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"智能機器人"重點(diǎn)專(zhuān)項2018年度項目申報指南征求建議
日期:2018-02-10
來(lái)源:財政資金申請
作者:Reinovo
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根據《國務(wù)院關(guān)于改進(jìn)加強中央財政科研項目和資金管理的若干意見(jiàn)》(國發(fā)〔2014〕11號)、《國務(wù)院關(guān)于深化中央財政科技計劃(專(zhuān)項、基金等)管理改革方案的通知》(國發(fā)〔2014〕64號)、《科技部 財政部關(guān)于印發(fā)國家重點(diǎn)研發(fā)計劃管理暫行辦法的通知》(國科發(fā)資〔2017〕152號)、《科技部辦公廳關(guān)于印發(fā)國家重點(diǎn)研發(fā)計劃重點(diǎn)專(zhuān)項項目立項管理工作流程的通知》(國科辦資〔2016〕6號)等文件要求,現將國家重點(diǎn)研發(fā)計劃高新領(lǐng)域2個(gè)重點(diǎn)專(zhuān)項2018年度項目申報指南建議(見(jiàn)附件)向社會(huì )征求意見(jiàn)。征求意見(jiàn)時(shí)間為2018年2月8日至2018年2月22日。

國家重點(diǎn)研發(fā)計劃相關(guān)重點(diǎn)專(zhuān)項的凝練布局和任務(wù)部署已經(jīng)戰略咨詢(xún)與綜合評審特邀委員會(huì )咨詢(xún)評議,國家科技計劃管理部際聯(lián)席會(huì )議研究審議,并報國務(wù)院批準。本次征求意見(jiàn)重點(diǎn)針對各專(zhuān)項指南方向提出的目標指標和相關(guān)內容的合理性、科學(xué)性、先進(jìn)性等方面聽(tīng)取各方意見(jiàn)??萍疾繉?huì )同有關(guān)部門(mén)、專(zhuān)業(yè)機構和專(zhuān)家,認真研究反饋意見(jiàn),修改完善相關(guān)重點(diǎn)專(zhuān)項的項目申報指南。征集到的意見(jiàn)將不再反饋和回復。


為落實(shí)《國家中長(cháng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規劃綱要( 2006— 2020 年)》、《國家創(chuàng )新驅動(dòng)發(fā)展戰略綱要》和《中國制造2025 》等規劃, 國家重點(diǎn)研發(fā)計劃啟動(dòng)實(shí)施“ 智能機器人” 重點(diǎn)專(zhuān)項。根據本重點(diǎn)專(zhuān)項實(shí)施方案的部署, 現發(fā)布2018 年度項目指南。

本重點(diǎn)專(zhuān)項總體目標是: 突破新型機構/材料/驅動(dòng)/傳感/ 控制與仿生、智能機器人學(xué)習與認知、人機自然交互與協(xié)作共融等重大基礎前沿技術(shù), 加強機器人與新一代信息技術(shù)的融合,為提升我國機器人智能水平進(jìn)行基礎前沿技術(shù)儲備; 建立互助協(xié)作型、人體行為增強型等新一代機器人驗證平臺, 搶占“ 新一代機器人” 的技術(shù)制高點(diǎn); 攻克高性能機器人核心零部件、機器人專(zhuān)用傳感器、機器人軟件、測試/安全與可靠性等共性關(guān)鍵技術(shù),提升國產(chǎn)機器人的國際競爭力; 攻克基于外部感知的機器人智能作業(yè)技術(shù)、新型工業(yè)機器人等關(guān)鍵技術(shù), 推進(jìn)國產(chǎn)工業(yè)機器人的產(chǎn)業(yè)化規模及創(chuàng )新應用領(lǐng)域; 突破服務(wù)機器人行為輔助技術(shù)、云端在線(xiàn)服務(wù)技術(shù)及平臺,創(chuàng )新服務(wù)領(lǐng)域和商業(yè)模式,培育服務(wù)機器人新興產(chǎn)業(yè); 攻克特殊環(huán)境服役機器人和醫療/康復機器人關(guān)鍵技術(shù),深化我國特種機器人的工程化應用。本重點(diǎn)專(zhuān)項協(xié)同標準體系建設、技術(shù)驗證平臺與系統建設、典型應用示范,加速推進(jìn)我國智能機器人技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

