智能制造機(jī)器人項(xiàng)目規(guī)劃

1、智能制造機(jī)器人項(xiàng)目規(guī)劃孔雀團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目計(jì)劃書一、項(xiàng)目實(shí)施的背景和意義機(jī)器人技術(shù)是國(guó)家的戰(zhàn)略支撐技術(shù)，尤其針對(duì)重型裝備大型部件（如飛機(jī)，能源開采加工設(shè)備、船舶、汽車等）的生產(chǎn)對(duì)制造業(yè)、國(guó)防安全和社會(huì)發(fā)展至關(guān)重要，是當(dāng)代高端智能裝備的突出代表。隨著全球競(jìng)爭(zhēng)的加劇，縮短制造周期、降低制造成本已成為提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵，對(duì)于生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)規(guī)模大的大型復(fù)雜裝備（如飛機(jī)、能源開采加工設(shè)備、船舶、汽車等）的意義尤為顯著。大部件的裝配是大型復(fù)雜裝備設(shè)計(jì)和制造過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，提高零部件裝配質(zhì)量和效率是大型裝備制造企業(yè)降低生產(chǎn)成本、縮短交貨周期，確保保證產(chǎn)品性能的重要手段。2014年6月9日習(xí)近平總書記在中國(guó)科學(xué)

2、院第十七次院士大會(huì)、中國(guó)工程院第十二次院士大會(huì)講話中指出，“國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)預(yù)測(cè)，機(jī)器人革命將創(chuàng)造數(shù)萬億美元的市場(chǎng)。由于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)同機(jī)器人技術(shù)相互融合步伐加快，3D打印、人工智能迅猛發(fā)展，制造機(jī)器人的軟硬件技術(shù)日趨成熟，成本不斷降低，性能不斷提升，軍用無人機(jī)、自動(dòng)駕駛汽車、家政服務(wù)機(jī)器人已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，有的人工智能機(jī)器人已具有相當(dāng)程度的自主思維和學(xué)習(xí)能力。國(guó)際上有輿論認(rèn)為，機(jī)器人是制造業(yè)皇冠頂端的明珠，其研發(fā)、制造、應(yīng)用是衡量一個(gè)國(guó)家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。”大型重型設(shè)備的生產(chǎn)體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家的綜合生產(chǎn)制造能力，并且這些大型重型設(shè)備生產(chǎn)出的飛機(jī)、輪船和重型

3、汽車等，決定著一個(gè)國(guó)家的民生經(jīng)濟(jì)以及軍事安全等等，也是國(guó)家重大支持的產(chǎn)業(yè)。國(guó)家在 HYPERLINK /kjgh/sewkjfzgh/ “十二五”科技發(fā)展規(guī)劃中提出“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備，實(shí)現(xiàn)主機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)、功能部件協(xié)同發(fā)展，重型、超重型裝備與精細(xì)裝備統(tǒng)籌部署，打造完整產(chǎn)業(yè)鏈。基本滿足航天、船舶、汽車、發(fā)電設(shè)備制造等四個(gè)領(lǐng)域的重大需求?！?以及“高端裝備制造重點(diǎn)發(fā)展大型先進(jìn)運(yùn)輸裝備及系統(tǒng)、海洋工程裝備、高端智能制造與基礎(chǔ)制造裝備等?！睆V東省的“十二五”規(guī)劃在促進(jìn)制造業(yè)高級(jí)化方面提出推進(jìn)裝備制造業(yè)高端化，著力提升裝備產(chǎn)業(yè)的研發(fā)能力，建設(shè)一批重大裝備項(xiàng)目，在能源裝備、智能制造裝備、軌道交通裝

4、備等方面實(shí)現(xiàn)突破。深圳市人民政府關(guān)于印發(fā)深圳市航空航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2013-2020年）提出市場(chǎng)需求的日益擴(kuò)大與高新技術(shù)的不斷突破帶動(dòng)了飛機(jī)、衛(wèi)星等航空航天產(chǎn)品研制應(yīng)用，特別是在飛機(jī)核心部件、飛機(jī)總裝集成、機(jī)載設(shè)備、無人機(jī)、通用航空、航空航天技術(shù)應(yīng)用、航天器和運(yùn)載火箭等領(lǐng)域增長(zhǎng)迅猛。深圳市人民政府關(guān)于印發(fā)深圳市海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（20132020年）的通知中提出海洋高端裝備，重點(diǎn)發(fā)展高端海上石油、天然氣鉆井平臺(tái)和生產(chǎn)平臺(tái)，LNG船等特種船舶設(shè)施設(shè)計(jì)與開發(fā)。由此可見從國(guó)家、廣東省及深圳市，都把發(fā)展重型裝備制造設(shè)備和技術(shù)作為一個(gè)發(fā)展重點(diǎn)，而如何提高這些重型裝備制造業(yè)的生產(chǎn)效率以及精度，也是目前國(guó)家

5、迫切需要解決的問題。而在實(shí)際裝配過程中，由于重型裝備如飛機(jī)、汽車、輪船所涉及的主要部件大多屬于自由曲面，普遍具有外形復(fù)雜、體積與重量巨大等特點(diǎn)，因此，機(jī)器人智能裝配已然成為大型機(jī)械零部件制造和裝配中必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。1.發(fā)展重型裝備機(jī)器人技術(shù)對(duì)全國(guó)、廣東省和深圳市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、以及人民生活水平的提高有重要作用。（1）發(fā)展重型裝備機(jī)器人技術(shù)，對(duì)國(guó)家安全、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活有重要意義。當(dāng)前，我國(guó)的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在不斷的進(jìn)步中，但和國(guó)際同行相比，差距依舊明顯。我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)占有率仍然偏低。機(jī)器人尤其是重型裝備制造機(jī)器人很多核心技術(shù)，目前我國(guó)尚未掌握，這是影響我國(guó)重型裝備制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要瓶頸

6、。因此在高效率、高精度的飛機(jī)裝配、船泊裝配等重型裝備裝配方面，需要開展研究從而建立出適合重型裝備的智能機(jī)器人裝配平臺(tái)，這也為深圳市掌握重型裝備裝配技術(shù)，使未來成為飛機(jī)、船泊等重型裝備的裝配基地提供支持。（2）發(fā)展重型裝備機(jī)器人技術(shù)，對(duì)廣東省/深圳市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、勞動(dòng)力市場(chǎng)的變化，有重要意義。改革開放30年，廣東省以及深圳市一直是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“排頭兵”，取得的成績(jī)是激動(dòng)人心的。深入分析這些成績(jī)，現(xiàn)實(shí)國(guó)情是我國(guó)雖已成為世界第一制造大國(guó)，但制造業(yè)多處于國(guó)際產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈的中低端，產(chǎn)品技術(shù)含量和附加值不高，總體上“大而不強(qiáng)”，主要還是以勞動(dòng)密集型企業(yè)為主，通過低成本的人工以及大批量的生產(chǎn)規(guī)模，通過低成

7、本策略來占據(jù)市場(chǎng)。而目前這種產(chǎn)業(yè)發(fā)展的模式越來越不適合目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)尤其是廣東省/深圳市的經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步增長(zhǎng)。隨著我國(guó)人工成本的增長(zhǎng)，以前通過低成本人工生產(chǎn)來獲取生產(chǎn)利潤(rùn)的方式，由于技術(shù)入門門檻低，需要更低的人力成本，所以很多生產(chǎn)基地已轉(zhuǎn)至人力成本更低的地區(qū),如越南、柬埔寨等國(guó)。而重型裝備的裝配往往需要大量的工人，而如果解決不了機(jī)器人智能制造問題，則當(dāng)廣東省及深圳市發(fā)展這些產(chǎn)業(yè)的時(shí)候就需要大量人力，這會(huì)提高整個(gè)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)成本，并且也不利于廣東省企業(yè)轉(zhuǎn)型。就全國(guó)而言，為了突出廣東省及深圳市在技術(shù)、管理經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)外交流方面的優(yōu)勢(shì)，而克服由于人力成本高的劣勢(shì)，通過在重型裝備生產(chǎn)流程中引入機(jī)器人是最好的解

8、決途徑，同時(shí)也為全國(guó)高新技術(shù)生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來一種新的模式。2.發(fā)展重型裝備制造機(jī)器人技術(shù)，對(duì)深圳市機(jī)器人高層次人才培養(yǎng)有重要意義。（1）建立跨多學(xué)科新型機(jī)器人研究人才隊(duì)伍。人才是發(fā)展一個(gè)行業(yè)的重中之重，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)也需要大量的人才。機(jī)器人作為一個(gè)融合多學(xué)科的綜合技術(shù)行業(yè)，也需要建設(shè)跨多學(xué)科的人才梯隊(duì)。機(jī)器人技術(shù)融合了機(jī)械、電子、傳感器、計(jì)算機(jī)硬件、軟件、人工智能等許多學(xué)科的知識(shí)，涉及到當(dāng)今許多前沿領(lǐng)域的技術(shù)。本團(tuán)隊(duì)具有來自多個(gè)學(xué)科方向的技術(shù)開發(fā)人員，從而為開發(fā)本項(xiàng)目提供人才支持。同時(shí)通過本項(xiàng)目的開展，培養(yǎng)出具有多學(xué)科背景的人才，從而使各種機(jī)器人相關(guān)技術(shù)得到較好的融合，最終推動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

