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成果簡(jiǎn)介： 接栽培可大幅度提高設(shè)施瓜菜克服低溫障礙和連作病害的能力。目前嫁接都是人工作業(yè)，費(fèi)工費(fèi)時(shí)費(fèi)力。在國(guó)家863計(jì)劃和和國(guó)家自然基金等項(xiàng)目資助下，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研制成功多款具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自動(dòng)嫁接機(jī)。蔬菜嫁接機(jī)器人技術(shù)解決了瓜菜幼苗的幼嫩、粗細(xì)不均等難題，實(shí)現(xiàn)了西瓜、黃瓜、甜瓜、西紅柿等瓜果蔬菜幼苗的準(zhǔn)確和快速嫁接。從取苗、切苗、結(jié)合，到嫁接夾固定、排苗等嫁接過(guò)程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，對(duì)莖稈直徑在1-4毫米范圍內(nèi)的穗木和砧木幼苗，均能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)嫁接。

在信息時(shí)代，機(jī)器視覺(jué)在實(shí)現(xiàn)智能社會(huì)方面發(fā)揮著重要作用。視覺(jué)特征提取是機(jī)器視覺(jué)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)可以提取圖像中具有鮮明特征的信息，諸如邊緣、角點(diǎn)、圓以及圖像形狀等特征，這些特征是標(biāo)定機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)模型參數(shù)和運(yùn)用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的前提和基礎(chǔ)。視覺(jué)特征提取技術(shù)廣泛應(yīng)用于自主移動(dòng)智能機(jī)器人、無(wú)人駕駛和無(wú)人機(jī)等場(chǎng)景，這些應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)視覺(jué)特征提取算法的魯棒性和幀率提出了巨大挑戰(zhàn)。 具體來(lái)說(shuō)，視覺(jué)特征提取算法包括SIFT（Scale-Invariant Feature Transform，尺度不變特征轉(zhuǎn)換算法）、SURF（Speeded-Up Robust Features，加速穩(wěn)健特征）、ORB（Oriented FAST and Rotated BRIEF，快速特征點(diǎn)提取描述）、HOG（Histogram of Oriented Gradient，方向梯度直方圖）、LBP（Local Binary Patterns，局部二值模式）等。在SURF、ORB、HOG、LBP這些經(jīng)典的特征提取算法中，SURF的魯棒性相對(duì)較高，但是過(guò)于依賴主方向的選取，使得其方向變化魯棒性不足。SIFT算法可以從圖像中提取具有不變性的魯棒局部特征，對(duì)方向變化、光照變化、噪聲、雜物場(chǎng)景及遮擋影響等方面的魯棒性最強(qiáng)，滿足無(wú)人駕駛技術(shù)的需求。SIFT算法的運(yùn)算量大從而導(dǎo)致的系統(tǒng)幀率低、功耗高的問(wèn)題可以通過(guò)設(shè)計(jì)具有高并行度的專用硬件加速器芯片來(lái)解決。

微納米機(jī)器人（Micro/Nano-motors, MNMs）作為一種具有自主運(yùn)動(dòng)功能的智能化微納米平臺(tái)，成為一種變革性的新技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于靶向藥物遞送、微創(chuàng)手術(shù)、生物傳感、污水降解等眾多領(lǐng)域。?