本重點(diǎn)專(zhuān)項按照“圍繞產(chǎn)業(yè)鏈部署創(chuàng )新鏈”的要求,從機器人基礎前沿技術(shù)、共性技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)與裝備、應用示范四個(gè)層次圍繞智能機器人基礎前沿技術(shù)、新一代機器人、關(guān)鍵共性技術(shù)、工業(yè)機器人、服務(wù)機器人、特種機器人六個(gè)方向部署實(shí)施。專(zhuān)項實(shí)施周期為5 年(2017—2021 年)。


1. 基礎前沿技術(shù)

1.1 仿靈長(cháng)類(lèi)高機動(dòng)運動(dòng)機器人

研究?jì)热荩好嫦蛞巴鈪擦值葟碗s環(huán)境自主移動(dòng)需求,研究足、踝、腿、脊椎、臂、爪等仿生機構和爆發(fā)式高功率密度驅動(dòng)技術(shù)、高機動(dòng)運動(dòng)控制方法等,研制仿靈長(cháng)類(lèi)機器人原理樣機,實(shí)現走、跑、跳、攀爬等多種運動(dòng)方式,開(kāi)展典型地形環(huán)境的實(shí)驗驗證。

考核指標:機器人自重≤100kg,具有兩足直立行走、四足行走和攀爬能力;最大運動(dòng)速度≥5km/h,跳躍高度≥0.5m,跳躍距離≥1m,攀爬垂直障礙高度≥0.8m,自然坡坡度≥30°;發(fā)表系列高水平論文,申請/獲得不少于10 項發(fā)明專(zhuān)利。

1.2 機器人新型復雜變構型機構設計理論與技術(shù)

研究?jì)热荩好嫦蛉哂嗳嵝宰冃?、模塊化自重構、剛軟耦合等機器人前沿技術(shù),研究具有環(huán)境自適應能力的可變形、冗余柔性、剛軟耦合結構設計理論和技術(shù), 研究相關(guān)機器人的建模、感知、規劃、控制技術(shù), 研制相應的機器人實(shí)驗樣機, 實(shí)現驗證。

考核指標:研制出具有10 種以上變形能力的模塊化自重構機器人、具有20 個(gè)自由度以上的高冗余柔性機器人、可抓取不少于10種外形材質(zhì)有顯著(zhù)差異物體的剛軟耦合多指靈巧手等3類(lèi)實(shí)驗樣機。至少有2 項先進(jìn)前沿技術(shù)實(shí)現首創(chuàng )或達到同類(lèi)技術(shù)的國際領(lǐng)先水平,并提供佐證材料;發(fā)表系列高水平論文,申請/獲得不少于10項發(fā)明專(zhuān)利。

1.3 機器人仿生感知與驅動(dòng)技術(shù)

研究?jì)热荩夯诜律?,研究新型可穿戴柔性傳感器陣列?研究基于生物細胞機理的類(lèi)生命視覺(jué)感知成像技術(shù)與器件實(shí)現; 研究基于生物細胞機理的類(lèi)生命驅動(dòng)技術(shù)與器件實(shí)現; 研制實(shí)驗樣機, 實(shí)現原理驗證及功能演示。

考核指標:可穿戴柔性傳感器陣列具有壓力與溫度感知功能, 集成度不低于每平方厘米100 個(gè), 單個(gè)傳感單元( 敏感區域) 尺寸小于60μm×60μm; 最小可檢測壓強<1Pa; 壓力響應時(shí)間< 50μs; 溫度檢測范圍-20~80℃, 檢測分辨率≤0.5℃ 。研制可見(jiàn)光和紅外2 類(lèi)類(lèi)生命視覺(jué)感知器件, 成像平面內目標姿態(tài)分辨率均優(yōu)于0.2Rad;類(lèi)生命紅外感知器件可在室溫下正常工作,成像光譜范圍900~1400nm 。所研制類(lèi)生命驅動(dòng)器器件,實(shí)現不少于3 種可控動(dòng)作。至少有2 項先進(jìn)前沿技術(shù)實(shí)現首創(chuàng )或達到同類(lèi)技術(shù)的國際領(lǐng)先水平,并提供佐證材料;發(fā)表系列高水平論文,申請/ 獲得不少于8 項發(fā)明專(zhuān)利。

