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成果完成年份：2011年7月 成果簡介：隨著科技的日漸發(fā)達(dá)以及中國結(jié)需求量的日益增加，純手工的制作效率遠(yuǎn)達(dá)不到要求，這就大大增加了中國結(jié)的制作成本。同時(shí)，其在手工制作中不可避免的差異性更限制了其不能快速發(fā)展，由此，一個(gè)能完全代替人力或者部分代替人力的機(jī)器便應(yīng)運(yùn)而生。同時(shí)，機(jī)器所具有的一致性、無差別性以及其高精度也決定了其更適合在這個(gè)傳統(tǒng)觀念上的純手工領(lǐng)域發(fā)展。因此，研究并實(shí)現(xiàn)一個(gè)能基本完成中國結(jié)編織工作的機(jī)器人是十分必要的。也對提高中國傳統(tǒng)文化的普及度和增加其科技含量有重要意義

車間級數(shù)字化技術(shù)是指制造工藝、數(shù)字化、智能控制以及機(jī)器人等技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的一類工程應(yīng)用技術(shù)，俗稱“制造工藝+互聯(lián)網(wǎng)”，是以信息的離散化表述、傳感、傳遞、建模處理、存儲、執(zhí)行和集成等信息科學(xué)理論及方法為基礎(chǔ)的集成技術(shù)，向下拓展是建設(shè)智能化加工單元，向下拓展是建設(shè)智慧型企業(yè)。本解決方案主要針對焊接、成形，兼顧機(jī)械數(shù)控加工的數(shù)字化制造車間而設(shè)計(jì)的整套軟、硬件系統(tǒng)。本項(xiàng)目創(chuàng)新開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的車間級數(shù)字化產(chǎn)品，其理念是：焊接裝備單元智能化、技術(shù)與管理網(wǎng)絡(luò)化、工藝設(shè)計(jì)專家化、任務(wù)下達(dá)自動(dòng)化、生產(chǎn)過程

2014年3月，天津大學(xué)自主研發(fā)的微創(chuàng)外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)“妙手S”在中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院成功為三位患者進(jìn)行了胃穿孔修補(bǔ)術(shù)和闌尾切除術(shù)，標(biāo)志著該研究成果正式進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。 “妙手S”手術(shù)機(jī)器人突破了人手的極限，機(jī)械手臂可以360度自由旋轉(zhuǎn)、擺動(dòng)，手術(shù)操作更為精細(xì)、準(zhǔn)確。進(jìn)入人體內(nèi)部的探視鏡頭突破了人眼的極限，可以將手術(shù)視野放大數(shù)倍甚至數(shù)十倍，先進(jìn)的三維成像技術(shù)使手術(shù)定位更為精確。機(jī)器手臂的虛擬力觸覺反饋能力能夠?qū)⑹中g(shù)過程中患者的觸覺傳遞給操作醫(yī)生，隨時(shí)調(diào)整、制定精確的手術(shù)方案。醫(yī)生只

自主設(shè)計(jì)巡檢機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)：• 穩(wěn)定性好（機(jī)器人重心和軌道重心較為重合）• 柔性貼合軌道（軌道內(nèi)側(cè)有8組彈性導(dǎo)向機(jī)構(gòu)輔助導(dǎo)向）• 可快速拆卸（在軌道任意處可將機(jī)器人拆分為兩部分）• 可擴(kuò)展性（上方平臺充分預(yù)留空間，可根據(jù)應(yīng)用場景更換搭載設(shè)備） 客戶端采用Web可視化工具IOT Studio進(jìn)行上位機(jī)開發(fā)。上位機(jī)界面接入視頻信息以及巡檢機(jī)器人狀態(tài)信息，并且可以下發(fā)控制信息，實(shí)現(xiàn)了用戶與機(jī)器人的遠(yuǎn)程交互功能，后期可根據(jù)需求進(jìn)行擴(kuò)展，可在界面接入數(shù)據(jù)庫存放檢測信息以及對多臺巡檢機(jī)器人進(jìn)行監(jiān)控。

工業(yè)機(jī)器人是智能制造的核心單元之一，但是我國國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人及其核心零部件多年來一直受制于人，華南理工大學(xué)和廣州數(shù)控設(shè)備有限公司合作于2006年開展了工業(yè)機(jī)器人的研究和開發(fā)，于2008年8月份研制了第一臺自己的機(jī)器人樣機(jī)，經(jīng)過多年的產(chǎn)學(xué)研合作，通過攻克一系列機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)，研究和開發(fā)了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的系列化工業(yè)機(jī)器人，并通過與廣州數(shù)控設(shè)備有限公司的長期合作實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，現(xiàn)公司年產(chǎn)銷自主產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機(jī)器人1000臺套，實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)值近2億元，帶動(dòng)相關(guān)智能制造產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值10億元。使得廣州數(shù)控設(shè)備有限公司

