仿人機(jī)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(xiàng)目名稱機(jī)器人是增進(jìn)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(jī)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(xiàng)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(diǎn)問題，發(fā)明了：1)采用新型彈性驅(qū)動關(guān)節(jié)的腿足機(jī)器人和高能效控制措施，研制的國內(nèi)首臺電機(jī)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(yùn)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(jì)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(jī)器人系統(tǒng)。項(xiàng)目獲得授權(quán)發(fā)明專利53項(xiàng)，其中美國專利1項(xiàng)，科技部專家組認(rèn)定所研制仿人機(jī)了機(jī)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(jī)器人、無軌自然搬運(yùn)機(jī)器人等產(chǎn)品，實(shí)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(jìn)步一等獎。機(jī)器人技術(shù)及系統(tǒng)作為戰(zhàn)略性高新技術(shù)是增進(jìn)我國從制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的重要技術(shù)抓手，是《中國制造2025》十大重點(diǎn)領(lǐng)域之一。為推廣應(yīng)用帶來極大概束。作為機(jī)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(jī)器人技術(shù)和產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)作用。本項(xiàng)目面向機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用瓶頸，以仿人機(jī)器切需要攻克的腿足運(yùn)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(jī)器人連桿傳動機(jī)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(rèn)知與實(shí)時(shí)定位技術(shù)。針對機(jī)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(xiàng)目獲得授權(quán)發(fā)明專利53項(xiàng)(美國專利1項(xiàng));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(jī)器人系統(tǒng)，科技部專家組驗(yàn)收認(rèn)定“獲得了突破無軌自主巡檢機(jī)器人已覆蓋全國21個(gè)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(jià)(1)2023年2月科技部組織的工業(yè)控制技術(shù)國家重點(diǎn)試驗(yàn)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(jī)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(jī)器人運(yùn)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(jì)措施用于太空探索，將會在衛(wèi)星全局定位系統(tǒng)失效時(shí)尤其有價(jià)值”請團(tuán)體論文，指出申請人團(tuán)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(jī)器人(2)2023年11月26日，李貽斌、葛運(yùn)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(jī)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(jī)互動全球技術(shù)評估。(1)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人受邀在多種學(xué)術(shù)會議上進(jìn)行演講匯報(bào)，包括：(2)組織了2023年第18屆國際爬行與行走機(jī)器人以及移動機(jī)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(jià)本項(xiàng)目成果成功在國家電網(wǎng)下屬各省企業(yè)、杭叉集團(tuán)、巨星集團(tuán)、人人集團(tuán)等1、巡檢機(jī)器人顧客：杭州市電力局2023年開始使用巡檢機(jī)器人，認(rèn)為該產(chǎn)品可及時(shí)、敏銳的發(fā)現(xiàn)設(shè)備的內(nèi)部熱缺陷、外部機(jī)械或電氣問題，為運(yùn)行人員提供事2、AGV顧客：華為南方工廠、東芝信息機(jī)器(杭州)有限企業(yè)、杭叉集團(tuán)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(tuán)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(xiàng)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(xiàng)目關(guān)鍵專利，由浙江國自機(jī)器人技術(shù)有限企業(yè)研制的變電站智能巡檢機(jī)器人在國家用，合計(jì)銷售超200臺，采用“一機(jī)多站”的先進(jìn)運(yùn)維模式，覆蓋全國21個(gè)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(yùn)的推廣應(yīng)用：基于本項(xiàng)目關(guān)鍵專利，由浙江大學(xué)合作企業(yè)杭州南江機(jī)器人股份有限企業(yè)開發(fā)等單位應(yīng)用，合計(jì)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(shí)現(xiàn)“機(jī)器換人”和“智能制造”的推廣應(yīng)用：基于本項(xiàng)目關(guān)鍵專利，由浙江國自機(jī)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(tuán)美工刀和折疊刀生產(chǎn)工廠、人人集團(tuán)點(diǎn)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(yùn)送、倉儲、分揀、包裝、裝卸等環(huán)節(jié)名稱應(yīng)用起始時(shí)間應(yīng)用效果限企業(yè)1、仿生腿足高能效迅速穩(wěn)定運(yùn)動技術(shù)2、復(fù)雜環(huán)境建模認(rèn)知與實(shí)時(shí)定位技術(shù)穩(wěn)定運(yùn)動技術(shù)研制成功國內(nèi)首臺電機(jī)驅(qū)動四足仿生應(yīng)用復(fù)雜環(huán)境建模認(rèn)知與實(shí)時(shí)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(rèn)知建技術(shù)。高壓電纜隧道巡檢機(jī)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(rèn)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(bào)警、定日鏡定期清洗浙江省電力2023年6月復(fù)雜環(huán)境認(rèn)知建模與自然定位導(dǎo)航技術(shù)檢、自動報(bào)警、監(jiān)控錄像、數(shù)據(jù)查詢和報(bào)表打印、數(shù)據(jù)分析等任務(wù)。人人集團(tuán)2023年9月1、復(fù)雜環(huán)境認(rèn)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(jī)、自動組裝機(jī)、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(diǎn)煙個(gè)，投運(yùn)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(rèn)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(shí)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(rèn)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(shí)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(rèn)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(shí)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(rèn)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(shí)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(rèn)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(shí)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(xì)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(jī)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(diǎn)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(shí)時(shí)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(jī)器人團(tuán)體的關(guān)鍵組員；完畢人鄭洪波為浙江國自機(jī)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(jī)器人團(tuán)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(jī)器人團(tuán)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(xiàng)目各重要完畢人長期合作，共同承擔(dān)了國家863計(jì)劃項(xiàng)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(diǎn)科技創(chuàng)新團(tuán)體(2023R50014)。推廣項(xiàng)目成果，獲得1項(xiàng)授權(quán)美國專項(xiàng)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(diǎn)一的基礎(chǔ)上，于2023-2023年期間合作研制了國內(nèi)首套電機(jī)驅(qū)動可高能效跳躍的單腿機(jī)器人和雙足由重要完畢人鄭洪波深入開展了移動機(jī)器人產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，研制