1.4 機器人用新型精密減速器

研究?jì)热荩?有別于現有機器人RV 、諧波等減速器傳動(dòng)原理, 研究機器人用減速器新型傳動(dòng)原理、新型結構, 滿(mǎn)足機器人關(guān)節大減速比、高精度、高剛度、高效率、高可靠性的要求; 研制原理樣機, 與現有RV、諧波減速器進(jìn)行綜合性能對比測試, 實(shí)現工業(yè)機器人的應用驗證。

考核指標: 研制出至少3 種類(lèi)型新型原理減速器, 在相同減速比、相同輸出扭矩條件下,綜合性能達到或優(yōu)于現有RV 、諧波減速器性能水平, 在不少于5 自由度工業(yè)機器人上裝機驗證。至少有2 項先進(jìn)前沿技術(shù)實(shí)現首創(chuàng )或達到同類(lèi)技術(shù)的國際領(lǐng)先水平, 并提供佐證材料; 申請不少于5 項發(fā)明專(zhuān)利。

1.5 微納操作機器人技術(shù)與系統

研究?jì)热荩貉芯縼喖{米精度跨尺度驅動(dòng)機理與運動(dòng)控制技術(shù), 復雜環(huán)境下納米探針動(dòng)力學(xué)建模、寬頻域/低噪聲驅動(dòng)與傳感技術(shù)、多探針協(xié)調控制技術(shù)、多參數原位測試表征技術(shù), 納米探針復雜三維軌跡實(shí)時(shí)跟蹤與控制技術(shù), 微米尺度應變感知與流體負壓控制技術(shù); 研制微納操作機器人集成樣機系統, 結合典型需求開(kāi)展技術(shù)驗證。

考核指標:研制出基于光學(xué)顯微鏡、原子力顯微鏡(AFM)、掃描電鏡— 透射電鏡(SEM-TEM) 的3 種微/納米操作機器人?;诠鈱W(xué)顯微鏡的微操作機器人: 不少于8 個(gè)自由度, 定位精度優(yōu)于1μm, 力測量精度優(yōu)于10μN, 壓強控制精度優(yōu)于0.1Psi;基于A(yíng)FM 、SEM-TEM 的2 種納米操作機器人:不少于6 個(gè)自由度, 定位精度優(yōu)于2nm, 力測量精度優(yōu)于20pN, 力控制精度優(yōu)于50pN;面向細胞等生物活體、微納米器件操作等不少于5 類(lèi)典型操作開(kāi)展實(shí)驗驗證; 申請/獲得不少于5 項發(fā)明專(zhuān)利。

1.6 基于視覺(jué)的機器人環(huán)境建模與定位導航

研究?jì)热荩横槍ι?弱紋理、運動(dòng)模糊、光線(xiàn)變化、空曠區域、復雜動(dòng)態(tài)等室內外環(huán)境中機器人環(huán)境建模和定位導航, 研究基于視覺(jué)的語(yǔ)義級高精度地圖自動(dòng)構建和增量式自動(dòng)更新、魯棒定位與實(shí)時(shí)導航、動(dòng)態(tài)目標檢測與自主適應等技術(shù), 搭建機器人實(shí)驗平臺, 實(shí)現技術(shù)驗證與示范。

考核指標: 針對寫(xiě)字樓、商場(chǎng)、廠(chǎng)區、社區、廢墟等5 種以上、面積大于5000 平方米的典型室內外環(huán)境,機器人基于視覺(jué)構建三維地圖覆蓋度≥90% 、精度0.2m 以?xún)龋?識別柱、窗、門(mén)、標志牌、室內外固定設施等10 類(lèi)以上部件,準確率≥95%;在存在30m 以上長(cháng)通道/走廊/強光線(xiàn)/弱紋理情況的室內場(chǎng)景下,1km 行走測試平均實(shí)時(shí)定位精度優(yōu)于15cm;在存在光照變化、復雜動(dòng)態(tài)等情況的室外場(chǎng)景下,1km 行走測試平均實(shí)時(shí)定位精度優(yōu)于50cm;動(dòng)態(tài)環(huán)境下基于視覺(jué)避障成功率≥90% 。至少有2 項先進(jìn)前沿技術(shù)實(shí)現首創(chuàng )或達到同類(lèi)技術(shù)的國際領(lǐng)先水平, 并提供佐證材料; 發(fā)表系列高水平論文, 申請/獲得不少于10 項發(fā)明專(zhuān)利。