系統(tǒng)地研發(fā)和掌握了智能自主機(jī)器人高精度運(yùn)動(dòng)控制、環(huán)境感知與地圖構(gòu)建、多視角目標(biāo)識別與跟蹤、自主定位、導(dǎo)航和路徑規(guī)劃、儀表智能識別以及自動(dòng)報(bào)警、高效人機(jī)交互等核心技術(shù)和整套系統(tǒng)集成能力。 一、項(xiàng)目分類 重大科學(xué)前沿創(chuàng)新 二、成果簡介 系統(tǒng)地研發(fā)和掌握了智能自主機(jī)器人高精度運(yùn)動(dòng)控制、環(huán)境感知與地圖構(gòu)建、多視角目標(biāo)識別與跟蹤、自主定位、導(dǎo)航和路徑規(guī)劃、儀表智能識別以及自動(dòng)報(bào)警、高效人機(jī)交互等核心技術(shù)和整套系統(tǒng)集成能力。主持研制的鐵路牽引變電站巡檢機(jī)器人實(shí)現(xiàn)工程化，在西成客專成功、北京地鐵試運(yùn)行并輻射到地鐵牽引供電、動(dòng)力發(fā)電等設(shè)施的安全監(jiān)控與運(yùn)營維護(hù)和智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用。鐵路變電所智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)主要由智能巡檢機(jī)器人、鐵路變電所智能機(jī)器人監(jiān)控中心、數(shù)據(jù)的智能處理和機(jī)器人充電房等部分組成，具備完全的自主知識產(chǎn)權(quán);具有與鐵路牽引供電SCADA系統(tǒng)無縫連接功能，是引領(lǐng)無人值守牽引變電站新模式的核心裝備之一，該機(jī)器人系統(tǒng)解決了鐵路變電站巡檢自動(dòng)化程度低，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題，同時(shí)譜系化該機(jī)器人可為城市軌道變電站巡檢提供新模式。

南開大學(xué)機(jī)器人與信息自動(dòng)化研究所從1992年開始研制用于生物工程的微操作機(jī)器人系統(tǒng)，完成國內(nèi)第一臺樣機(jī)，此后的系列樣機(jī)，均取得較好的應(yīng)用效果。此項(xiàng)成果于1999年獲得國內(nèi)最早的微操作機(jī)器人系統(tǒng)整體發(fā)明專利，并于2001年12月獲2000年度天津市技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)，2003年3月獲2002年國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。近年來，針對我國在生命科學(xué)研究中對自動(dòng)化精密儀器與設(shè)備的迫切需求，在已有研究成果的基礎(chǔ)上，機(jī)器人所致力于開發(fā)“面向批量細(xì)胞轉(zhuǎn)基因及克隆操作的顯微注射系統(tǒng)”，該系統(tǒng)具有顯微鏡全局視野

1.痛點(diǎn)問題 在食品、醫(yī)藥、新能源、物流及3C等諸多行業(yè)，需要大量對產(chǎn)品進(jìn)行高速揀選、理料和包裝的機(jī)器人。高速機(jī)器人已成為分揀和包裝領(lǐng)域中提高效率、降低成本和提升質(zhì)量的核心裝備。國際機(jī)器人巨頭ABB和FANUC等引入并聯(lián)構(gòu)型，憑借基礎(chǔ)零部件優(yōu)勢，開發(fā)的Delta高速并聯(lián)機(jī)器人一直處于市場壟斷地位。國產(chǎn)機(jī)器人的高性能伺服驅(qū)動(dòng)和減速器等依賴進(jìn)口，面臨中低端鎖定的困局。 面向輕量化和智能化的發(fā)展趨勢、及日益復(fù)雜多樣的生產(chǎn)需求，剛性機(jī)器人在性能方面存在效率低、成本高、功耗高等亟待突破的瓶頸。 2.解決方案 本項(xiàng)目引入高性能索驅(qū)動(dòng)技術(shù)，建立了剛?cè)崛诤蠘?gòu)型創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，發(fā)明了一類具有高效率、低成本、低功耗和高精度特性的高速索驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了索驅(qū)動(dòng)與剛性支鏈的并聯(lián)融合；建立了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)性能評價(jià)指標(biāo)體系，形成了從構(gòu)型設(shè)計(jì)到性能匹配的一體化優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和方法，保證了機(jī)器人本體的優(yōu)異性能；突破了軌跡規(guī)劃和精度保證等關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)了基于開放構(gòu)架的高性能控制軟硬件平臺，形成系列化機(jī)器人裝備。 基于本項(xiàng)目技術(shù)可以建立系列化索驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人產(chǎn)品，突破剛性機(jī)器人面臨的瓶頸問題，極大降低裝備成本，推動(dòng)國產(chǎn)機(jī)器人性能和市場占有率提升。 合作需求 1）市場對接：自動(dòng)化系統(tǒng)集成公司、分揀碼垛需求迫切的大型企業(yè)集團(tuán)； 2）資本對接：具有高端裝備和智能制造背景的投資機(jī)構(gòu)，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈整合； 3）技術(shù)合作：具備輕量化高速、超大空間重載、接觸力控制等工況需求的企業(yè)，可與本團(tuán)隊(duì)合作攻關(guān)或共同申報(bào)、承接國家和省部級項(xiàng)目。