9、（2）為深圳市培養(yǎng)一批機(jī)器人領(lǐng)軍人才。本項(xiàng)目是以國(guó)際機(jī)器人學(xué)領(lǐng)軍人才為核心，老中青相結(jié)合的研發(fā)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。機(jī)器人領(lǐng)軍人才總能站在機(jī)器人發(fā)展和變革的最前沿，具有很強(qiáng)的預(yù)見和創(chuàng)新能力，所以通過領(lǐng)軍人才確定出機(jī)器人發(fā)展的新方向， 同時(shí)在此項(xiàng)目執(zhí)行過程中，培養(yǎng)和造就一批在機(jī)器人學(xué)方面具有世界水平的科學(xué)家、高水平的科技領(lǐng)軍人才和工程師、為提高深圳市機(jī)器人產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新能力、建設(shè)創(chuàng)新型城市提供有力的人才支撐。3.發(fā)展重型裝備制造機(jī)器人，將推動(dòng)重型裝備制造水平和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。重型裝備大部件的生產(chǎn)需要強(qiáng)大的計(jì)量手段支撐，除了使用傳統(tǒng)的工裝卡具定位方法對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)外，也越來越多地使用便攜靈活的大尺寸空間坐標(biāo)計(jì)量設(shè)備

10、對(duì)產(chǎn)品裝配過程進(jìn)行質(zhì)量控制。這些基于空間坐標(biāo)的計(jì)量設(shè)備通過獲取產(chǎn)品的坐標(biāo)信息來實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的評(píng)定。激光跟蹤儀、激光雷達(dá)、攝影系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)、室內(nèi)GPS 系統(tǒng)等便攜式大尺寸空間坐標(biāo)計(jì)量設(shè)備及技術(shù)盡管各有特點(diǎn)，但依然是通用設(shè)備和檢測(cè)技術(shù)，能夠在一般的環(huán)境條件下滿足大多數(shù)零部件的常規(guī)測(cè)量，但在非常規(guī)狀態(tài)下，通用的測(cè)量方案無法滿足要求。航空、汽車等領(lǐng)域的總裝裝配技術(shù)經(jīng)歷了手工、半自動(dòng)、自動(dòng)裝配到數(shù)字化柔性裝配的發(fā)展歷程，20 世紀(jì) 90 年代初，數(shù)字化裝配、柔性裝配、自動(dòng)化裝配等名詞已經(jīng)成為航空、汽車等領(lǐng)域的熱門。國(guó)內(nèi)航空企業(yè)通過“九五”、“十五”期間對(duì)國(guó)外先進(jìn)工藝技術(shù)的跟蹤學(xué)習(xí)，在自動(dòng)化裝配

11、技術(shù)方面取得了一定成果，如：自動(dòng)化制孔和鉚接、自動(dòng)化定位及檢測(cè)等，在民用飛機(jī)研制生產(chǎn)中采用了自動(dòng)化裝配技術(shù)。 新型產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式發(fā)展對(duì)裝配工藝設(shè)計(jì)、定位、裝夾和連接技術(shù)提出了很高的要求，自動(dòng)化柔性裝配技術(shù)集成應(yīng)用了工序管理、定位調(diào)整、數(shù)字化測(cè)量、自動(dòng)控制、先進(jìn)連接等技術(shù)，是產(chǎn)品先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展方向，對(duì)于提高制造質(zhì)量，縮短研制周期，提高使用壽命，降低成本具有重要意義。由于重型裝備產(chǎn)品（飛機(jī)、船舶等）的小批量研制等生產(chǎn)特點(diǎn)，在總裝裝配技術(shù)方面一直處于落后地位。國(guó)內(nèi)大部分航天企業(yè)仍然采用最原始的手工裝配作業(yè)模式進(jìn)行生產(chǎn)，在數(shù)字化、自動(dòng)化水平飛速發(fā)展的現(xiàn)狀下其對(duì)接裝配工藝手段已經(jīng)難以適應(yīng)新形勢(shì)的發(fā)展

12、。團(tuán)隊(duì)帶頭人在工業(yè)機(jī)器人在制造自動(dòng)化方面的應(yīng)用有很多的經(jīng)驗(yàn)，并在大工件的檢測(cè)和裝配方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。有關(guān)大工件制造的論文“A High-accuracy 3D Projection System for Fastener Assembly” 獲得“IEEE International Conference on CYBER Technology in Automation, Control and Intelligent Systems” 優(yōu)秀論文獎(jiǎng)。團(tuán)隊(duì)帶頭人和福特汽車公司及ABB公司有很多的合作。和開發(fā)的幾個(gè)技術(shù)都在工業(yè)制造中得到應(yīng)用并取得了極大的經(jīng)濟(jì)效益。 他發(fā)表了論文100 余篇，

13、申請(qǐng)發(fā)明專利10 余項(xiàng)（包括國(guó)際發(fā)明專利），具備了自主技術(shù)構(gòu)成的科研創(chuàng)新能力，研究成果發(fā)表在國(guó)際國(guó)內(nèi)著名刊物如IEEE Transactions on Industrial Electronics,IEEE Transactions on Automation Science and Engineering，及相關(guān)IEEE 國(guó)際會(huì)議上。團(tuán)隊(duì)帶頭人在工業(yè)和學(xué)術(shù)界的豐富經(jīng)驗(yàn)，為開展本項(xiàng)目研究工作奠定了良好基礎(chǔ)。二、與國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)的綜合比較1.重型裝備制造機(jī)器人技術(shù)的研發(fā)現(xiàn)狀飛機(jī)、汽車、輪船等大型設(shè)備制造業(yè)對(duì)于大型機(jī)械（零）部件之間的對(duì)接裝配要求，主要體現(xiàn)為：根據(jù)設(shè)計(jì)要求將各大機(jī)械部件實(shí)施準(zhǔn)確、快

14、速、自動(dòng)對(duì)接最終組合成一個(gè)整體。這其中所涉及的工作原理相同，測(cè)量手段基本一致，操作過程相仿，因此，為了使大型機(jī)械部件對(duì)接問題更加明確，現(xiàn)以飛機(jī)大部件對(duì)接為例進(jìn)行說明，其他大型機(jī)械部件對(duì)接問題均與此類似，將不再贅述。飛機(jī)不僅是大眾的空中交通工具，更是保障國(guó)家利益，捍衛(wèi)大國(guó)地位，帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，促進(jìn)科技發(fā)展的重大戰(zhàn)略裝備，它是體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家科技水平、工業(yè)水平和綜合國(guó)力的標(biāo)志性工程。飛機(jī)產(chǎn)品極其復(fù)雜，它具有嚴(yán)格的外形氣動(dòng)要求、內(nèi)部結(jié)構(gòu)繁雜、涉及專業(yè)面廣、空間十分緊湊、各類系統(tǒng)布置密集，以及零部件數(shù)量巨大等特點(diǎn)。飛機(jī)研制涉及的學(xué)科領(lǐng)域廣、產(chǎn)品質(zhì)量要求高、技術(shù)難度大、管理工作復(fù)雜，其中飛機(jī)裝配的勞動(dòng)量很

15、大，約占整個(gè)飛機(jī)制造勞動(dòng)量的40%-50%，且周期較長(zhǎng)。所以，飛機(jī)裝配是飛機(jī)制造環(huán)節(jié)中極其重要的一環(huán)，在很大程度上決定了飛機(jī)的最終質(zhì)量、制造成本和周期，是整個(gè)飛機(jī)制造的龍頭、關(guān)鍵和核心。為保障飛機(jī)的裝配質(zhì)量，在飛機(jī)裝配過程中需采用大量尺寸大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的裝配型架，用來定位和裝夾零部件。裝配型架不僅要對(duì)工件起定位和固定作用，還要保證零件和裝配件的形狀，以及避免或限制裝配過程中產(chǎn)生變形。因此，裝配型架的制造和安裝準(zhǔn)確度，對(duì)保證飛機(jī)的裝配準(zhǔn)確度有著十分重要的影響。近年來，隨著激光測(cè)量技術(shù)、無型架裝配技術(shù)、柔性工裝技術(shù)自動(dòng)化裝配技術(shù)的飛速發(fā)展，將飛機(jī)裝配技術(shù)推向了一個(gè)新的高度經(jīng)濟(jì)、軍事發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)飛機(jī)裝配

16、技術(shù)十分關(guān)注，投入巨資研發(fā)基于數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造、測(cè)量和控制的飛機(jī)自動(dòng)化裝配技術(shù)，并且在實(shí)際應(yīng)用中取得了舉世矚目的成就。準(zhǔn)確地說，飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)是基于數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝的協(xié)調(diào)技術(shù)、數(shù)字化模擬仿真技術(shù)、激光跟蹤測(cè)量技術(shù)、數(shù)字化定位技術(shù)、協(xié)同控制技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)的綜合。它糾正了傳統(tǒng)飛機(jī)裝配工藝技術(shù)的缺點(diǎn)，可以盡量減少各種專用工裝和夾具，增加裝配工裝的通用性，降低工裝制造成本，減小裝配工作應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化自動(dòng)裝配，縮短工裝準(zhǔn)備周期，并且可以一目了然地評(píng)估生產(chǎn)狀況進(jìn)而減少生產(chǎn)過程中的庫存，大幅度提高飛機(jī)的裝配質(zhì)量和效率。目前，我國(guó)的飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)正處于起步階段，我國(guó)的飛機(jī)裝配工裝主要依靠經(jīng)驗(yàn)和類比