1.痛點(diǎn)問(wèn)題 傳統(tǒng)的介入手術(shù)需要在持續(xù)的X射線造影下進(jìn)行，醫(yī)生需要穿著重達(dá)30kg的鉛衣在強(qiáng)烈的X射線下數(shù)小時(shí)、精準(zhǔn)地操作導(dǎo)絲完成手術(shù)，對(duì)醫(yī)生的身體損傷極大；而人工手術(shù)也存在著不夠快速、效率較低的問(wèn)題，接受手術(shù)的患者同樣需要長(zhǎng)時(shí)間暴露在射線環(huán)境下。基于此，本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)基于機(jī)器人技術(shù)和醫(yī)療方面的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)完成了一款可以方便醫(yī)生、方便患者、提高介入手術(shù)效率和安全性的介入手術(shù)機(jī)器人。 2.解決方案 本項(xiàng)成果設(shè)計(jì)了一套完全符合醫(yī)生傳統(tǒng)介入手術(shù)操作方式的、軟硬件兼?zhèn)涞慕槿胧中g(shù)機(jī)器人。針對(duì)醫(yī)生長(zhǎng)時(shí)間穿沉重鉛衣的痛點(diǎn)問(wèn)題，介入手術(shù)機(jī)器人采用了遠(yuǎn)程無(wú)延時(shí)遙控的方式，醫(yī)生可以在安全位置進(jìn)行手術(shù)操作。針對(duì)介入手術(shù)機(jī)器人的可靠性問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了基于電機(jī)控制的力反饋系統(tǒng)和圖像導(dǎo)引系統(tǒng)，可以給醫(yī)生真實(shí)的手術(shù)反饋體驗(yàn)，減少失誤率。針對(duì)介入手術(shù)長(zhǎng)時(shí)間暴露在射線環(huán)境下的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了基于深度學(xué)習(xí)和圖像識(shí)別的導(dǎo)絲導(dǎo)引模塊，可以幫助醫(yī)生更快速地完成手術(shù)，提高醫(yī)療效率。 本項(xiàng)成果的預(yù)期產(chǎn)品和服務(wù)包括：介入手術(shù)機(jī)器人設(shè)備（包括軟硬件）以及每次手術(shù)需要更換的耗材部分。 合作需求 開(kāi)展型式檢驗(yàn)和臨床試驗(yàn)所需的資金支持以及人力和團(tuán)隊(duì)支持。

成果簡(jiǎn)介從時(shí)間角度分析， 產(chǎn)品在從原料到最終成品的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中， 加工等工序過(guò)程在產(chǎn)品的生產(chǎn)周期內(nèi)僅占 10%~20%的時(shí)間， 而搬運(yùn)、 儲(chǔ)存等物流過(guò)程占到整個(gè)生產(chǎn)周期的 80%~90%左右的時(shí)間。 從生產(chǎn)成本角度分析， 物料搬運(yùn)費(fèi)用約占總費(fèi)用的 20%左右； 從安全角度分析， 有 40%左右的生產(chǎn)事故發(fā)生在物料搬運(yùn)過(guò)程中， 且采用人工搬運(yùn)產(chǎn)品時(shí)， 由于人為因素而造成的產(chǎn)品磕碰問(wèn)題也直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量。 因此， 采用軟袋裝箱機(jī)器人代替人工搬運(yùn)操作在現(xiàn)代企業(yè)物流管理中的地位日益凸顯，

2019年10月，上海大學(xué)和宏潤(rùn)建設(shè)集團(tuán)科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)3年期的研發(fā)合作，成功發(fā)布了國(guó)內(nèi)首臺(tái)套大型高端智能裝備——盾構(gòu)機(jī)換刀機(jī)器人功能樣機(jī)，并進(jìn)行了全過(guò)程實(shí)際盾構(gòu)機(jī)換刀功能動(dòng)作演示。該系統(tǒng)的成功研發(fā)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的空白，解決了傳統(tǒng)人工換刀伴隨的傷亡風(fēng)險(xiǎn)及高成本低效率等瓶頸問(wèn)題，具有極強(qiáng)的社會(huì)民生及經(jīng)濟(jì)效益。

基于CPS RTnet更新物理世界在信息世界的信息，通過(guò)MOM實(shí)現(xiàn)物理層的制造運(yùn)營(yíng)管理，能夠完整真實(shí)再現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)。

傳統(tǒng)的針對(duì)人體內(nèi)部的檢測(cè)以及治療技術(shù)不可避免地對(duì)人體造成不適甚至創(chuàng)傷，因此尋找微創(chuàng)或者無(wú)創(chuàng)醫(yī)療技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)。隨著無(wú)線通訊以及微驅(qū)動(dòng)技術(shù)的不斷成熟，醫(yī)用膠囊微型機(jī)器人已經(jīng)受到各個(gè)國(guó)家的政府以及企業(yè)的高度重視，近幾年也獲得了很大的進(jìn)展。 本項(xiàng)目組在醫(yī)用膠囊機(jī)器人方面進(jìn)行了長(zhǎng)期、深入的研究，將傳統(tǒng)單一的膠囊內(nèi)窺鏡開(kāi)發(fā)，拓展至醫(yī)療保健等多種用途，開(kāi)發(fā)了相關(guān)的樣機(jī)系統(tǒng)，并在動(dòng)物體內(nèi)進(jìn)行了初步測(cè)試，效果良好。項(xiàng)目組在微驅(qū)動(dòng)方面的技術(shù)積累也為膠囊微型機(jī)器人的相關(guān)研究和樣機(jī)開(kāi)發(fā)創(chuàng)造了有利條件。由于目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)類似的產(chǎn)品，因此相關(guān)產(chǎn)品具有很強(qiáng)的市場(chǎng)潛力。 本項(xiàng)目研究成果具有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，申請(qǐng)并授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利5項(xiàng)。

