仿人機器人的感知與控制關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

國家技術(shù)發(fā)明獎推薦公告材料一、項目名稱機器人是增進我國制造業(yè)與服務(wù)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要支撐技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，發(fā)展仿人機器人感知與控制技術(shù)是提高我業(yè)應(yīng)用轉(zhuǎn)化的重要途徑。本項目圍繞目前亟需攻克的仿生腿業(yè)環(huán)境適應(yīng)弱、操作作業(yè)動態(tài)伺服慢的難點問題，發(fā)明了：1)采用新型彈性驅(qū)動關(guān)節(jié)的腿足機器人和高能效控制措施，研制的國內(nèi)首臺電機距離能耗從國際最低0.36降至0.29,跳躍高度提高至35cm;2)感知單元多維運動的三維地圖重構(gòu)措施和雙三視張量的立體視覺迅速里程估計措施，研制的激光視覺融合自然導(dǎo)航系統(tǒng)反復(fù)定位誤差從國際主流產(chǎn)品的10mm降至2mm;3)采用表面制技術(shù)，研制了國際首套可迅速持續(xù)乒乓球?qū)Υ蚝托D(zhuǎn)球接打的仿人機器人系統(tǒng)。項目獲得授權(quán)發(fā)明專利53項，其中美國專利1項，科技部專家組認定所研制仿人機了機器人應(yīng)用推廣和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，形成了變電站無軌自主巡檢機器人、無軌自然搬運機器人等產(chǎn)品，實現(xiàn)了批量應(yīng)用，與國外同類產(chǎn)品形銷售額41799.15萬元，新增利潤3445.59萬元。獲2023年浙江省科技進步一等獎。機器人技術(shù)及系統(tǒng)作為戰(zhàn)略性高新技術(shù)是增進我國從制造大國向制造強國轉(zhuǎn)變的重要技術(shù)抓手，是《中國制造2025》十大重點領(lǐng)域之一。為推廣應(yīng)用帶來極大概束。作為機器人技術(shù)發(fā)展的動能力類人和作業(yè)智能類人問題，對機器人技術(shù)和產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)作用。本項目面向機器人技術(shù)與應(yīng)用瓶頸，以仿人機器切需要攻克的腿足運動能耗高、環(huán)境感知適應(yīng)弱、動態(tài)伺服響應(yīng)速度提高50%;發(fā)明了采用彈性驅(qū)動關(guān)節(jié)的腿足機器人連桿傳動機構(gòu)和飛輪控制措施，單位距離能耗從國際最低0.36降至0.29,同步跳躍高度提高至2.復(fù)雜環(huán)境建模認知與實時定位技術(shù)。針對機器人移動作業(yè)對環(huán)境精確建模的需融合自然導(dǎo)航系統(tǒng)，反復(fù)定位誤差從國際主流產(chǎn)品的10mm降至2mm。項目獲得授權(quán)發(fā)明專利53項(美國專利1項);研制成功國際首套可迅速持續(xù)乒乓球?qū)Υ蚝托D(zhuǎn)球接打的仿人機器人系統(tǒng)，科技部專家組驗收認定“獲得了突破無軌自主巡檢機器人已覆蓋全國21個省份近300座變電站，銷量居國家電網(wǎng)第一；現(xiàn)批量應(yīng)用。近三年新增銷售額41799.15萬元，新增利潤3445.59萬元，獲2023四、客觀評價(1)2023年2月科技部組織的工業(yè)控制技術(shù)國家重點試驗室現(xiàn)場評估中，張鈸院士前瞻性的可對打乒乓球的仿人機器人，在迅速識別預(yù)測、穩(wěn)定平衡控制、自主協(xié)調(diào)劃與擊球范圍、上肢與腰部協(xié)調(diào)控制、機器人運動控制總線程研究委員會副主席EnricoLorenzini專家合作刊登視覺里程估計措施用于太空探索，將會在衛(wèi)星全局定位系統(tǒng)失效時尤其有價值”請團體論文，指出申請人團體采用自適應(yīng)軌跡預(yù)測技術(shù)(“adaptivetrajectory2.