17、進(jìn)行設(shè)計(jì)，工裝設(shè)計(jì)欠合理，整體水平相對(duì)落后。與西方先進(jìn)的航空制造企業(yè)相比，我國(guó)的飛機(jī)裝配工裝數(shù)目多、結(jié)構(gòu)笨重、制造周期長(zhǎng)、成本高，存在不同程度的剛度不足和剛度過剩的問題，嚴(yán)重阻礙了產(chǎn)品裝配質(zhì)量的提高和飛機(jī)制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。因此，研究飛機(jī)數(shù)字化裝配工裝的系統(tǒng)設(shè)計(jì)是提高我國(guó)飛機(jī)數(shù)字化裝配水平的關(guān)鍵。飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀：國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀目前，發(fā)達(dá)國(guó)家都在大力研究和發(fā)展飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)。以美國(guó)為代表的航空制造強(qiáng)國(guó)，以波音公司為代表的航空企業(yè)，在飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)領(lǐng)域投入大量精力并取得了顯著的成果。90年代初，波音公司的在飛機(jī)制造史上首次釆用無紙化設(shè)計(jì)，運(yùn)用了數(shù)字化預(yù)裝配技術(shù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)。

18、同樣也是波音公司率先嘗試并改變傳統(tǒng)的飛機(jī)裝配方法，通過大量釆用自動(dòng)化裝配站實(shí)現(xiàn)了柔性裝配，最終發(fā)展成移動(dòng)生產(chǎn)線，使飛機(jī)裝配技術(shù)發(fā)生了根本性的變化。波音在研制“綠色”環(huán)?？蜋C(jī)時(shí)，釆用了全新的全球協(xié)同環(huán)境平臺(tái)，在裝配過程中，則大量使用了柔性化、數(shù)字化工裝，以適應(yīng)飛機(jī)設(shè)計(jì)不斷變化的需求，大幅度減少了因飛機(jī)設(shè)計(jì)改變而導(dǎo)致工裝的重復(fù)設(shè)計(jì)和重復(fù)制造，加快了飛機(jī)研制的進(jìn)度，也降低了飛機(jī)研制的總成本；同時(shí)釆用室內(nèi)測(cè)量系統(tǒng)監(jiān)視在裝配空間內(nèi)任意目標(biāo)的位姿也大幅度地提高了裝配效率。洛克希德馬丁公司在研制戰(zhàn)斗機(jī)時(shí)，采用了移動(dòng)裝配生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了前機(jī)身的裝配和總裝。該裝配生產(chǎn)線采用了大量的數(shù)字化工裝，通過激光準(zhǔn)直測(cè)量系統(tǒng)

19、和電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了部件姿態(tài)調(diào)整和對(duì)接。這些技術(shù)的成功應(yīng)用為其他各國(guó)研究和發(fā)展先進(jìn)的飛機(jī)裝配技術(shù)提供了有益的借鑒。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、精密加工技術(shù)、精密測(cè)量技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、技術(shù)的快速發(fā)展，國(guó)外飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)取得了飛速的發(fā)展，并表現(xiàn)出以下一些特征：（1）以數(shù)字化、柔性化工裝代替?zhèn)鹘y(tǒng)型架，一套柔性化工裝可以適用于多種機(jī)型，可在飛機(jī)研制和改型的過程中大大減少型架的數(shù)量，從而降低了工裝制造成本，縮短工裝準(zhǔn)備周期，同時(shí)大幅度提高裝配生產(chǎn)率。（2）自動(dòng)化程度大幅提高，在飛機(jī)壁板裝配中，自動(dòng)制孔、自動(dòng)鉆鉚等技術(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用，工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控加工中心等自動(dòng)化

20、設(shè)備也不斷投入到裝配生產(chǎn)線中，提高了飛機(jī)裝配精度和質(zhì)量。（3）隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、接口技術(shù)的成熟與發(fā)展，數(shù)字化裝配系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化與集成化程度也不斷提高，多設(shè)備、多系統(tǒng)的集成和網(wǎng)絡(luò)化通信，保證了飛機(jī)裝配的協(xié)同性和高效性。國(guó)外的先進(jìn)裝配技術(shù)主要集成融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、先進(jìn)測(cè)量技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等眾多先進(jìn)科技，體現(xiàn)了裝備制造技術(shù)的最高水平。但是，由于國(guó)家戰(zhàn)略和政治等多種因素，國(guó)外的先進(jìn)裝配技術(shù)始終對(duì)我國(guó)實(shí)行嚴(yán)格的封鎖和保密。國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀目前，國(guó)內(nèi)飛機(jī)部件裝配和總體裝配基本都采用傳統(tǒng)的裝配方法，利用大量型架來對(duì)飛機(jī)零部件進(jìn)行定位與固定。由于所釆用的型架存在制造誤差，且待裝配的飛機(jī)部件也存在

21、制造誤差以及前期的定位與變形誤差，導(dǎo)致飛機(jī)部件上裝配好的接頭與型架上相對(duì)應(yīng)的定位接頭不能準(zhǔn)確的匹配，對(duì)接裝配的協(xié)調(diào)性較差。在這種情況下，傳統(tǒng)的裝配方法難以釆取有效的調(diào)整措施，往往需要采用強(qiáng)迫定位的方法。而強(qiáng)迫定位會(huì)使裝配過程產(chǎn)生裝配應(yīng)力和變形，當(dāng)裝配完成，飛機(jī)部件與型架分離后，飛機(jī)部件可能會(huì)產(chǎn)生變形回彈，進(jìn)而影響了飛機(jī)的外形準(zhǔn)確度。而且傳統(tǒng)裝配方法中，部件的調(diào)姿與對(duì)接以及鉆鉚等工作全部由人工操作來完成，自動(dòng)化程度低，裝配質(zhì)量不穩(wěn)定。近年來，我國(guó)航空企業(yè)開始與西方航空制造公司開展合作，轉(zhuǎn)包生產(chǎn)了波音和空客公司的飛機(jī)零部件，與麥道公司合作生產(chǎn)了型飛機(jī)，并與空客公司合作在天津建立了總裝線。通過與國(guó)際

22、先進(jìn)航空企業(yè)合作，國(guó)內(nèi)航空企業(yè)開拓了視野，學(xué)到了一些先進(jìn)的飛機(jī)裝配技術(shù)、方法和理念。但是由于飛機(jī)裝配技術(shù)涉及多項(xiàng)機(jī)密，國(guó)外公司往往對(duì)核心技術(shù)進(jìn)行封鎖和保密，我們并不能學(xué)到最先進(jìn)的飛機(jī)裝配技術(shù)，如在天津建立的裝配線其實(shí)是國(guó)外淘汰的、落后的技術(shù)裝備。目前，我國(guó)的飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)尚處于起步階段，數(shù)字化裝配控制、測(cè)量和集成管理系統(tǒng)等應(yīng)用還不廣泛仍大量采用傳統(tǒng)型架進(jìn)行人工裝配，裝配的自動(dòng)化和柔性化水平較低，數(shù)字量協(xié)調(diào)也未能應(yīng)用于飛機(jī)整個(gè)裝配過程，面向裝配的設(shè)計(jì)理念還未形成共識(shí)工業(yè)機(jī)器人在飛機(jī)裝配的應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人目前多數(shù)用在機(jī)器制造業(yè)中，其中汽車制造業(yè)、電氣制造業(yè)以及機(jī)床制造業(yè)等用的相對(duì)較多。近年來，隨

23、著機(jī)器人的位置精度和負(fù)載能力的提高，以及位置和剛度補(bǔ)償技術(shù)、實(shí)時(shí)仿真技術(shù)、離線編程工具、軟件技術(shù)的發(fā)展，促使機(jī)器人可作為一種高效的平臺(tái)，結(jié)合不同的終端執(zhí)行器和測(cè)量等子系統(tǒng)，便形成了各種不同的機(jī)器人柔性自動(dòng)化系統(tǒng)。這種系統(tǒng)靈活性高，對(duì)產(chǎn)品的變化適應(yīng)能力強(qiáng)，一套機(jī)器人柔性自動(dòng)化系統(tǒng)可滿足多種產(chǎn)品的要求，成本也大幅降低，所以受到了航空企業(yè)廣泛的關(guān)注和研究應(yīng)用。現(xiàn)在，機(jī)器人技術(shù)已在飛機(jī)大型零部件的自動(dòng)鉆柳、復(fù)合材料加工、自動(dòng)化裝配、激光燁接等工藝中得到較廣泛的應(yīng)用，并已開始顯現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益。其中，機(jī)器人自動(dòng)制孔技術(shù)在航空制造領(lǐng)域已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，發(fā)展水平相比于其它機(jī)器人技術(shù)已較為成熟。如、等飛機(jī)