1.7 人— 機器人智能融合技術(shù)

研究?jì)热荩?針對人—機協(xié)作型新一代機器人所處環(huán)境和完成任務(wù)的復雜性、多變性、不確定性, 研究人在回路移動(dòng)、作業(yè)機器人的人機協(xié)作環(huán)境認知、行為優(yōu)化決策、自主學(xué)習、任務(wù)級指令交互等混合智能技術(shù), 研制機器人實(shí)驗平臺, 實(shí)現技術(shù)驗證與功能示范。

考核指標:構建不少于2 類(lèi)人機智能融合機器人實(shí)驗系統, 實(shí)現人在回路的機器人協(xié)同混合智能; 針對不少于5 種典型應用場(chǎng)景, 實(shí)現技術(shù)驗證與功能演示。至少有2 項先進(jìn)前沿技術(shù)實(shí)現首創(chuàng )或達到同類(lèi)技術(shù)的國際領(lǐng)先水平, 并提供佐證材料; 發(fā)表系列高水平論文, 申請/獲得不少于8 項發(fā)明專(zhuān)利。

1.8 多模態(tài)融合的機器人自然交互

研究?jì)热荩?研究自然語(yǔ)言、手勢、體勢、面部微表情等多模態(tài)融合的人機自然交互理論和方法, 研究機器人與人的交互關(guān)系模型、對基本社交準則的學(xué)習、交互意圖的識別方法, 實(shí)現多模態(tài)的機器人與人自然交互, 研制機器人實(shí)驗平臺, 實(shí)現技術(shù)驗證與功能示范。

考核指標: 面向機器人與人多模態(tài)融合自然交互, 構建不少于2 類(lèi)智能機器人實(shí)驗平臺; 實(shí)現自然語(yǔ)言、手勢、體勢和微表情的識別,識別正確率≥95% ,可基于多模態(tài)信息實(shí)現交互意圖理解; 針對5 種以上典型應用場(chǎng)景實(shí)現實(shí)驗驗證。至少有2 項先進(jìn)前沿技術(shù)實(shí)現首創(chuàng )或達到同類(lèi)技術(shù)的國際領(lǐng)先水平, 并提供佐證材料;發(fā)表系列高水平論文,申請/獲得不少于10 項發(fā)明專(zhuān)利。

1.9 互助型冗余靈巧作業(yè)機器人

研究?jì)热荩?研制具有輕量化、高精度、大負載自重比、可變剛度、安全性高、編程簡(jiǎn)單、易于使用等特征的互助型冗余靈巧作業(yè)機械臂系統,具備牽引示教、柔順力控作業(yè)、安全行為決策、人機友好交互等功能, 支持應用程序二次開(kāi)發(fā); 對整機功能與性能進(jìn)行綜合測試與驗證, 并面向典型應用開(kāi)展實(shí)驗驗證。

考核指標: 互助型冗余靈巧作業(yè)機器人不少于7 個(gè)自由度, 重量≤20kg, 工作半徑≥900mm, 負載能力≥7kg, 末端最大運動(dòng)速度≥1m/s,重復定位精度優(yōu)于±0.1mm;整臂碰撞檢測精度優(yōu)于10N 。面向不少于2個(gè)應用領(lǐng)域開(kāi)展實(shí)驗驗證。

1.10 穿戴式外肢體輔助作業(yè)機器人

研究?jì)热荩好嫦騿稳俗鳂I(yè)對輔助作業(yè)機械臂(穿戴式外肢體) 的需求, 開(kāi)展穿戴式外肢體機構設計、便攜式動(dòng)力源與高功率驅動(dòng)系統、人機混合系統動(dòng)力學(xué)建模、機械肢體的智能操控、機器人輔助作業(yè)策略等研究, 研制穿戴式輔助作業(yè)機器人系統, 實(shí)現復雜作業(yè)過(guò)程中機器人輔助操作、安全保護等功能, 開(kāi)展應用驗證。

考核指標: 研制出穿戴式輔助作業(yè)雙臂機器人系統, 總自重≤15kg ,具備支撐卸荷能力, 單臂主動(dòng)驅動(dòng)自由度不少于2 個(gè), 單臂最大出力150N ,重復定位精度優(yōu)于±0.5mm ,精細作業(yè)力控誤差<1N 。針對3 種以上典型作業(yè)場(chǎng)景開(kāi)展實(shí)驗驗證。