第三方專業(yè)測試(1)2023年4月22日，王田苗、趙杰、王耀南構(gòu)成專家組對乒乓球?qū)Υ蚍氯藱C器人(2)2023年11月26日，李貽斌、葛運建、羅均、馬宏緒、蘇波、楊燦軍構(gòu)成專家組像頭和陀螺儀的機器人本體視覺、乒乓球軌跡識別與預(yù)測、串聯(lián)彈性驅(qū)動關(guān)節(jié)”等2023年11月，美國科學(xué)基金委受奧巴馬政府委托，做人機互動全球技術(shù)評估。(1)項目負責(zé)人受邀在多種學(xué)術(shù)會議上進行演講匯報，包括：(2)組織了2023年第18屆國際爬行與行走機器人以及移動機器支撐技術(shù)會議(3)受科技部邀請，有關(guān)成果參與了2023中國國際工業(yè)博覽會和2023國家高新技4.顧客評價本項目成果成功在國家電網(wǎng)下屬各省企業(yè)、杭叉集團、巨星集團、人人集團等1、巡檢機器人顧客：杭州市電力局2023年開始使用巡檢機器人，認為該產(chǎn)品可及時、敏銳的發(fā)現(xiàn)設(shè)備的內(nèi)部熱缺陷、外部機械或電氣問題，為運行人員提供事2、AGV顧客：華為南方工廠、東芝信息機器(杭州)有限企業(yè)、杭叉集團股份有限企業(yè)、浙江德美軸承有限企業(yè)、杭州巨星科技股份有限企業(yè)、浙江鐵流離合器3、智能制造自動化生產(chǎn)線顧客：杭州人人集團有限企業(yè)2023年開始使用智能通過數(shù)年技術(shù)攻關(guān)，項目組針對工業(yè)與特種環(huán)境下的作業(yè)自動化需求，研發(fā)了1)在全國變電站的自動巡檢推廣應(yīng)用：基于本項目關(guān)鍵專利，由浙江國自機器人技術(shù)有限企業(yè)研制的變電站智能巡檢機器人在國家用，合計銷售超200臺，采用“一機多站”的先進運維模式，覆蓋全國21個省份近300座變電站。2)在倉儲物流行業(yè)、電商行業(yè)和制造行業(yè)等自動化搬運的推廣應(yīng)用：基于本項目關(guān)鍵專利，由浙江大學(xué)合作企業(yè)杭州南江機器人股份有限企業(yè)開發(fā)等單位應(yīng)用，合計銷售超100臺，提高自動化物流效率，減少物流人力成本。3)在老式制造企業(yè)實現(xiàn)“機器換人”和“智能制造”的推廣應(yīng)用：基于本項目關(guān)鍵專利，由浙江國自機器人技術(shù)有限企業(yè)研發(fā)的智能制造自動化生產(chǎn)線，在巨星集團美工刀和折疊刀生產(chǎn)工廠、人人集團點煙塞生產(chǎn)工廠、中策橡膠輪胎生產(chǎn)工廠等單位應(yīng)用，提供了企業(yè)生產(chǎn)過程中物料的運送、倉儲、分揀、包裝、裝卸等環(huán)節(jié)名稱應(yīng)用起始時間應(yīng)用效果限企業(yè)1、仿生腿足高能效迅速穩(wěn)定運動技術(shù)2、復(fù)雜環(huán)境建模認知與實時定位技術(shù)穩(wěn)定運動技術(shù)研制成功國內(nèi)首臺電機驅(qū)動四足仿生應(yīng)用復(fù)雜環(huán)境建模認知與實時定位技術(shù)研制成功無軌自然導(dǎo)航iAGV,在華為、東芝等3C工廠復(fù)雜多變環(huán)并且與菜鳥網(wǎng)絡(luò)合作推出國網(wǎng)浙江省電力企業(yè)杭(原杭州市電力局)2023年2月1、復(fù)雜環(huán)境認知建技術(shù)。高壓電纜隧道巡檢機器人福建省電力有限企業(yè)福州電業(yè)局2023年7月佘文錦作業(yè)對象迅速識別定位與伺服穩(wěn)定操工作，保證工作人員的人身安全。陽能發(fā)電有限企業(yè)2023年12月1、復(fù)雜環(huán)境認知建技術(shù)。2、作業(yè)對象迅速識別定位與伺服穩(wěn)定環(huán)境溫度采集、自動巡檢、自動報警、定日鏡定期清洗浙江省電力2023年6月復(fù)雜環(huán)境認知建模與自然定位導(dǎo)航技術(shù)檢、自動報警、監(jiān)控錄像、數(shù)據(jù)查詢和報表打印、數(shù)據(jù)分析等任務(wù)。人人集團2023年9月1、復(fù)雜環(huán)境認知建技術(shù)。