24、的梁腹板，波音F/A-18E/F超級(jí)大黃蜂后沿襟翼，F(xiàn)-35飛機(jī)機(jī)翼上壁板，波音B-747、C-17等飛機(jī)的機(jī)舶：地板，A380機(jī)翼壁板等均釆用了機(jī)器人自動(dòng)制孔技術(shù)。圖1中的機(jī)器人正在對(duì)機(jī)身進(jìn)行裝配操作圖1 機(jī)器人飛機(jī)機(jī)身裝配操作本項(xiàng)目申請(qǐng)人陳和平和清華大學(xué)合作，開發(fā)了高速大工件裝配技術(shù)。 研發(fā)了高速圖像處理技術(shù), 該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)三維檢測(cè)和建模。極大地提高了大工件的快速定位及零件安裝的效率。大工件的對(duì)接一直以來是一個(gè)難題，因?yàn)榇蠊ぜ?duì)接的精度遠(yuǎn)超過一般工業(yè)機(jī)器人的精度。為解決此難題，我們正利用高精度的測(cè)量技術(shù)和高精度定位技術(shù)來實(shí)現(xiàn)大工件的裝配。三、項(xiàng)目主要研究?jī)?nèi)容本項(xiàng)目主要研究重型裝備制造機(jī)

25、器人，包括航空航天裝配機(jī)器人， 高鐵裝配機(jī)器人和大型機(jī)電設(shè)備的總裝機(jī)器人，系統(tǒng)的研發(fā)和產(chǎn)品化。主要的研究?jī)?nèi)容包括：自動(dòng)高精度對(duì)接系統(tǒng)，復(fù)雜零件標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，自動(dòng)裝配系統(tǒng)和自主檢測(cè)系統(tǒng)。1. 自動(dòng)高精度對(duì)接系統(tǒng)研究以及產(chǎn)業(yè)化（1）研究?jī)?nèi)容針對(duì)重型裝備制造的對(duì)接裝配問題，研發(fā)一套機(jī)器人自動(dòng)化對(duì)接系統(tǒng)：系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上采用串聯(lián)機(jī)器人結(jié)合保型工藝托架作為大部件的調(diào)姿平臺(tái)，并輔以全向移動(dòng)平臺(tái)切換裝配工位：大尺寸部件的位姿測(cè)量則采用激光跟蹤儀、工業(yè)相機(jī)等多種傳感器實(shí)現(xiàn)不同階段的對(duì)接任務(wù)。具體內(nèi)容包括：機(jī)器人對(duì)接系統(tǒng)研究利用智能機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能對(duì)接系統(tǒng)來代替大型的固定裝配型架，主要包括計(jì)箅機(jī)控制的自動(dòng)化定位系統(tǒng)、激光

26、和工業(yè)相機(jī)測(cè)量系統(tǒng)和 HYPERLINK /control_system/ o 控制系統(tǒng) t _blank 控制系統(tǒng)組成一整套自動(dòng)對(duì)接平臺(tái)，并應(yīng)用智能工業(yè)機(jī)器人在對(duì)接部位進(jìn)行調(diào)姿和實(shí)現(xiàn)精確定位。調(diào)姿系統(tǒng)標(biāo)定由于重型裝備部件（如飛機(jī)部件）尺寸大、工藝剛度較小，而定位精度要求高，為保證部件的裝配質(zhì)量，通常要求調(diào)姿工裝具有足夠的剛度與定位精度。但但由于重型裝備部件重力等因素的影響，會(huì)導(dǎo)致調(diào)姿工裝與部件的形變，從而影響裝備質(zhì)量。因此需要研究調(diào)姿系統(tǒng)標(biāo)定，建立重型裝備部件調(diào)姿工裝的設(shè)計(jì)參數(shù)與部件變形、調(diào)姿工裝定位精度之間的關(guān)系模型，進(jìn)而指導(dǎo)調(diào)姿工裝的設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)縮短調(diào)姿工裝研制周期、提高重型裝備部件裝

27、配質(zhì)量的目標(biāo)。粗調(diào)姿過程規(guī)劃研究粗裝配過程中，機(jī)器人結(jié)合初始標(biāo)定數(shù)據(jù)和激光跟蹤儀的在線測(cè)量信息，調(diào)整大部件的位置和姿態(tài)，完成多個(gè)叉耳接頭與耳片接頭之間的平面插配過程，實(shí)現(xiàn)大部件的初步對(duì)準(zhǔn)裝配。精調(diào)姿過程規(guī)劃研究機(jī)器人在該階段依據(jù)工業(yè)相機(jī)對(duì)多個(gè)叉耳接頭的孔位偏差信息的測(cè)量反饋，完成多組叉耳接頭與耳片接頭銷孔軸心的精確對(duì)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)大部件的精確定位裝配。（2）關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新采用串聯(lián)機(jī)器人原理來研發(fā)6自由度調(diào)姿平臺(tái)，解決大工件的調(diào)姿問題。開發(fā)多回反射器方法，解決多工件及傳感器之間的坐標(biāo)關(guān)系。開發(fā)符合調(diào)姿平臺(tái)機(jī)器人的位置和姿態(tài)的最優(yōu)調(diào)整方案。（3）自動(dòng)高精度對(duì)接系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)構(gòu)建出調(diào)姿機(jī)器人平臺(tái)，并擬采

28、用以下方法解決大工件對(duì)接所面臨的問題。機(jī)器人自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。大部件自動(dòng)化對(duì)接系統(tǒng)采用了串聯(lián)機(jī)器人加保型工藝托架結(jié)構(gòu)形式，這樣保證了調(diào)姿機(jī)構(gòu)的靈活性和調(diào)姿范圍，同時(shí)避免了多機(jī)器人或多支撐點(diǎn)之間運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)誤差對(duì)大型部件表面的影響，使得調(diào)姿更加穩(wěn)定、可靠、不易變形。 對(duì)接系統(tǒng)裝配機(jī)器人設(shè)計(jì)機(jī)器人采用3P3R型串聯(lián)結(jié)構(gòu)，前三個(gè)直線移動(dòng)關(guān)節(jié)由精密滾珠絲杠傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)大部件的大范圍平動(dòng)，后三個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)采用結(jié)構(gòu)緊湊的方塊形式依次連接在一起，實(shí)現(xiàn)大部件的姿態(tài)調(diào)整。在機(jī)器人末端安裝有工藝托架，工藝托架上布置多個(gè)保型托塊，每個(gè)托塊具有與大部件的表面相貼合的型面和防滑帆布，實(shí)現(xiàn)托架與大型部件之間的穩(wěn)固支撐和摩擦固定。

29、裝配機(jī)器人通過調(diào)整保型托架的尺寸和外形，可適用于不同型號(hào)的大部件的裝配任務(wù)。圖2裝配機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)和硬件框架全向移動(dòng)式對(duì)接平臺(tái)設(shè)計(jì)全向移動(dòng)平臺(tái)由1個(gè)無線手持操作器、4個(gè)橡膠全向移動(dòng)輪、承載平臺(tái)和8個(gè)電動(dòng)伸縮支撐組成，用于固定和承載機(jī)器人的機(jī)械本體、控制柜及操控臺(tái)等主要部件。全向移動(dòng)輪之間可利用不同的速度組合驅(qū)動(dòng)全向移動(dòng)平臺(tái)完成前、后、左、右、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)等操作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)的大范圍平動(dòng)。當(dāng)需要切換裝配工作站位時(shí)，使用手持操作器升起所有電動(dòng)支撐，然后操作全向移動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)到合適的工位，到位后將電動(dòng)支撐降下至所有全向輪懸空，即可為裝配操作提供穩(wěn)固的承載基座。圖3 全向移動(dòng)平臺(tái)調(diào)姿系統(tǒng)標(biāo)定在重型裝

30、備裝配過程中，裝配精度則是衡量機(jī)器人操作的一個(gè)重要指標(biāo)，因此機(jī)器人的標(biāo)定是一個(gè)必不可少的步驟，即利用先進(jìn)測(cè)量手段辨識(shí)出描述機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的精確參數(shù)，從而獲得更高的定位精度。本項(xiàng)目針對(duì)一種大型重操作載機(jī)器人的標(biāo)定問題展開研究，利用激光跟蹤儀完成了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定以及機(jī)械變形分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了補(bǔ)償。使用Leica AT901-B激光跟蹤儀作為測(cè)量設(shè)備完成了運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，該設(shè)備能在2.5m5m10m測(cè)量范圍內(nèi)取得10um+5um/m的測(cè)量精度，滿足機(jī)器人標(biāo)定的精度要求。如圖7所示，固定于機(jī)器人末端工藝托架上的3個(gè)靶球座是工具坐標(biāo)系的標(biāo)志點(diǎn)，最外側(cè)點(diǎn)也可以作為CPA方法中空間圓的測(cè)

31、量點(diǎn)，同時(shí)測(cè)量3個(gè)標(biāo)志點(diǎn)則可以得到工具坐標(biāo)系的位姿信息。圖4 標(biāo)定實(shí)驗(yàn)示意圖由于在制造和裝配階段引入的幾何誤差對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)影響較大，使用CPA方法這種幾何標(biāo)定方法能夠反映出機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)的實(shí)際幾何關(guān)系，而基于誤差傳遞方程或數(shù)值擬合的參數(shù)辨識(shí)方法則對(duì)初值較為敏感，當(dāng)部分初值未知或初值不準(zhǔn)確時(shí)往往難以得到收斂的結(jié)果，這也體現(xiàn)了CPA方法的優(yōu)勢(shì)。由于重載操作造成了整個(gè)機(jī)器人的部分機(jī)械結(jié)構(gòu)的變形，將機(jī)器人各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)到零位，然后使用激光跟蹤儀分別測(cè)量加載前后各個(gè)位置的坐標(biāo)變化，通過分析機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的理論值與測(cè)量值之間的偏差，對(duì)結(jié)構(gòu)變形導(dǎo)致的位置和姿態(tài)誤差進(jìn)行補(bǔ)償。粗調(diào)姿過程規(guī)劃具體實(shí)現(xiàn)在粗裝配過

