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时间:2018-01-10
《国家技术发明奖推荐公示材料》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、国家技术发明奖推荐公示材料一、项目名称仿人机器人感知与控制关键技术及应用二、推荐单位意见机器人是促进我国制造业与服务业转型升级的重要支撑,是国家重点发展战略技术和产业,发展仿人机器人感知与控制技术是提升我国机器人技术研究并推动行业应用转化的重要途径。本项目围绕目前亟需攻克的仿生腿足运动能耗高、移动作业环境适应弱、操作作业动态伺服慢的难点问题,发明了:1)采用新型弹性驱动关节的腿足机器人和高能效控制方法,研制的国内首台电机驱动单腿跳跃机器人单位距离能耗从国际最低0.36降至0.29,跳跃高度提升至35cm;2)感知单元多维运动的三维地图重
2、构方法和双三视张量的立体视觉快速里程估计方法,研制的激光视觉融合自然导航系统重复定位误差从国际主流产品的10mm降至2mm;3)采用表面自然标记识别的高速旋转飞行目标状态估计方法和机器人快速伺服运动动态稳定控制技术,研制了国际首套可快速连续乒乓球对打和旋转球接打的仿人机器人系统。项目取得授权发明专利53项,其中美国专利1项,科技部专家组认定所研制仿人机器人系统“取得了突破性进展,总体技术达到了国际先进水平”,项目成果有效推动了机器人应用推广和产业发展,形成了变电站无轨自主巡检机器人、无轨自然导航搬运机器人等产品,实现了批量应用,与国外同
3、类产品形成有效竞争。近三年新增销售额41799.15万元,新增利润3445.59万元。获2013年浙江省科技进步一等奖。三、项目简介机器人技术及系统作为战略性高新技术是促进我国从制造大国向制造强国转变的重要技术抓手,是《中国制造2025》十大重点领域之一。受限于机器人感知与控制核心技术水平,现有机器人只能遥控作业或在特定简单环境下重复执行预设作业,为推广应用带来极大约束。作为机器人技术发展的制高点,仿人机器人研究涵盖运动能力类人和作业智能类人问题,对机器人技术和产业发展具有不可替代的支撑和引领作用。本项目面向机器人技术与应用瓶颈,以仿人
4、机器人为对象,围绕目前迫切需要攻克的腿足运动能耗高、环境感知适应弱、动态伺服作业慢的技术难题,发明了三项系统性的感知与控制核心技术。1.仿生腿足高能效快速稳定运动技术。针对现有仿生腿足运动为克服重力矩和地面冲击而带来的高能耗问题,发明了采用平面扭簧进行力位混合控制的弹性驱动模块化关节,在解决原有弹性驱动关节体积大、弹性参数难以灵活设置问题的同时提升了对外部能量的利用;发明了分层分布式架构的弹性驱动关节控制方法及单元,解决了非实时系统下CAN总线信号传输延时不确定造成的控制响应慢问题,响应速度提升50%;发明了采用弹性驱动关节的腿足机器人
5、连杆传动机构和飞轮控制方法,单位距离能耗从国际最低0.36降至0.29,同时跳跃高度提升至35cm。2.复杂环境建模认知与实时定位技术。针对机器人移动作业对环境准确建模的需求,发明了采用混合高斯模型数据关联的三维地图重构方法,在国际上率先实现了旋转二维激光传感器移动状态下的连续动态稠密点云构建;发明了采用本体论方法的环境语义建模方法,实现高效率的复杂环境同时建模与语义自动标注;针对机器人大范围准确定位问题,发明了双三视张量的立体视觉快速里程估计方法,可满足移动机器人姿态定位实时性与精确性的双重高要求,研制的激光视觉融合自然导航系统,重复
6、定位误差从国际主流产品的10mm降至2mm。3.动态运动对象伺服稳定操作技术。针对高速旋转飞行目标的状态估计挑战,发明了基于表面自然标记识别的旋转与飞行状态同时估计技术,国际上首次实现了旋转乒乓球的实时状态估计和轨迹预测,0-60转/秒转速下估计误差小于0.07转/秒,属国际领先;发明了基于特征点跟踪的实时精确多目视觉定位与自定位方法,实现了高频运动机器人对高动态目标的实时精确定位,目标相对定位误差远低于国际主流方法;发明了移动平台在机械臂快速伺服运动时的动态稳定控制技术,解决了机器人自身不稳定性与快速精确作业间的相互干扰问题,提升了作
7、业成功率。项目取得授权发明专利53项(美国专利1项);研制成功国际首套可快速连续乒乓球对打和旋转球接打的仿人机器人系统,科技部专家组验收认定“取得了突破性进展,总体技术达到了国际先进水平”;依托项目发明技术研制的国内首台变电站无轨自主巡检机器人已覆盖全国21个省份近300座变电站,销量居国家电网第一;基于项目技术研制的无轨自然导航搬运机器人,在华为成功替代国外品牌Adept实现批量应用。近三年新增销售额41799.15万元,新增利润3445.59万元,获2013年浙江省科学技术奖一等奖。客观评价1.专家评价(1)2012年2月科技部组织
8、的工业控制技术国家重点实验室现场评估中,张钹院士为首的专家组评价为“围绕仿人机器人的快速感知与动态响应等难题,研制了具有前瞻性的可对打乒乓球的仿人机器人,在快速识别预测、稳定平衡控制、自主协调运动等关键技术
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