1.痛點(diǎn)問題 擬人化的智能體，在人類生活中開始起到越來越重要的輔助工作、提升生產(chǎn)力和情感交流等作用。具體形式包括實(shí)體化的機(jī)器人和虛擬的數(shù)字人形象兩種形式。 在實(shí)體化的機(jī)器人技術(shù)中，由于各行業(yè)場景范圍的多樣性，移動(dòng)機(jī)器人的避障問題是阻礙機(jī)器人廣泛應(yīng)用的一大痛點(diǎn)。 （1）基于視覺信息和深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)來解決移動(dòng)機(jī)器人避障問題，會因?yàn)榉抡鏀?shù)據(jù)與真實(shí)數(shù)據(jù)的較大差別而導(dǎo)致泛化性能不足，使得真實(shí)場景下的避障的成功率下降。 （2）目前避障問題中的深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)往往需要針對不同復(fù)雜程度的場景重新訓(xùn)練或者再訓(xùn)練模型，難以訓(xùn)練出適用各種密度場景的通用模型。 （3）基于雷達(dá)的深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)避障方法受限于成本、功耗和仿真的難度等，往往使用單線雷達(dá)。但單線雷達(dá)僅能對某個(gè)固定的平面進(jìn)行檢測，如果移動(dòng)機(jī)器人具有較高的高度，只對某個(gè)平面檢測無法實(shí)現(xiàn)完美的避障。 此外，隨著虛擬形象在金融、文旅、醫(yī)療、零售等領(lǐng)域的推廣與應(yīng)用，數(shù)字虛擬形象產(chǎn)業(yè)應(yīng)用路線逐漸清晰，但仍存在產(chǎn)業(yè)鏈相對割裂、產(chǎn)品與需求匹配度低、生產(chǎn)成本高效率低、虛擬形象交互能力弱的問題。 2.解決方案 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本成果的解決方案從兩方面入手。首先，在移動(dòng)機(jī)器人避障方面，本成果設(shè)計(jì)了一種同時(shí)結(jié)合單線雷達(dá)與單目相機(jī)的避障方法框架，并設(shè)計(jì)了新的更有效的深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)模型。其次，本成果還提供一種虛擬形象說話視頻生成方法及系統(tǒng)，使用深度學(xué)習(xí)方法，基于訓(xùn)練好的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)語音模型,對預(yù)設(shè)音頻文件進(jìn)行預(yù)測處理,通過在說話視頻生成過程中引入三維人臉信息,并結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型生成頭部姿勢自然轉(zhuǎn)動(dòng)且具有個(gè)性化說話習(xí)慣的說話視頻。上述算法可搭載于通用硬件平臺，構(gòu)建低成本高效的虛擬形象視頻生成系統(tǒng)。 基于以上科研成果，本項(xiàng)目將致力于國民經(jīng)濟(jì)各主流行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，在人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)等領(lǐng)域持續(xù)積累智能場景應(yīng)用創(chuàng)新技術(shù)，結(jié)合優(yōu)秀的前沿技術(shù)整合與應(yīng)用開發(fā)融合能力和深厚的市場推廣能力，全力打造智能巡檢/服務(wù)/協(xié)作機(jī)器人和虛擬人平臺等軟硬件一體化解決方案。以實(shí)體機(jī)器人并搭載虛擬說話人虛體，通過實(shí)體、虛體相結(jié)合的方式打造獨(dú)一無二、具有全新體驗(yàn)的智能巡檢/服務(wù)/協(xié)作機(jī)器人，提高智能巡檢/服務(wù)/協(xié)作過程中交互的效率與質(zhì)量。 合作需求 尋求在清潔能源、儲能、新能源等行業(yè)智能運(yùn)維部門和相關(guān)企業(yè)合作，對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行推廣應(yīng)用，在清潔能源、儲能、新能源等行業(yè)中部署巡檢/服務(wù)/協(xié)作機(jī)器人以及虛擬人服務(wù)平臺，打造無人值守范例，賦能智能化運(yùn)維，共同推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步。

靜脈穿刺采血機(jī)器人的創(chuàng)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(yī)護(hù)人員帶來了不小的工作負(fù)擔(dān)，甚至可能造成醫(yī)患交叉感染。疫情期間，醫(yī)護(hù)人員都穿著厚厚的防護(hù)服、帶著雙層手套，還有護(hù)目鏡容易起霧，使得扎針難成為一個(gè)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(yī)護(hù)人員感染的可能性。