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項(xiàng)目成果/簡介: 經(jīng)過多年的努力，國內(nèi)AUV研究已取得長足進(jìn)展，然而仍存在可靠性差、智能水平低等問題，難以應(yīng)對(duì)復(fù)雜海底環(huán)境，不能滿足我們對(duì)高效率作業(yè)和長期自主性的迫切需求。為解決上述關(guān)鍵問題，中國海洋大學(xué)致力于研發(fā)面向長航程深海觀測任務(wù)的具有數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)能力的新一代AUV系統(tǒng)。在結(jié)合自主導(dǎo)航系統(tǒng)精確定位與高性能的運(yùn)動(dòng)控制基礎(chǔ)上，根據(jù)AUV調(diào)查任務(wù)需求，通過對(duì)海量高維觀測數(shù)據(jù)的關(guān)鍵特征實(shí)行快速分析，賦予AUV系統(tǒng)對(duì)航行路徑的智能決策能力，極大提升了海洋調(diào)查任務(wù)實(shí)施的質(zhì)量與效率。 “旗魚”系列AUV是具備高智能性、自主性、靈活性的自主式水下機(jī)器人，在海洋科學(xué)研究、資源調(diào)查、應(yīng)急搜救等民用領(lǐng)域，以及情報(bào)偵測、探雷滅雷、戰(zhàn)場支援等軍事領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。旗魚系列AUV具備如下優(yōu)點(diǎn)： （1）易操作，具有圖形化的任務(wù)界面使得任務(wù)規(guī)劃過程簡單快捷； （2）易布放和收回，三型AUV都配備專用布放回收吊鉤，用戶可以使用簡易回收桿手動(dòng)使?jié)撈髋c母船吊放機(jī)構(gòu)建立連接； （3）大航程，可選高配置電池艙，續(xù)航力可增加50%； （4）高航速，水動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)，航速最高可達(dá)5節(jié)； （5）高可靠性，聲學(xué)跟蹤功能、AUV纏繞物切斷與自主擺脫、冗余自救設(shè)計(jì)、硬件軟件設(shè)計(jì)和測試等，確保系統(tǒng)高可靠性； （6）模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)包含基本配置與用戶自定義配置，可根據(jù)任務(wù)要求更換模塊化任務(wù)艙段。項(xiàng)目階段:小試、中試階段效益分析:民用市場：未來5年，AUV年需求量5~10倍的增長，集中在海洋漁業(yè)、港口安防、近海能源設(shè)施無人值守、海洋工程服務(wù)、海洋觀測網(wǎng)等。軍用市場：隨著新式作戰(zhàn)模式的確立，將有爆發(fā)時(shí)發(fā)展，未來海上戰(zhàn)爭逐漸走向無人化，各種海洋機(jī)器人武器系統(tǒng)將大量裝備。潛在合作單位：青島澎湃海洋探索技術(shù)有限公司、青島海力旭機(jī)電科技有限公司、青島華通軍工投資有限公司、杭州騰海科技有限公司等。知識(shí)產(chǎn)權(quán)類型:發(fā)明專利 、 軟件著作權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)編號(hào):ZL200810237864.X 201510789501.7技術(shù)成熟度:通過中試技術(shù)先進(jìn)程度:達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平成果獲得方式:獨(dú)立研究獲得政府支持情況:無