XM-HL6高級(jí)成人護(hù)理及CPR模擬人 ? XM-HL6高級(jí)成人護(hù)理及CPR模擬人是集護(hù)理與急救于一體的整體護(hù)理人，高分子環(huán)保材料制成，膚質(zhì)仿真度高，可進(jìn)行CPR心肺復(fù)蘇訓(xùn)練及多項(xiàng)基礎(chǔ)護(hù)理操作訓(xùn)練。 ? 功能特點(diǎn)： ■ 解剖標(biāo)志明顯，可觸及兩乳頭、肋骨、胸骨及劍突，胸部富有彈性，胸皮可打開(kāi)，能觀察到真實(shí)大小的肋骨、雙肺、心臟、肝臟、胃等器官。 ■ 四肢關(guān)節(jié)靈活度逼真，可模擬關(guān)節(jié)僵硬，軀干部可前傾，可坐輪椅。 · 軀干：屈伸 · 頸部：屈伸、側(cè)轉(zhuǎn) · 肩部和髖部：內(nèi)收、外展、屈伸 · 肘部：旋內(nèi)、旋外、屈伸 · 膝部：屈伸 · 腕部：屈伸 · 踝部：旋內(nèi)、旋外、背屈、跖屈 ■ 可實(shí)現(xiàn)多種體位：去枕平臥位、屈膝仰臥位、半坐臥位、端坐位、俯臥位、頭低足高位、頭高足低位、側(cè)臥位、截石位、昏迷體位等，滿足操作需要。 ■ 可進(jìn)行床上擦浴、更衣、病人搬運(yùn)，翻身、手足護(hù)理，扶助病人移向床頭法、輪椅使用法、平車運(yùn)送法、擔(dān)架運(yùn)送法等移動(dòng)和搬運(yùn)病人法，軸線翻身法、肢體約束法、肩部約束法、全身約束法等基本護(hù)理操作。 ■ 臉部清潔：面部皮膚可擦拭清潔。 ■ 瞳孔觀察示教：一側(cè)瞳孔散大、一側(cè)瞳孔正常。 ■ 耳部護(hù)理：可進(jìn)行耳廓、外耳道的清洗。 ■ 口腔護(hù)理: 可進(jìn)行正常口腔及牙齒護(hù)理。 ■ 可進(jìn)行心肺復(fù)蘇術(shù)操作訓(xùn)練： · 執(zhí)行《2015 美國(guó)心臟協(xié)會(huì)心肺復(fù)蘇與心血管急救指南》標(biāo)準(zhǔn)。 · 頭可后仰，可進(jìn)行胸外按壓、仰頭舉頦法、仰頭抬頸法、雙手抬頜法三種方法打開(kāi)氣道、口對(duì)口人工呼吸或者使用簡(jiǎn)易呼吸器輔助呼吸，有效人工呼吸可見(jiàn)胸廓起伏。 · 進(jìn)行胸部按壓時(shí)可下降5-6cm。 · 電子監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：可監(jiān)測(cè)吹氣量、按壓位置以及按壓深度。 · 設(shè)有考核與訓(xùn)練兩種程序：當(dāng)選擇訓(xùn)練模式時(shí)，可通過(guò)按鈕在按壓與吹氣之間任意切換，當(dāng)選擇考核狀態(tài)時(shí)，程序按照30：2按壓與吹氣比自動(dòng)運(yùn)行。 ■ 條形碼顯示吹氣量，正確的吹氣量為500-600ml-1000ml： · 吹氣量過(guò)少時(shí)，條形碼為黃色。 · 吹氣量合適時(shí)，條形碼為綠色。 · 吹氣量過(guò)大時(shí)，條形碼為紅色。 · 吹入的潮氣量過(guò)快或超大，造成氣體進(jìn)入胃部指示燈顯示、數(shù)碼計(jì)數(shù)顯示、錯(cuò)誤語(yǔ)言提示。 ■ 條形碼顯示按壓深度，正確的按壓深度5-6cm： · 按壓深度過(guò)少時(shí)，條形碼為黃色。 · 按壓深度合適時(shí)，條形碼為綠色。 · 按壓深度過(guò)大時(shí)，條形碼為紅色。 ■ 擠壓氣囊可觸及頸動(dòng)脈搏動(dòng)。 ■ 可進(jìn)行氣管切開(kāi)術(shù)后護(hù)理。 ■ 可進(jìn)行吸痰術(shù)練習(xí)。 ■ 氧氣吸入法：鼻孔內(nèi)可插入吸氧管，練習(xí)氧氣吸入的操作過(guò)程。 ■ 霧化吸入療法：可練習(xí)霧化吸入的操作過(guò)程。 ■ 鼻飼術(shù)：托起頭部使下頜靠近胸骨柄實(shí)現(xiàn)昏迷病人的鼻飼，具有真實(shí)大小的胃，可容納250ml的液體，胃管插入45-55cm時(shí)，可以抽出模擬胃液。 ■ 洗胃術(shù)：可經(jīng)口、鼻進(jìn)行洗胃器洗胃、電動(dòng)吸引器洗胃、胃管洗胃、洗胃機(jī)洗胃，胃容量約為200ml。 ■ 手臂靜脈穿刺、注射、輸液（血）：可使用不同類型的穿刺針，正確穿刺時(shí)落空感明顯并有回血產(chǎn)生，可進(jìn)行靜脈輸液（血）練習(xí)，靜脈血管和皮膚均可更換，操作方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。 ■ 上臂三角肌皮下注射：可注入真實(shí)液體，注射模塊可取下清洗，并可更換。 ■ 臀部肌肉注射：可注入真實(shí)液體，注射模塊可取下清洗，并可更換。 ■ 股外側(cè)肌肉注射：可注入真實(shí)液體，注射模塊可取下清洗，并可更換。 ■ 男性導(dǎo)尿術(shù)：可取仰臥屈膝位，兩腿外展后可獨(dú)立支撐，男性陰莖可提起與腹壁成60度角，插管時(shí)可真實(shí)感受男性尿道的三個(gè)狹窄、兩個(gè)彎曲，操作成功后可導(dǎo)出模擬尿液。 ■ 女性導(dǎo)尿術(shù)：可取仰臥屈膝位，兩腿外展后可獨(dú)立支撐，女性尿道充分體現(xiàn)短、粗、直，具有尿道口、陰道口、陰蒂等解剖結(jié)構(gòu)，操作成功后可導(dǎo)出模擬尿液。 ■ 留置尿管和膀胱沖洗術(shù)。 ■ 造瘺口護(hù)理：腹壁有回腸造瘺口和結(jié)腸造瘺口，內(nèi)連集液瓶，可進(jìn)行造瘺口護(hù)理。 ■ 灌腸操作訓(xùn)練：可實(shí)現(xiàn)大量不保留灌腸、小量不保留灌腸、清潔灌腸和保留灌腸等多種灌腸方式。 ■ 壓瘡護(hù)理：顯示壓瘡的臨床分期4個(gè)不同階段，同時(shí)顯示壓瘡和各種病理表現(xiàn)：壓瘡炎癥、潰瘍、竇道、腐肉、壞死、焦痂等，可進(jìn)行傷口的評(píng)估、測(cè)量與清洗。 · 第一期：淤血紅潤(rùn)期。 · 第二期：炎癥浸潤(rùn)期。 · 第三期：淺度潰瘍期。 · 第四期：壞死潰瘍期。 ■ 可練習(xí)手指、足趾的包扎。 ■ 其他護(hù)理操作：冷熱療法護(hù)理、外陰擦洗、外陰濕熱敷、尿道沖洗、床上擦浴、座式擦浴、穿換衣服等多項(xiàng)護(hù)理操作。