32、程中，機(jī)器人結(jié)合初始標(biāo)定數(shù)據(jù)和激光跟蹤儀的在線測(cè)量信息，調(diào)整大部件的位置和姿態(tài)，完成多個(gè)叉耳接頭與耳片接頭之間的平面插配過程，實(shí)現(xiàn)大部件的初步對(duì)準(zhǔn)裝配。在裝配系統(tǒng)標(biāo)定階段，利用激光跟蹤儀和T-Probe依次測(cè)量所有叉耳的銷孔端面和圓柱面，可得到叉耳銷孔的中心點(diǎn)，作為叉耳標(biāo)志點(diǎn)，分別記作F1，F(xiàn)2，F(xiàn)n；同樣的方法可依次測(cè)量得到對(duì)應(yīng)耳片的銷孔中心點(diǎn)，作為耳片標(biāo)志點(diǎn)，分別記作E1，E2，En。令fTe表示由叉耳標(biāo)志點(diǎn)集變換到耳片標(biāo)志點(diǎn)集的位姿匹配矩陣，則Fi與Ei之間的映射關(guān)系可表示為：（1）式中，R為旋轉(zhuǎn)矩陣，P為平移向量，i為誤差向量。利用SVD算法可求得使i取值最小的R和P.在自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)中

33、，記激光跟蹤儀坐標(biāo)系為Cl，機(jī)器人基礎(chǔ)坐標(biāo)系為Cb，大部件坐標(biāo)系即工具坐標(biāo)系為Ct，叉耳坐標(biāo)系為Cf，耳片坐標(biāo)系為Ce，則大部件對(duì)接之前，不同坐標(biāo)系滿足以下關(guān)系：（2）式中，lTb可在系統(tǒng)標(biāo)定時(shí)測(cè)得，bTt表示機(jī)器人當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)學(xué)，fTe,0可由式（1）得到。當(dāng)對(duì)接接頭初步對(duì)準(zhǔn)時(shí)，叉耳坐標(biāo)系與耳片坐標(biāo)系重合，應(yīng)當(dāng)滿足fTe,final=I，此時(shí)不同坐標(biāo)系之間位姿關(guān)系為：（3）聯(lián)合式（2）、（3）可求得粗裝配階段時(shí)機(jī)器人裝配運(yùn)動(dòng)最終的目標(biāo)位姿bTt,final?；谏鲜龇治龊蛯?shí)際操作的需求，粗裝配階段的具體運(yùn)動(dòng)規(guī)劃可分為三步：1）只改變機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)位置，調(diào)整待裝配大部件至最終姿態(tài)；2）只改變機(jī)

34、器人的移動(dòng)關(guān)節(jié)位置，調(diào)整待裝配大部件的叉耳接頭至過渡位置，該位置由機(jī)器人的最終位姿沿耳片端面平面向機(jī)器人側(cè)水平平移一定距離得到；3）運(yùn)動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)關(guān)節(jié)，調(diào)整叉耳接頭由過渡位置至粗裝配的最終目標(biāo)位置.精調(diào)姿過程規(guī)劃具體實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在該階段依據(jù)工業(yè)相機(jī)對(duì)多個(gè)叉耳接頭的孔位偏差信息的測(cè)量反饋，完成多組叉耳接頭與耳片接頭銷孔軸心的精確對(duì)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)大部件的精確定位裝配。精裝配階段，使用工業(yè)相機(jī)測(cè)量對(duì)接接頭的孔位偏差，結(jié)合多組二維孔位偏差信息可得到待裝配部件與基準(zhǔn)部件之間的六維位姿偏差信息，據(jù)此對(duì)大部件位姿進(jìn)行微調(diào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)接接頭的精確對(duì)準(zhǔn)。 圖5 相機(jī)平面內(nèi)的孔位偏差在裝配系統(tǒng)標(biāo)定階段和精裝配階段測(cè)量得

35、到叉耳和耳片的銷孔中心在相機(jī)平面的位置（見圖5），分別表示為Pi和Pi. 圖像坐標(biāo)系與叉耳坐標(biāo)系的尺度變換關(guān)系可由小孔的直徑除以實(shí)際成像對(duì)應(yīng)的像素值得到，故可以由相機(jī)平面的像素偏差（ui ,vi）得到實(shí)際孔位的位置偏差（Xi ,Zi）。每個(gè)叉耳對(duì)應(yīng)的子坐標(biāo)系記為Cfi，每個(gè)耳片對(duì)應(yīng)的子坐標(biāo)系記為Cei，對(duì)應(yīng)的叉耳與耳片的孔心偏差記為Pi（Xi ,Yi , Zi）,則叉耳與耳片的孔心位置則滿足：（4）式中，表示在叉耳子坐標(biāo)系下孔心的位置，如將叉耳子坐標(biāo)系的原點(diǎn)定義為孔心位置，則；表示子耳片坐標(biāo)系的原點(diǎn)在耳片坐標(biāo)系下的位置。令表示叉耳坐標(biāo)系與耳片坐標(biāo)系之間的位姿偏差矩陣，則式（4）可簡(jiǎn)化為： （5

36、）考慮到經(jīng)過粗裝配階段后，叉耳與耳片坐標(biāo)系的位姿偏差較小，T可表示為： （6）式中x、y、z、x、y、z分別表示X、Y、Z方向的微小位置和姿態(tài)偏差.將式（6）代入式（5），得到線性方程組，其中x、y、z、x、y、z和Yi均為未知數(shù)。如果用n個(gè)工業(yè)相機(jī)測(cè)量叉耳與耳片的孔位偏差，則可得到3n個(gè)線性方程，共有6+n個(gè)位置變量。當(dāng)n3時(shí)，方程組可求解出T。利用上述分析得到的姿態(tài)偏差矩陣T，結(jié)合式（2）、（3）求出機(jī)器人裝配運(yùn)動(dòng)最終的目標(biāo)位姿，從而實(shí)現(xiàn)精裝配操作的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。2. 復(fù)雜零件標(biāo)識(shí)系統(tǒng)研究以及產(chǎn)業(yè)化（1）研究?jī)?nèi)容飛機(jī)、輪船等大型機(jī)械設(shè)備的裝配有尺寸大、形狀設(shè)計(jì)復(fù)雜、零件數(shù)量龐大和裝配作業(yè)范圍大

37、的特點(diǎn)。在傳統(tǒng)裝配安裝過程中，需要花費(fèi)大量精力在零部件的標(biāo)示和確定工作上。一種快速準(zhǔn)確的零件標(biāo)示系統(tǒng)能夠幫助安裝工人快速標(biāo)示零件，減少人工誤差，縮短裝配時(shí)間，最終縮短生產(chǎn)周期。本研究旨在研發(fā)一種利用視覺檢測(cè)裝配件，并將結(jié)果與CAD模型匹配，從而自動(dòng)標(biāo)示零件，快速在線提供零件信息的零件標(biāo)示系統(tǒng)。具體內(nèi)容包括：高精度測(cè)量系統(tǒng)研究基于結(jié)構(gòu)光的高精度三維測(cè)量系統(tǒng)。主要包括開發(fā)快速、高精度的測(cè)量硬件系統(tǒng)，測(cè)量系統(tǒng)的快速標(biāo)定方法，和點(diǎn)云計(jì)算算法優(yōu)化。優(yōu)化CAD模型的處理針對(duì)裝配現(xiàn)場(chǎng)對(duì)于CAD模型圖紙的查看與查詢要求，研究CAD模型處理的優(yōu)化方法，包括自適應(yīng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法和CAD模型文件的編排及關(guān)聯(lián)方法。點(diǎn)云

38、和CAD匹配系統(tǒng)研究三維測(cè)量點(diǎn)云與CAD模型的匹配方法。包括多點(diǎn)云數(shù)據(jù)的拼接、定位，特征信息提取和點(diǎn)云與CAD的自適應(yīng)匹配方法。（2）關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新1）大尺度、高精度的快速結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量技術(shù)，解決大尺度復(fù)雜形狀的自動(dòng)檢測(cè)問題，縮短零部件信息的檢測(cè)時(shí)間。2）基于優(yōu)化的最臨近點(diǎn)迭代算法的點(diǎn)云與CAD模型的匹配算法，實(shí)現(xiàn)大型裝備復(fù)雜零件的識(shí)別系統(tǒng)，快速提供零件識(shí)別信息。（3）復(fù)雜零件標(biāo)識(shí)系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)及產(chǎn)業(yè)化針對(duì)以上三點(diǎn)研究?jī)?nèi)容，擬通過以下技術(shù)路線實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，并通過具體實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。開發(fā)針對(duì)大尺寸裝備的三維結(jié)構(gòu)光測(cè)量系統(tǒng)。利用高精度光學(xué)設(shè)備和嵌入式設(shè)備開發(fā)高精度光學(xué)三維測(cè)量系統(tǒng)，同時(shí)開發(fā)相應(yīng)的