經(jīng)過多年的努力，國內(nèi)AUV研究已取得長足進(jìn)展，然而仍存在可靠性差、智能水平低等問題，難以應(yīng)對(duì)復(fù)雜海底環(huán)境，不能滿足我們對(duì)高效率作業(yè)和長期自主性的迫切需求。為解決上述關(guān)鍵問題，中國海洋大學(xué)致力于研發(fā)面向長航程深海觀測任務(wù)的具有數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)能力的新一代AUV系統(tǒng)。在結(jié)合自主導(dǎo)航系統(tǒng)精確定位與高性能的運(yùn)動(dòng)控制基礎(chǔ)上，根據(jù)AUV調(diào)查任務(wù)需求，通過對(duì)海量高維觀測數(shù)據(jù)的關(guān)鍵特征實(shí)行快速分析，賦予AUV系統(tǒng)對(duì)航行路徑的智能決策能力，極大提升了海洋調(diào)查任務(wù)實(shí)施的質(zhì)量與效率。 “旗魚”系列AUV是具備高智能性、自主性、靈活性的自主式水下機(jī)器人，在海洋科學(xué)研究、資源調(diào)查、應(yīng)急搜救等民用領(lǐng)域，以及情報(bào)偵測、探雷滅雷、戰(zhàn)場支援等軍事領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。旗魚系列AUV具備如下優(yōu)點(diǎn)： （1）易操作，具有圖形化的任務(wù)界面使得任務(wù)規(guī)劃過程簡單快捷； （2）易布放和收回，三型AUV都配備專用布放回收吊鉤，用戶可以使用簡易回收桿手動(dòng)使?jié)撈髋c母船吊放機(jī)構(gòu)建立連接； （3）大航程，可選高配置電池艙，續(xù)航力可增加50%； （4）高航速，水動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)，航速最高可達(dá)5節(jié)； （5）高可靠性，聲學(xué)跟蹤功能、AUV纏繞物切斷與自主擺脫、冗余自救設(shè)計(jì)、硬件軟件設(shè)計(jì)和測試等，確保系統(tǒng)高可靠性； （6）模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)包含基本配置與用戶自定義配置，可根據(jù)任務(wù)要求更換模塊化任務(wù)艙段。

成果介紹機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)方式主要有氣動(dòng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)三種。其中，液壓驅(qū)動(dòng)具有功率密度高的特點(diǎn)。近年來，隨著電液伺服技術(shù)的發(fā)展，電液驅(qū)動(dòng)裝置逐漸向著高壓化、微型化方向發(fā)展，越來越多地 應(yīng)用于機(jī)器人中，較為著名的有美國波士頓動(dòng)力公司開發(fā)的機(jī)器人系列，但目前旋轉(zhuǎn)電液驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)還沒有實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)及參數(shù)以7075-T651系鋁合金為主體材料，總質(zhì)量約為1.5kg、容積約為62ml；額定壓強(qiáng)為10MPa。在額定壓強(qiáng)下，輸出扭矩可達(dá)75N·m，工作帶寬5.6Hz（能夠滿足一般足式機(jī)器人的步行要求）；密封良好，無外泄漏。采用該驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)研制了兩足步行樣機(jī)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，關(guān)節(jié)跟蹤精度高、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，能夠滿足機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)要求

包含：2.1內(nèi)空插座，DIP14IC插座，74LS04，74LS08，74LS32，直插式色環(huán)電阻，高亮¢5mm紅色發(fā)光二極管，高亮¢5mm綠色發(fā)光二極管，K2A46臺(tái)階插座等。教學(xué)功能：完成邏輯關(guān)系的概念的引入、三人表決器的原理講解和對(duì)數(shù)字電路的簡單設(shè)計(jì)。教學(xué)應(yīng)用：1、利用此示教板在講解邏輯門時(shí)作案例，引入邏輯關(guān)系這個(gè)概念。2、利用此示教板對(duì)三人表決器的原理講解。3、通過對(duì)如何設(shè)計(jì)三人表決器的講解，來歸納利用集成電路對(duì)數(shù)字電路進(jìn)行簡單的設(shè)計(jì)的方法。