2、作業(yè)對象迅速識別定位與伺服穩(wěn)定系統(tǒng)包括了18種不一樣類型的原材料自動理料機、自動組裝機、半成品檢測線以產(chǎn)本田、比亞迪、豐田、神龍等多種規(guī)格的汽車點煙個，投運以來，節(jié)省人力13人，提高生產(chǎn)效率50%。2023年3月葉飛1、復(fù)雜環(huán)境認知建技術(shù)。2、作業(yè)對象迅速識別定位與伺服穩(wěn)定采用AGV之后，實現(xiàn)區(qū)域自動化物流效率提高30%以上，物流的人力成本節(jié)省80%以上。浙江德美軸2023年4月汪國1、復(fù)雜環(huán)境認知建技術(shù)。2、作業(yè)對象迅速識別定位與伺服穩(wěn)定采用AGV之后，實現(xiàn)區(qū)域自動化物流效率提高30%以上，物流的人力成本節(jié)省80%以上。2023年3月葉飛1、復(fù)雜環(huán)境認知建技術(shù)。2、作業(yè)對象迅速識別定位與伺服穩(wěn)定采用AGV之后，實現(xiàn)區(qū)域自動化物流效率提高30%以上，物流的人力成本節(jié)省80%以上。浙江鐵流離限企業(yè)2023年7月1、復(fù)雜環(huán)境認知建技術(shù)。2、作業(yè)對象迅速識別定位與伺服穩(wěn)定采用AGV之后，實現(xiàn)區(qū)域自動化物流效率提高30%以上，物流的人力成本節(jié)省80%以上。2023年1月1、復(fù)雜環(huán)境認知建技術(shù)。2、作業(yè)對象迅速識別定位與伺服穩(wěn)定采用AGV之后，實現(xiàn)區(qū)域自動化物流效率提高30%以上，物流的人力成本節(jié)省80%以上。類別詳細名稱國家(地區(qū))日期證書編號發(fā)明專利發(fā)明專利美國2學(xué)國；熊蓉；褚健發(fā)明專利饋控制的彈性驅(qū)動節(jié)中國學(xué)國；熊蓉；褚健發(fā)明專利節(jié)的控制中國學(xué)賈學(xué)熊蓉發(fā)明專利跳躍機構(gòu)中國學(xué)熊蓉發(fā)明專利環(huán)境信息構(gòu)系統(tǒng)及中國學(xué)山；朱鄭洪波發(fā)明專利一種基于導(dǎo)航定位中國學(xué)蔣云良；許劉勇發(fā)明專利一種基于的三維場景建模措中國學(xué)發(fā)明專利一種使用點精確定中國學(xué)劉勇章逸哲發(fā)明專利臂作業(yè)動中國學(xué)張大松；熊蓉；吳健發(fā)明專利實時精確行措施中國學(xué)章逸2.劉勇，浙江大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院，副專家4.吳俊，浙江大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院，工程學(xué)院機器人團體的關(guān)鍵組員；完畢人鄭洪波為浙江國自機器人技術(shù)有限企業(yè)總經(jīng)理，于2023年起與浙江大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院機器人團體開展產(chǎn)學(xué)研合作；完畢人章逸豐2023年-2023年期間為浙江大學(xué)博士生和專職科研聘任人員，是浙江大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院機器人團體的關(guān)鍵組員，現(xiàn)所在企業(yè)也與浙江大學(xué)控制科學(xué)項目各重要完畢人長期合作，共同承擔了國家863計劃項目(2023AA042602、2023AA04Z209)、國家自然科學(xué)基金(60675049、61075078、61173123)等，并成為浙江省首批重點科技創(chuàng)新團體(2023R50014)。推廣項目成果，獲得1項授權(quán)美國專項目中重要完畢人熊蓉、朱秋國在合作完畢關(guān)鍵技術(shù)發(fā)明點一的基礎(chǔ)上，于2023-2023年期間合作研制了國內(nèi)首套電機驅(qū)動可高能效跳躍的單腿機器人和雙足由重要完畢人鄭洪波深入開展了移動機器人產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，研制