直觀的操作方式、操作過(guò)程中更加安全并且可以實(shí)現(xiàn)的功能更多。學(xué)術(shù)界廣泛認(rèn)為人機(jī)協(xié)同手術(shù)機(jī)器人將是未來(lái)機(jī)器人的一個(gè)主流方向。另外，人機(jī)協(xié)同手術(shù)機(jī)器人更容易被醫(yī)生、患者接受，推廣難度更低。本成果在技術(shù)上構(gòu)建了“醫(yī)生在環(huán)”的融合系統(tǒng)，可發(fā)揮醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)和監(jiān)督特性，基于增強(qiáng)導(dǎo)納的省力操控，同時(shí)結(jié)合輸入力交互與虛擬約束，實(shí)現(xiàn)基于阻抗模型的高精度穩(wěn)定柔順控制，提高交互過(guò)程的穩(wěn)定性，在以人機(jī)協(xié)同開(kāi)顱，人機(jī)協(xié)同整形場(chǎng)景下設(shè)計(jì)人機(jī)協(xié)同開(kāi)顱手術(shù)機(jī)器人與人機(jī)協(xié)同整形機(jī)器人，研究成果具有廣闊的應(yīng)用前景。

項(xiàng)目的背景及目的 在微操作過(guò)程中，由于操作對(duì)象十分微小，必須借助顯微鏡觀察操作物體。顯微鏡可以看到微小的物體，但同時(shí)也存在視野小、景深短等問(wèn)題，這些問(wèn)題限制了微操作機(jī)器人的實(shí)際操作范圍，影響了機(jī)器人系統(tǒng)的性能，甚至導(dǎo)致一些操作無(wú)法完成。因此，理想的微操作機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)該具有“廣闊”而“深遠(yuǎn)”的視覺(jué)反饋，也即在平面方向拓展觀測(cè)范圍，使顯微鏡具有更“廣闊”的視野；在光軸方向加深顯微鏡景深，使其在更“深遠(yuǎn)”的范圍內(nèi)成清晰的像。

操作維護(hù)機(jī)器人技術(shù)人員，要求專(zhuān)科以上機(jī)電專(zhuān)業(yè)人員

XM-LV39A直腸檢查操作模型 ? 一、功能特點(diǎn)： ■ XM-LV39A直腸檢查操作模型采用高分子材料制成，膚質(zhì)仿真度高。 ■ 模型為成人臀部，質(zhì)感真實(shí)。 ■ 直腸檢查體位：左側(cè)臥位。 ■ 13種腸道疾病、9種類(lèi)型模擬糞便供識(shí)別。 ■ 模擬糞便可方便的置于糞便固定器，進(jìn)行練習(xí)與考核。 ■ 可反復(fù)進(jìn)行練習(xí)。 ? 二、標(biāo)準(zhǔn)配置： ■ 直腸檢查操作模型：1臺(tái) ■ 可更換模塊：1套 ■ 說(shuō)明書(shū)：1冊(cè) ■ 保修卡合格證：1張

XM-LV9A靜脈切開(kāi)操作模型 ? 功能特點(diǎn)： ■ XM-LV9A靜脈切開(kāi)操作模型采用高分子材料制成，仿真度高。 ■ 模擬病人的大隱靜脈、前臂靜脈等大靜脈，底部的四個(gè)吸盤(pán)能夠很好的固定模型，便于操作。 ■ 可練習(xí)常規(guī)皮膚消毒、鋪巾、局部麻醉操作。