南開大學(xué)蓖麻生物航油集成技術(shù)，是在“應(yīng)對(duì)氣候變化、綠色低碳發(fā)展”的前瞻理念下，集成南開十幾年蓖麻產(chǎn)業(yè)鏈開發(fā)基礎(chǔ)及化學(xué)化工科研優(yōu)勢，自主研發(fā)，現(xiàn)已取得階段性成果：建立了“生物航油基礎(chǔ)研發(fā)基地”，突破了催化劑關(guān)鍵技術(shù)，打通了工藝流程，產(chǎn)品全項(xiàng)達(dá)標(biāo)，成本在目前所有生物質(zhì)航油中最低，申請中國發(fā)明專利 7 項(xiàng)，列入國家發(fā)改委《戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)產(chǎn)品目錄》、《國家重點(diǎn)推廣的低碳技術(shù)項(xiàng)目指南》等，獲第四屆國家和天津市創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽獎(jiǎng)項(xiàng)，具有拉動(dòng)千億元綠色低碳產(chǎn)業(yè)鏈的巨大發(fā)展?jié)摿Α?生物航空煤油（生物航煤）就是以動(dòng)植物油脂或農(nóng)林廢棄物等生物質(zhì)為原料生產(chǎn)的航空煤油，可在航空煤油中大比例的添加使用（50%），且不需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)做任何改進(jìn)。2012 年開始的歐盟航空碳稅之爭已迫使各國爭相開發(fā)生物航煤技術(shù)來實(shí)現(xiàn)航空業(yè)的碳減排。生物航煤的研發(fā)契合國家十三五發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，對(duì)我國航空業(yè)減排、根治霧霾、維護(hù)能源安全、以及拉動(dòng)三農(nóng)等都有重要作用，是國家大力支持的綠色低碳產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新增長點(diǎn)，是當(dāng)前國家急需解決的重大科學(xué)難題之一。目前，該項(xiàng)目的技術(shù)難題就是核心催化劑脫氧活性不佳、航煤選擇性低、穩(wěn)定性差。 南開大學(xué)李偉教授科研團(tuán)隊(duì)目前已開發(fā)出具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的蓖麻航油制備及配套催化劑關(guān)鍵技術(shù)，使原料油轉(zhuǎn)化率＞99%，蓖麻生物航油產(chǎn)品收率＞80%；經(jīng)中石化石科院按國際生物航煤最高標(biāo)準(zhǔn)的 ASTM D7566 和國家噴氣 3 號(hào)燃料（GB 6537-2006）等指標(biāo)檢測，全項(xiàng)達(dá)標(biāo)。相關(guān)研究內(nèi)容在《Bioresource Technology》發(fā)表論文 1 片、申報(bào)中國發(fā)明專利 7 項(xiàng)、國際發(fā)明專利 2 項(xiàng)。相關(guān)技術(shù)受到國內(nèi)外高度重視及新聞媒體關(guān)注。在第四屆中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中以天津賽區(qū)第一名成績進(jìn)入全國總決賽，最終以第 6 名榮獲“全國優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)”稱號(hào)。