39、測(cè)量計(jì)算軟件系統(tǒng)，以及快速標(biāo)定系統(tǒng)，形成一套完整的三維測(cè)量單機(jī)系統(tǒng)。投影儀和攝像機(jī)成一定角度放置，投影儀投影光柵條紋至被測(cè)物體表面，CCD攝像機(jī)拍下變形的光柵圖像，用于三維坐標(biāo)求解。空間點(diǎn)的三維坐標(biāo)應(yīng)該滿足兩個(gè)條件：1）位于 CCD 的小孔成像和透視變換確定的直線上；2）位于灰度線所在的垂直于投影儀的平面上。利用攝像機(jī)拍攝的二維圖像的上像素點(diǎn)的像素坐標(biāo)和圖像二維坐標(biāo)與被測(cè)空間點(diǎn)的三維世界坐標(biāo)的轉(zhuǎn)化關(guān)系（包括平移矩陣和旋轉(zhuǎn)矩陣等），可以獲得一條通過圖片像素點(diǎn)的直線。從攝像機(jī)獲取的被調(diào)制的條紋圖像解相后，把相位灰度圖分成一系列的灰度線，從攝像機(jī)的灰度線可以反算求得投影儀對(duì)應(yīng)的垂直平面。CCD 相機(jī)

40、的像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的直線和投影儀相位的投射平面的交點(diǎn)，即為被測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。如圖所示。圖6 掃描成像結(jié)構(gòu)原理圖目前,實(shí)時(shí)三維測(cè)量系統(tǒng)的方案有非常多種,比較常用的系統(tǒng)有:基于ARM的處理系統(tǒng)、基于DSP的處理系統(tǒng)和基于FPGA的處理系統(tǒng)。ARM的主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在控制方面,其事務(wù)管理功能非常強(qiáng)大,可以用來跑界面以及應(yīng)用程序等;DSP的優(yōu)勢(shì)主要是處理速度非常快和數(shù)據(jù)處理能力非常強(qiáng)大,所以大部分用來進(jìn)行加密和解密、調(diào)制解調(diào)等計(jì)算數(shù)據(jù);而FPGA可以反復(fù)進(jìn)行編程操作,靈活性非常強(qiáng),尤其是當(dāng)電路的改動(dòng)比較少時(shí),FPGA的現(xiàn)場(chǎng)可編程的優(yōu)勢(shì)就更加的明顯,因此可以充分地利用FPGA的這一特點(diǎn)來進(jìn)行電子設(shè)計(jì)幵發(fā)和系統(tǒng)的維

41、護(hù)。由于FPGA自帶豐富的片內(nèi)資源,甚至有DSP和單片機(jī)的軟核,所以一般用FPGA就可以實(shí)現(xiàn)DSP和單片機(jī)所實(shí)現(xiàn)的功能。結(jié)合三種測(cè)量系統(tǒng)的優(yōu)劣勢(shì),經(jīng)過綜合考慮本項(xiàng)目中的要求,于是本系統(tǒng)暫定基于FPGA的處理系統(tǒng)。圖7 基于FPGA的三維測(cè)量系統(tǒng)框圖圖8 三維掃描檢測(cè)單機(jī)系統(tǒng)硬件構(gòu)成開發(fā)基于多三維測(cè)量機(jī)的分布式列量陣列系統(tǒng)。研究多個(gè)三維測(cè)量機(jī)的分布規(guī)劃方法，提出多機(jī)并聯(lián)的聯(lián)合標(biāo)定方法，實(shí)現(xiàn)任意尺寸的在線并聯(lián)測(cè)量系統(tǒng)。中小型測(cè)量物體可以采用回轉(zhuǎn)式的測(cè)量平臺(tái)進(jìn)行測(cè)量，即單機(jī)多次的測(cè)量。對(duì)于大、超大工部件，由于受到尺寸制約，通常沒有滿足尺寸要求的回轉(zhuǎn)平臺(tái)，并且在裝配現(xiàn)場(chǎng)也不能夠?qū)ぜM(jìn)行位移操作。采用

42、分布式的測(cè)量方法基本步驟如下：圖9 分布式三維測(cè)量系統(tǒng)根據(jù)待測(cè)零件的三維CAD模型，以及所選用的三維測(cè)量?jī)x的規(guī)格，利用計(jì)算機(jī)輔助模擬多三維測(cè)量?jī)x測(cè)量覆蓋范圍，優(yōu)化多三維測(cè)量?jī)x的空間布局，在保證完全覆蓋待測(cè)工件的同時(shí)，盡可能的減小空間覆蓋冗余，以便達(dá)到減少測(cè)量成本，提高測(cè)量效率的目的，按照規(guī)劃搭建測(cè)量平臺(tái)，同時(shí)對(duì)多機(jī)位進(jìn)行單機(jī)標(biāo)定，以及聯(lián)合標(biāo)定。研發(fā)面向裝配過程的CAD模型處理優(yōu)化方法及策略。針對(duì)裝配現(xiàn)場(chǎng)的裝配和測(cè)量要求，自適應(yīng)的優(yōu)化處理CAD模型圖紙，智能提供CAD模型的關(guān)聯(lián)信息。其主要步驟：根據(jù)裝備現(xiàn)場(chǎng)工裝進(jìn)程，檢索裝配過程所需的CAD模型與圖紙，分析裝配和測(cè)量要求，對(duì)CAD模型信息按照重要

43、性等級(jí)分類，建立索引，關(guān)聯(lián)相關(guān)CAD模型信息，建立CAD模型信息互聯(lián)數(shù)據(jù)庫。點(diǎn)云匹配與匹配結(jié)果投影。根據(jù)所提出的點(diǎn)云與CAD模型匹配算法，將點(diǎn)云與CAD模型由粗匹配到精匹配，最后將匹配結(jié)果通過投影等方法智能提供個(gè)現(xiàn)場(chǎng)安裝工人或安裝機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)大型復(fù)雜零件標(biāo)示系統(tǒng)。通過以上第1）和2）的實(shí)現(xiàn)，首先將采集到的點(diǎn)云進(jìn)行多機(jī)粗匹配，然后確定工件點(diǎn)云與CAD的確定位置關(guān)系，最后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)零件表面結(jié)構(gòu)信息，反求投影圖像，最終將零件標(biāo)示信息直接投影到零件表面。圖10 零件標(biāo)示的點(diǎn)云匹配過程3. 自動(dòng)裝配系統(tǒng)研究以及產(chǎn)業(yè)化（1）研究?jī)?nèi)容1）建立高精度視覺系統(tǒng)，針對(duì)機(jī)器人在裝配大部件生產(chǎn)過程中，充分利用機(jī)器人工作

44、環(huán)境和裝配零件的先驗(yàn)知識(shí)，研究具有良好工作效率和穩(wěn)定性的機(jī)器視覺自主裝配系統(tǒng)，從而有助于機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主裝配。2）建立力控制裝配開發(fā)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)機(jī)器人軸孔裝配柔順控制研究平臺(tái)研究。研究當(dāng)機(jī)器人末端固定軸碰到安裝孔周圍的倒角時(shí), 通過分析機(jī)器人末端六維腕力傳感器的反饋數(shù)據(jù),計(jì)算出孔的柔順方向中心；并研究根據(jù)獲得的柔順方向中心采用合適的控制策略，從而實(shí)現(xiàn)軸孔的成功裝配。3)研究基于多傳感器信息融合的智能裝配系統(tǒng)，機(jī)器人自主裝配過程中，只依靠單一傳感器的信息，無法獲得足夠精確的信息。因此需要研究在機(jī)器人上加裝多種傳感器信息并建立其融合模型，從而利于機(jī)器人能獲得更加精確信息并通過相應(yīng)的控制算法，實(shí)現(xiàn)機(jī)

45、器人自主裝配。（2）關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新1）機(jī)器視覺的裝配技術(shù)關(guān)鍵在于機(jī)器視覺識(shí)別定位的精度以及裝配系統(tǒng)協(xié)調(diào)動(dòng)作的一致性，因此在此過程中需要研究一套高精度的機(jī)器視覺裝配系統(tǒng)，本課題研究一種基于3D測(cè)量技術(shù)的機(jī)器視覺系統(tǒng)，同時(shí)為了滿足實(shí)時(shí)性研究出一套高性能的實(shí)時(shí)機(jī)器視覺計(jì)算方法。2）基于力傳感器軸孔裝配的關(guān)鍵在于插孔前的尋孔準(zhǔn)備階段和插孔過程的位姿調(diào)整階段，在此過程中需要根據(jù)力的大小和方向，獲得當(dāng)前機(jī)器人執(zhí)行端所處的狀態(tài)，在此過程中由于數(shù)學(xué)模型不容易建立，所以采用機(jī)器人學(xué)習(xí)建立出力信息和孔徑位置的關(guān)系模型。3）研究基于機(jī)器視覺和力傳感器并結(jié)合3D測(cè)量距離信息，建立出針對(duì)機(jī)器人自主精確定位裝配的多傳感器

