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項目成果/簡介: 經過多年的努力，國內AUV研究已取得長足進展，然而仍存在可靠性差、智能水平低等問題，難以應對復雜海底環境，不能滿足我們對高效率作業和長期自主性的迫切需求。為解決上述關鍵問題，中國海洋大學致力于研發面向長航程深海觀測任務的具有數據驅動能力的新一代AUV系統。在結合自主導航系統精確定位與高性能的運動控制基礎上，根據AUV調查任務需求，通過對海量高維觀測數據的關鍵特征實行快速分析，賦予AUV系統對航行路徑的智能決策能力，極大提升了海洋調查任務實施的質量與效率。 “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器人，在海洋科學研究、資源調查、應急搜救等民用領域，以及情報偵測、探雷滅雷、戰場支援等軍事領域發揮著關鍵作用。旗魚系列AUV具備如下優點： （1）易操作，具有圖形化的任務界面使得任務規劃過程簡單快捷； （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使潛器與母船吊放機構建立連接； （3）大航程，可選高配置電池艙，續航力可增加50%； （4）高航速，水動力學優化設計，航速最高可達5節； （5）高可靠性，聲學跟蹤功能、AUV纏繞物切斷與自主擺脫、冗余自救設計、硬件軟件設計和測試等，確保系統高可靠性； （6）模塊化設計，系統包含基本配置與用戶自定義配置，可根據任務要求更換模塊化任務艙段。項目階段: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、港口安防、近海能源設施無人值守、海洋工程服務、海洋觀測網等。軍用市場：隨著新式作戰模式的確立，將有爆發時發展，未來海上戰爭逐漸走向無人化，各種海洋機器人武器系統將大量裝備。潛在合作單位：青島澎湃海洋探索技術有限公司、青島海力旭機電科技有限公司、青島華通軍工投資有限公司、杭州騰海科技有限公司等。知識產權類型:發明專利 、 軟件著作權知識產權編號:ZL200810237864.X 201510789501.7技術成熟度:通過中試技術先進程度: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

經過多年的努力，國內AUV研究已取得長足進展，然而仍存在可靠性差、智能水平低等問題，難以應對復雜海底環境，不能滿足我們對高效率作業和長期自主性的迫切需求。為解決上述關鍵問題，中國海洋大學致力于研發面向長航程深海觀測任務的具有數據驅動能力的新一代AUV系統。在結合自主導航系統精確定位與高性能的運動控制基礎上，根據AUV調查任務需求，通過對海量高維觀測數據的關鍵特征實行快速分析，賦予AUV系統對航行路徑的智能決策能力，極大提升了海洋調查任務實施的質量與效率。 “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器人，在海洋科學研究、資源調查、應急搜救等民用領域，以及情報偵測、探雷滅雷、戰場支援等軍事領域發揮著關鍵作用。旗魚系列AUV具備如下優點： （1）易操作，具有圖形化的任務界面使得任務規劃過程簡單快捷； （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使潛器與母船吊放機構建立連接； （3）大航程，可選高配置電池艙，續航力可增加50%； （4）高航速，水動力學優化設計，航速最高可達5節； （5）高可靠性，聲學跟蹤功能、AUV纏繞物切斷與自主擺脫、冗余自救設計、硬件軟件設計和測試等，確保系統高可靠性； （6）模塊化設計，系統包含基本配置與用戶自定義配置，可根據任務要求更換模塊化任務艙段。

成果介紹機器人關節驅動方式主要有氣動、電機驅動和液壓驅動三種。其中，液壓驅動具有功率密度高的特點。近年來，隨著電液伺服技術的發展，電液驅動裝置逐漸向著高壓化、微型化方向發展，越來越多地 應用于機器人中，較為著名的有美國波士頓動力公司開發的機器人系列，但目前旋轉電液驅動關節還沒有實現商業化。技術創新點及參數以7075-T651系鋁合金為主體材料，總質量約為1.5kg、容積約為62ml；額定壓強為10MPa。在額定壓強下，輸出扭矩可達75N·m，工作帶寬5.6Hz（能夠滿足一般足式機器人的步行要求）；密封良好，無外泄漏。采用該驅動關節研制了兩足步行樣機，實驗結果表明，關節跟蹤精度高、運動平穩，能夠滿足機器人關節驅動要求

包含：2.1內空插座，DIP14IC插座，74LS04，74LS08，74LS32，直插式色環電阻，高亮¢5mm紅色發光二極管，高亮¢5mm綠色發光二極管，K2A46臺階插座等。教學功能：完成邏輯關系的概念的引入、三人表決器的原理講解和對數字電路的簡單設計。教學應用：1、利用此示教板在講解邏輯門時作案例，引入邏輯關系這個概念。2、利用此示教板對三人表決器的原理講解。3、通過對如何設計三人表決器的講解，來歸納利用集成電路對數字電路進行簡單的設計的方法。