南開大學(xué)蓖麻生物航油集成技術(shù)，是在“應(yīng)對(duì)氣候變化、綠色低 碳發(fā)展”的前瞻理念下，集成南開十幾年蓖麻產(chǎn)業(yè)鏈開發(fā)基礎(chǔ)及化學(xué) 化工科研優(yōu)勢，自主研發(fā)，現(xiàn)已取得階段性成果：建立了“生物航油基礎(chǔ)研發(fā)基地”，突破了催化劑關(guān)鍵技術(shù)，打通了工藝流程，產(chǎn)品全 項(xiàng)達(dá)標(biāo)，成本在目前所有生物質(zhì)航油中最低，申請中國發(fā)明專利 7 項(xiàng)， 列入國家發(fā)改委《戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)產(chǎn)品目錄》、《國家重點(diǎn)推廣的低 碳技術(shù)項(xiàng)目指南》等，獲第四屆國家和天津市創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽獎(jiǎng)項(xiàng)，具 有拉動(dòng)千億元綠色低碳產(chǎn)業(yè)鏈的巨大發(fā)展?jié)摿Α?生物航空煤油（生物航煤）就是以動(dòng)植物油脂或農(nóng)林廢棄物等生 物質(zhì)為原料生產(chǎn)的航空煤油，可在航空煤油中大比例的添加使用 （50%），且不需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)做任何改進(jìn)。2012 年開始的歐盟航空碳 稅之爭已迫使各國爭相開發(fā)生物航煤技術(shù)來實(shí)現(xiàn)航空業(yè)的碳減排。生 物航煤的研發(fā)契合國家十三五發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，對(duì)我國航空業(yè)減排、根 治霧霾、維護(hù)能源安全、以及拉動(dòng)三農(nóng)等都有重要作用，是國家大力 支持的綠色低碳產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新增長點(diǎn)，是當(dāng)前國家急需解決的重大科學(xué)難 題之一。目前，該項(xiàng)目的技術(shù)難題就是核心催化劑脫氧活性不佳、航 煤選擇性低、穩(wěn)定性差。 南開大學(xué)李偉教授科研團(tuán)隊(duì)目前已開發(fā)出具有完全自主知識(shí)產(chǎn) 權(quán)的蓖麻航油制備及配套催化劑關(guān)鍵技術(shù)，使原料油轉(zhuǎn)化率＞99%， 蓖麻生物航油產(chǎn)品收率＞80%；經(jīng)中石化石科院按國際生物航煤最高 標(biāo)準(zhǔn)的 ASTM D7566 和國家噴氣 3 號(hào)燃料（GB 6537-2006）等指標(biāo) 檢測，全項(xiàng)達(dá)標(biāo)。相關(guān)研究內(nèi)容在《Bioresource Technology》發(fā)表論 文 1 片、申報(bào)中國發(fā)明專利 7 項(xiàng)、國際發(fā)明專利 2 項(xiàng)。相關(guān)技術(shù)受到 國內(nèi)外高度重視及新聞媒體關(guān)注。在第四屆中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中以天 津賽區(qū)第一名成績進(jìn)入全國總決賽，最終以第 6 名榮獲“全國優(yōu)秀團(tuán) 隊(duì)”稱號(hào)。 市場應(yīng)用前景： 生物航油市場需求巨大，據(jù)國際民航組織規(guī)定，2020 年中國航空燃油的 30%（約 1200 萬噸）要打上“生物質(zhì)標(biāo)簽”，如果按“50%生 物質(zhì)航油：50%化石航油”摻混，需要 600 萬噸“純”生物質(zhì)航油， 總產(chǎn)值達(dá)數(shù)千億元。但 2014 年全國生物航油產(chǎn)量不足 100 噸，離規(guī) 模化相差甚遠(yuǎn)。蓖麻航油具備占據(jù) 50%市場份額的可能性，按 5 年生 產(chǎn)蓖麻生物航油 300 萬噸計(jì)算，僅技術(shù)轉(zhuǎn)讓和催化劑銷售利潤就可達(dá) 5 億元以上。同時(shí)，使用生物航油可降低 50%以上的污染物排放，可 有效減排治霾，維護(hù)我們的環(huán)境安全。 擬開展合作方式： 現(xiàn)已申請中國發(fā)明專利 7 項(xiàng)，擬開展合作方式：建設(shè)年產(chǎn)萬噸級(jí)生物航油 及配套催化劑示范生產(chǎn)裝置，采用股權(quán)合作或?qū)嵤┰S可的方式合作。

本實(shí)用新型公開了一種球狀果實(shí)采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器，包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)組件、伸縮氣缸組件和弧形手 指切割組件。其利用旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過聯(lián)軸組件帶動(dòng)四個(gè)弧形刀片對(duì)其間任意位置的果柄進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切割，這省 掉了對(duì)果柄位置的檢測，單桿雙作用氣缸通過活塞桿的伸出和縮回動(dòng)作帶動(dòng)四個(gè)弧形手指的張開和合攏， 四個(gè)弧形手指合攏時(shí)所包圍的空間大于果實(shí)的三維空間，采摘時(shí)其不與果實(shí)發(fā)生接觸，保證了手指可與果 實(shí)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，為弧形刀片旋轉(zhuǎn)切割果柄提供了條件，也免去了復(fù)雜的夾持果實(shí)的壓力控制，本實(shí)用新 型采摘方式可靠，動(dòng)作控制難度低，成本低廉，通用性強(qiáng)。 

本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人末端執(zhí)行器，包括本體(1)、電機(jī)(10)、手指 座(4)以及中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，其 特征在于所述中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)采用蝸輪蝸桿副，其 中蝸桿(3)直接與電機(jī)(10)的輸出軸相連，蝸輪(7)與手指 座(4)組合成 一體，蝸輪——手指座組合體對(duì)稱安裝在蝸桿兩側(cè)本體(1)上，所述手指座(4) 上開有開放式 快速裝卸槽，手指(6)與手指座(4)間通過螺釘(5)連接緊固。 本實(shí)用新型采用電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，可以直 接利用電源工作，沒有額外的動(dòng)力 源要求；采用蝸輪蝸桿直接傳動(dòng)手指座張合，結(jié)構(gòu)簡單；開放式快速裝卸槽可 以實(shí)現(xiàn)手指的快速裝卸。