46、信息融合模型，并在此過程中提出新的智能裝配技術(shù)。（3）自動(dòng)裝配系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)及產(chǎn)業(yè)化1）搭建機(jī)器人自主裝配硬件平臺(tái)，機(jī)器人選用ABB公司的機(jī)器人，并在機(jī)器人操作端加裝力矩傳感器、高精度攝像頭以及3D測(cè)量系統(tǒng)。 圖11 機(jī)器人自主裝配系統(tǒng)2）在機(jī)器人安裝高精度的攝像頭，并構(gòu)建3D測(cè)量系統(tǒng)，使機(jī)器人能夠快速的根據(jù)大部件表面特征進(jìn)行定位，并能進(jìn)行精確定位。使用攝影測(cè)量學(xué)進(jìn)行3D位置辨認(rèn)。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)合來自幾臺(tái)攝像機(jī)系統(tǒng)的信息，以極其高的精確度和速度確定任何空間內(nèi)大件物體的位置。它的功能包括識(shí)別整體的大部件裝配面，機(jī)器人可以借助視覺以六個(gè)自由度辨認(rèn)某一位置的各種變量。 圖12 3D位置辨認(rèn)系統(tǒng) 構(gòu)建3D結(jié)

47、構(gòu)光測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)精確的3D位置及形狀匹配，從而在能使機(jī)器人自主準(zhǔn)確的接近裝配點(diǎn)，并在裝配過程中通過結(jié)合獲得的力矩傳感器信息，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自主裝配。 圖13 3D測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng)適用于操作距離從1500mm到100mm，可用作多傳感器系統(tǒng)，高達(dá)0.01mm的測(cè)量準(zhǔn)確度，緊密的構(gòu)造形式，因而容易組合到機(jī)器人中去。在進(jìn)行機(jī)器視覺處理過程中，選擇中值濾波算法對(duì)采集圖進(jìn)行平滑處理，利用最優(yōu)化閾值分割算法進(jìn)行圖像分割，利用基于二值化圖連通域的邊緣檢測(cè)方法，既利用了閾值分割的結(jié)果，避免了對(duì)大量非目標(biāo)區(qū)域的邊緣檢測(cè)，又提高了檢測(cè)的速度。同時(shí)在算法實(shí)現(xiàn)過程處理矩陣運(yùn)算時(shí)，利用GPU并行技術(shù)從而提高算法的實(shí)時(shí)性，

48、滿足實(shí)時(shí)裝配的要求。3）針對(duì)機(jī)器人建立了一個(gè)相對(duì)開放的機(jī)器人力柔順控制平臺(tái)，當(dāng)機(jī)器人末端固定軸碰到孔周圍的倒角時(shí),通過程序分析機(jī)器人末端六維腕力傳感器的反饋數(shù)據(jù),進(jìn)而判斷孔的柔順中心方向。利用運(yùn)動(dòng)學(xué)反解方程計(jì)算機(jī)器人下一步執(zhí)行動(dòng)作的各關(guān)節(jié)電機(jī)角度,不斷調(diào)整機(jī)器人位姿,使軸可以順利插入到孔中。 圖14 力裝配示意圖 在裝配過程中通過利用貝葉斯優(yōu)化方法對(duì)裝配過程中的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，從而機(jī)器人裝配的效果接近最佳。4）在裝配過程中，把機(jī)器人上的視覺信息和力信息結(jié)合起來，從而能得到更精確的裝配位置信息和狀態(tài)，采用支持向量機(jī)方法對(duì)這兩方面信息進(jìn)行融合。首先，通過一些樣本數(shù)據(jù)利用支持向量機(jī)方法通過多次訓(xùn)練得到

49、融合模型，然后可通過融合模型對(duì)力信息和視覺信息進(jìn)行融合并指導(dǎo)裝配過程，在裝配中設(shè)計(jì)裝配效果的評(píng)估模型，若利用訓(xùn)練好的融合模型的效果不好，可對(duì)融合模型進(jìn)行在線更新。4.自主檢測(cè)系統(tǒng)研究以及產(chǎn)業(yè)化（1）研究?jī)?nèi)容無論在產(chǎn)品生產(chǎn)階段還是投入運(yùn)行后，大型設(shè)備的檢測(cè)都至關(guān)重要。各類鉚接件，焊接件的疲勞檢測(cè)都關(guān)乎到產(chǎn)品的安全問題，應(yīng)當(dāng)盡早的發(fā)現(xiàn)這些損壞。然而傳統(tǒng)人工檢測(cè)存在著人為誤差、效率低下和人力成本高的問題。本研究旨在開發(fā)一種搭載裂縫檢測(cè)設(shè)備的爬行機(jī)器人，以代替人工完成大型設(shè)備產(chǎn)品的檢測(cè)工作。具體內(nèi)容包括：檢測(cè)機(jī)器人的開發(fā)研發(fā)一種低成本爬行機(jī)器人，包括爬行機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)研發(fā)和機(jī)載電渦流探測(cè)器系統(tǒng)的開發(fā)

50、，和檢測(cè)使其能夠在大部件上自主爬行移動(dòng)并執(zhí)行檢測(cè)任務(wù)。檢測(cè)機(jī)器人的自主導(dǎo)航研究爬行機(jī)器人在大部件上的自主移動(dòng)和導(dǎo)航，包括自主姿態(tài)調(diào)整與導(dǎo)航，和基于給定檢測(cè)目標(biāo)的TSP路徑規(guī)劃問題。檢測(cè)信號(hào)的處理研究基于電渦流信號(hào)的無損檢測(cè)信號(hào)處理算法，并在相應(yīng)的爬行機(jī)器人計(jì)算平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)處理算法。（2）關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新1）開發(fā)一種穩(wěn)定、自平衡、輕量級(jí)的雙足爬行機(jī)器人，使其能夠滿足攀爬復(fù)雜形面的功能。2）根據(jù)CAD數(shù)據(jù)提出一種Find-Crawler-TSP算法，給機(jī)器人導(dǎo)航提供一種最優(yōu)化的執(zhí)行路徑。（3）自主檢測(cè)系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)及產(chǎn)業(yè)化1）研發(fā)一種能夠在機(jī)體表面爬行的攀爬機(jī)器人。采用TI2400系列DSP作為運(yùn)動(dòng)控制

51、芯片，直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械足各個(gè)關(guān)節(jié)，搭載板載觸覺壓力傳感器用于吸盤控制。首先開發(fā)機(jī)器人的機(jī)械本體。所設(shè)計(jì)的爬行機(jī)器人是由一種欠驅(qū)動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的平衡系統(tǒng)。它有兩個(gè)足部機(jī)構(gòu)支持，足底的吸盤結(jié)構(gòu)可以使得機(jī)器人能夠在較光滑的表面上行走。控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)采用TI TMS320LF2407 DSP芯片。每個(gè)足都有三格關(guān)節(jié)通過直流伺服電機(jī)控制。開發(fā)其傳感系統(tǒng)。板載的觸覺和壓力傳感器可以檢測(cè)吸盤的壓力，以反饋給控制系統(tǒng)。所涉及的爬行機(jī)器人重量約在450克左右，高90mm，寬50mm，如圖15所示。圖15 爬行機(jī)器人樣機(jī)2）開發(fā)基于電渦流傳感器的裂縫檢測(cè)裝置。采用Flat Geometry

52、Remote Field Eddy Current (FG-RFEC)技術(shù)作為檢測(cè)探針。開發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)，并肩數(shù)據(jù)處理算法在機(jī)器人板載芯片上實(shí)現(xiàn)。下圖左圖所示的是EDI方法的原理示意圖。它主要由有兩個(gè)線圈構(gòu)成。主線圈，也叫做驅(qū)動(dòng)線圈，將電渦流信號(hào)發(fā)射給待測(cè)件，接收線圈將檢測(cè)到相應(yīng)的渦流信號(hào)。當(dāng)有裂紋時(shí)，這個(gè)接收信號(hào)會(huì)發(fā)生擾動(dòng)，從而可以判斷是否有內(nèi)部損傷。根據(jù)該原理，設(shè)計(jì)開發(fā)體積重量小的電渦流傳感器，以便安裝到爬行機(jī)器人上。圖16 FG-RFEC工作原理與實(shí)物圖3）研究攀爬機(jī)器人的路徑規(guī)劃算法。首先根據(jù)待測(cè)位置將規(guī)劃問題模型化為TSP問題，利用圖方法分割并確定線段順序，然后進(jìn)一步確定最

53、短路勁。在Stein&Wagner的Find-MBTSP算法的基礎(chǔ)上，考慮到本項(xiàng)目的應(yīng)用背景，將其做如下改進(jìn)：將S&W算法中的不完全圖的假設(shè)改為完全圖，將路徑分割，分為若干子部進(jìn)行途徑規(guī)劃，減小計(jì)算的復(fù)雜度。最后在得到最優(yōu)路徑后，將路徑與工件實(shí)際地形匹配，生產(chǎn)導(dǎo)航路線，由機(jī)器人自控制進(jìn)行零件的檢測(cè)。圖17 爬行機(jī)器人工作路徑確定及優(yōu)化四、項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)本項(xiàng)目預(yù)期獲授權(quán)發(fā)明專利5項(xiàng)、實(shí)用新型專利10項(xiàng)、國(guó)際專利3項(xiàng)；參與制定行業(yè)與企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)；預(yù)計(jì)發(fā)表SCI和EI收錄論文30篇。撰寫專業(yè)著作2部；形成產(chǎn)業(yè)新產(chǎn)品5種；培養(yǎng)高端研發(fā)和技術(shù)人才50余人，其中博士后10余人。本項(xiàng)目的實(shí)施將推進(jìn)全國(guó)、廣東省