產品服務:靜脈穿刺采血機器人的創新萌芽在疫情期間誕生。大量的靜脈穿刺操作給一線臨床醫護人員帶來了不小的工作負擔，甚至可能造成醫患交叉感染。疫情期間，醫護人員都穿著厚厚的防護服、帶著雙層手套，還有護目鏡容易起霧，使得扎針難成為一個棘手而普遍的問題，而且近距離接觸，更會極大增加扎針過程醫護人員感染的可能性。項目優勢:針對疫情防控中的實際需求，項目團隊立足解決科學問題，迅速開展“基于深度學習的多模態圖像引導靜脈穿刺機器人系統”的研發，設計出一款自動采血機器人系統。這款穿刺機器人有著“敏銳的眼睛”，采用了近紅外光和超聲雙模態成像，在全局位置和局部穿刺點捕捉血管分布和深度信息，其精準度強于肉眼，可以準確識別傳統扎針困難人群的血管，并在機器學習算法的幫助下，選取最優的穿刺位置完成采血。市場概況:靜脈穿刺機器人應用場景廣泛，可以應用于醫院和診所，還可以應用于實驗室，作為動物實驗穿刺的自動化設備。此外，還可以走進家庭和養老院，作為家用便攜式靜脈穿刺采血設備。

目概況    目前，國內外大量應用弧焊機器人系統從整體上看基本都屬第一代或準二代焊接機器人系統。由于焊接路徑和焊接參數是根據實際作業條件預先設置的，在焊接時缺少外部信息傳感和實時調整控制功能，這類弧焊機器人一般不能應對焊接作業條件嚴格的穩定性要求，焊接時缺乏“柔性”，表現出明顯的缺點。在實際弧焊過程中，焊接條件是經常變化的，如加工和裝配等誤差會造成焊縫位置和尺寸的變化，焊接過程中工件受熱及散熱條件改變會造成焊道變形和熔透不均。    為克服機器人焊接過程中各種不確定性因素對焊接質量的影響，提高機器人作業智能化水平和工作的可靠性，要求弧焊機器人系統不僅能實現焊接參數的在線調整，且能實現焊縫的自動實時跟蹤。己完成鋁鎂硅合金框架弧焊機器人柔性工作站焊縫智能跟蹤與圖象處理技術，使企業塞拉門設計制造的技術水平達國際先進水平。 本項目具有國際先進水平，擁有自主知識產權。 主要特點    已完成的項目，塞拉門框架的材料為鋁鎂硅合金，材料特殊、框架尺寸較大，焊點多而短、焊接質量要求高，故解決柔性夾具設計、實現兩面焊接、滿足多系列多規格門框尺寸的要求是體現了成果的先進性；    鋁鎂硅合金框架弧焊機器入柔性工作站所包括的柔性夾具、焊縫智能跟蹤與圖象處理技術，使企業塞拉門設計制造的技術水平達國際先進水平，體現了成果的創造性。技術指標    國內城市軌道車輛、高速列車的迅猛發展使得城軌門生產逐年猛增，品種不斷翻新，但鋁鎂硅合金框架等主要零部件仍為手工焊接。由于手工焊接依賴于工人的技術水平，效率低，焊接質量欠佳，優質品率低，是制約我國城軌門產品升級的關鍵技術。    首選企業的高精度焊件達到：焊縫識別誤差600×600像素， ±0. 25mm，±0.20mm;焊槍姿態誤差，±0. 045mm，±0.040mm;其它誤差（包括焊絲變形誤差、工件熱變形誤差、焊接電流誤差等），±0. 030mm，±0.020mm;視覺跟蹤綜合誤差，±0.5mm，±0.35mm。市場前景    成果實施后使用單位使用前手工焊接的1.2萬件／年，達到4萬件。按人工焊接生產水平，支出費用為72萬x3. 5=252萬，機器人的投入成本1年半內可收回，且可滿足使用單位近3-5年的發展需求。    按近幾年使用單位產品產量的增長速度，2009-2010年產量可達5.5萬件，2臺機器人工作站每年可生產5. 68萬件，完全滿足生產要求。若仍用人工焊接則成本支出為72萬x4. 6=331.2方元，而機器人工作臺投入費用為零。企業每年可新增產值4-5億元，利稅1. 2-1.5億元。    市場應用方面已具備推廣應用的基本條件，該成果的完成，不僅可以提升企業高精度特材焊件設計制造的技術水平，提高企業技術創新能力和提升產業集聚度，使產品達同行業國內領先或國際先進水平，且可成為企業現代先進制造工藝與裝備工程應用的一個亮點。通過開發研制，真正體現了產學研合作的現代高等教育理念，在高校和企業中鍛煉出一批機器人研制方面、具有實戰經驗的科技人才。

能輪椅：功能特點：自動避障、話音及身體姿態控制、鋰電池組管理。 通過應用個性化壓力坐具，實現壓力均布和調節，減輕局部軟組織發生壓瘡的風險，并對坐姿進行矯正，降低脊柱側彎等病人脊柱形態進一步惡化和發生并發癥的風險；利用超聲和紅外傳感器，可發現運動路徑上是否存在障礙物，并自動繞行。臨近溝坎時，可自動剎車。可監測輪椅側傾程度，防止輪椅側翻；通過話音控制輪椅運動、通過頭部動作控制輪椅運動、通過語音或頭部姿態實現手機操作；采用先進的鋰電池組管理系統，提高了續航能力，并為車載設備提供更加充沛的能源。

本項目開發的智能交互服務機器人是基于ROS(Robot Operating system)機器人操作系統開發的，融合室內自主地圖創建與導航技術、語音識別技術、人臉識別技術以及機器人系統集成技術。其主要功能有實時的自主導航移動，語音交互，人體跟隨，人臉識別，遠程通信和動作表演等。本平臺結合電網，已開發面向電網行業的迎賓服務機器人，結合醫院診療，已推出醫院遠程看護機器人。