54、以及深圳市機(jī)器人技術(shù)，并形成一批具有一定規(guī)模集機(jī)器人設(shè)計(jì)、開發(fā)和生產(chǎn)的高新技術(shù)企業(yè)，從而推動(dòng)深圳市機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并作為深圳市經(jīng)濟(jì)發(fā)展新的增長(zhǎng)點(diǎn)，促進(jìn)深圳市經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在本項(xiàng)目的開發(fā)過程中，主要研究重型裝備制造機(jī)器人，包括航空航天裝配機(jī)器人， 高鐵裝配機(jī)器人和大型機(jī)電設(shè)備的總裝機(jī)器人，系統(tǒng)的研發(fā)和產(chǎn)品化。主要的研究?jī)?nèi)容包括：自動(dòng)高精度對(duì)接系統(tǒng)，復(fù)雜零件標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，自動(dòng)裝配系統(tǒng)和自主檢測(cè)系統(tǒng)。經(jīng)濟(jì)目標(biāo)：在實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)突破的基礎(chǔ)上，通過研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的前沿技術(shù)與產(chǎn)品原型，促進(jìn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。針對(duì)自動(dòng)高精度對(duì)接系統(tǒng)，復(fù)雜零件標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，自動(dòng)裝配系統(tǒng)和自主檢測(cè)系統(tǒng)這四方面內(nèi)容，提取出

55、核心技術(shù)，可用于相關(guān)的自動(dòng)化生產(chǎn)當(dāng)中，推動(dòng)深圳市企業(yè)的技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步。項(xiàng)目執(zhí)行期內(nèi)將輻射企業(yè)20家以上，利用擬成立的深圳市機(jī)器人研究院平臺(tái)與國(guó)內(nèi)眾為興、固高、富士康、福士、銀星、華數(shù)、大族、配天、佳士、億和、日東、雷柏、萊恩、新松、ABB中國(guó)機(jī)器人事業(yè)部進(jìn)行項(xiàng)目和技術(shù)合作。力爭(zhēng)5年項(xiàng)目期到2020年，建成“創(chuàng)新要素對(duì)接平臺(tái)、科技成果轉(zhuǎn)化平臺(tái)、科技企業(yè)信息平臺(tái)、產(chǎn)業(yè)配套協(xié)作平臺(tái)、高端人才交流平臺(tái)”平臺(tái)，與2-3家單位建立戰(zhàn)略性合作關(guān)系并孵化高技術(shù)企業(yè)。創(chuàng)新載體建設(shè)：打造機(jī)器人前沿技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，依托深圳市機(jī)器人研究院，在研究院的平臺(tái)上，分別針對(duì)自動(dòng)高精度對(duì)接系統(tǒng)，復(fù)雜零件標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，自動(dòng)裝配系統(tǒng)和自

56、主檢測(cè)系統(tǒng)方向，建立相關(guān)的深圳市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)而申報(bào)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。同時(shí)，針對(duì)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化的需求建立深圳市工程中心，協(xié)助深圳市已有高科技企業(yè)對(duì)機(jī)器人技術(shù)的需求轉(zhuǎn)化工作。通過重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和工程中心，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化與具體產(chǎn)品原型的開發(fā)，并建立相關(guān)的公共技術(shù)服務(wù)平臺(tái)。共性關(guān)鍵技術(shù)： 本項(xiàng)目的開展解決目前深圳先進(jìn)制造及機(jī)器人產(chǎn)業(yè)、戰(zhàn)略新型產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)難題，提升深圳市產(chǎn)業(yè)發(fā)展。社會(huì)效益：集群式推動(dòng)機(jī)器人及智能設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，努力建成世界知名的機(jī)器人及智能設(shè)備產(chǎn)業(yè)基地和先進(jìn)制造的先鋒地，增強(qiáng)深圳市先進(jìn)制造業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，培育未來經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn),團(tuán)隊(duì)將以工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的孕育、形成過程為前提,以技

57、術(shù)推力、需求拉力、發(fā)展模式、產(chǎn)業(yè)政策、產(chǎn)業(yè)組織等技術(shù)經(jīng)濟(jì)要素為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人技術(shù)研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化的過程中，體現(xiàn)社會(huì)效益，集群式推動(dòng)機(jī)器人及智能設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，努力建成世界知名的機(jī)器人及智能設(shè)備產(chǎn)業(yè)基地和先進(jìn)制造的先鋒地，增強(qiáng)深圳市先進(jìn)制造業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，培育未來經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。人才培養(yǎng)：除了碩博研究生培養(yǎng)，還將重點(diǎn)推進(jìn)士后人才工作站的建設(shè)、高級(jí)技工人才培訓(xùn)等工作。形成機(jī)器人與智能系統(tǒng)相關(guān)的優(yōu)秀學(xué)術(shù)團(tuán)體和人才培養(yǎng)基地，為深圳市產(chǎn)業(yè)界和研究機(jī)構(gòu)輸出/培養(yǎng)的高端專業(yè)技術(shù)人才和高級(jí)技工人才。研發(fā)團(tuán)隊(duì)：世界知名院士和教授以顧問形式出現(xiàn)在團(tuán)隊(duì)成員中。團(tuán)隊(duì)將積極整合利用在機(jī)器人領(lǐng)域中的國(guó)際著名教授組成的專家顧問資

58、源，充分發(fā)揮專家顧問高層次智力優(yōu)勢(shì)，為整個(gè)團(tuán)隊(duì)的重大決策和整體發(fā)展方向切實(shí)提供高端決策咨詢、發(fā)展對(duì)策建議，并通過專家顧問引進(jìn)了一批投資規(guī)模大、輻射帶動(dòng)力強(qiáng)的重大項(xiàng)目，為促進(jìn)深圳市在機(jī)器人相關(guān)的社會(huì)效益跨越式、躍升型發(fā)展提供高端智力支撐。團(tuán)隊(duì)將特聘國(guó)際著名談自忠教授（美國(guó)華盛頓大學(xué)，IEEE Fellow，國(guó)際機(jī)器人學(xué)會(huì)前主席）、小菅一弘教授 (IEEE Fellow，國(guó)際機(jī)器人學(xué)會(huì)主席)、Martin Buss 教授(慕尼黑工業(yè)大學(xué)教授)、MeyyaMeyyappan研究員(美國(guó)國(guó)家航空航天局資深科學(xué)家)、Ari Requicha教授（美國(guó)南加州大學(xué)教授）、Masayoshi Tomizuka

59、教授（美國(guó)加州伯克利分校）、曲道奎研究員 (沈陽新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司總裁)、王天然教授（中國(guó)工程院院士）、Bradley Nelson教授（蘇黎士聯(lián)邦理工學(xué)院教授）和福田敏男教授（IEEE Region 10 Director，IEEE Fellow）等多名國(guó)際級(jí)知名專家、學(xué)者擔(dān)任團(tuán)隊(duì)的高端決策咨詢與技術(shù)指導(dǎo)專家。專家團(tuán)隊(duì)將圍繞深圳是機(jī)器人在產(chǎn)業(yè)發(fā)展總體思路、戰(zhàn)略舉措等方面開展課題研究，推動(dòng)國(guó)際研發(fā)技術(shù)發(fā)展方向與深圳市的實(shí)踐緊密結(jié)合，圍繞產(chǎn)業(yè)支撐、高新技術(shù)信息化、生物醫(yī)療產(chǎn)業(yè)等重要規(guī)劃、重點(diǎn)項(xiàng)目考察調(diào)研、規(guī)劃論證，提出高水平?jīng)Q策參考建議。此外，通過高端專家團(tuán)隊(duì)牽線搭橋，團(tuán)隊(duì)將與國(guó)際機(jī)頂

60、尖的機(jī)器人研發(fā)團(tuán)隊(duì)以及著名企業(yè)深入對(duì)接，為深圳打造千億級(jí)的機(jī)器人相關(guān)產(chǎn)業(yè)。五、項(xiàng)目實(shí)施方案本項(xiàng)目將依托深圳市智能機(jī)器人研究院，利用3-5年時(shí)間建成全球知名、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)突出的“中國(guó)重型裝備制造機(jī)器人研發(fā)基地”。創(chuàng)建及研發(fā)出世界先進(jìn)并適合深圳市機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機(jī)器人技術(shù)，從而使深圳市建立中國(guó)機(jī)器人創(chuàng)新平臺(tái)，形成中國(guó)機(jī)器人新技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地。本項(xiàng)目具體由所依托的深圳智能機(jī)器人研究院負(fù)責(zé)組織實(shí)施，其基本組織形式如下：研究經(jīng)費(fèi)統(tǒng)一由團(tuán)隊(duì)帶頭人調(diào)度，團(tuán)隊(duì)帶頭人對(duì)整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)度進(jìn)行監(jiān)管、對(duì)項(xiàng)目執(zhí)行過程進(jìn)行協(xié)調(diào)和綜合集成；主要由陳和平教授、明愛國(guó)教授、潘增喜教授和張弛博士為主研制。本項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化平臺(tái)：整個(gè)