2. 共性技術(shù)

2.1 面向機器人應用的激光掃描測距儀

研究?jì)热荩横槍C器人環(huán)境建模、導航定位、姿態(tài)測量等任務(wù)對激光掃描測距傳感器的需求,研發(fā)低成本、可靠的單線(xiàn)、多線(xiàn)激光掃描測距儀,實(shí)現高精度高速解碼、跟蹤濾波、高精度深度感知。開(kāi)展單線(xiàn)激光測距儀、多線(xiàn)激光掃描測距儀工程化開(kāi)發(fā)和規?;茝V應用。

考核指標:?jiǎn)尉€(xiàn)激光掃描測距儀:水平測量角度≥270°,角分辨率≤0.25°,掃描頻率≥25Hz,測量距離≥70m,精度優(yōu)于±30mm,工作溫度-30~50℃;多線(xiàn)激光掃描測距儀:不少于16 線(xiàn),水平測量角度360°,水平角分辨率≤0.1°,垂直測量角度≥ 30°,垂直角分辨率≤2°,掃描頻率5~20Hz,測量距離≥100m, 精度優(yōu)于±20mm,工作溫度-10~60℃。實(shí)現激光測距儀推廣應用不低于2000 套。

有關(guān)說(shuō)明:由企業(yè)牽頭申報。

2.2 機器人六維力和觸覺(jué)傳感器

研究?jì)热荩横槍ξ覈鴻C器人產(chǎn)業(yè)對高精度、高可靠性、系列化力觸覺(jué)傳感器需求,研發(fā)六維力傳感器的新型結構、多維力信息的全方位提取和動(dòng)態(tài)解耦算法;研究仿生觸覺(jué)傳感器的制備、信號解耦、傳感器標定、觸視覺(jué)協(xié)同感知等技術(shù)。開(kāi)展力和觸覺(jué)傳感器工程化開(kāi)發(fā)和推廣應用。

考核指標:研制出不少于5 種型號六維力傳感器產(chǎn)品,力/力矩量程范圍±10N~±5000N/±0.2N·m~±350N·m,測量精度優(yōu)于5%F.S.(滿(mǎn)量程),其他指標達到或優(yōu)于國際同類(lèi)產(chǎn)品先進(jìn)水平, 提交第三方權威機構檢測報告,實(shí)現機器人典型作業(yè)的應用驗證, 實(shí)現推廣應用不少于200 臺套;研制觸覺(jué)傳感器, 傳感器單元厚度<1mm, 點(diǎn)陣密度不低于每平方厘米16 點(diǎn),全向彎折角度達90°,力覺(jué)測量范圍0~50N/cm2,測量精度優(yōu)于5%F.S.(滿(mǎn)量程), 響應時(shí)間≤90ms 。實(shí)現機器人典型應用驗證,實(shí)現推廣應用不少于200 套。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

2.3 面向工業(yè)機器人的三維視覺(jué)測量單元

研究?jì)热荩?研制面向工業(yè)機器人的大場(chǎng)景固定基座高精度三維視覺(jué)測量單元, 實(shí)現弱紋理材質(zhì)、混疊場(chǎng)景條件下工件的三維識別、測量和定位;研制面向機械臂手眼系統的三維視覺(jué)測量系統, 實(shí)現局部三維識別、關(guān)鍵尺寸高精度測量和定位。形成相應產(chǎn)品并實(shí)現推廣應用。

考核指標:大場(chǎng)景固定基座模式下,尺寸測量誤差≤0.1mm, 工件位置測量誤差≤0.1mm, 姿態(tài)測量誤差≤1°; 可同時(shí)識別的最大工件數量不低于5 個(gè), 三維工件識別速度≥5fps; 混疊復雜場(chǎng)景下,工件識別準確率≥95%; 手眼系統模式下,尺寸測量誤差≤0.05mm,工件位置測量誤差≤0.05mm,姿態(tài)測量誤差≤0.5°, 工件識別速度≥5fps,工件識別準確率≥97%。實(shí)現在工業(yè)機器人上推廣應用不少于200 套。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

2.4 面向服務(wù)機器人的三維視覺(jué)傳感器

研究?jì)热荩?研究雙目深度計算算法芯片化和結構光深度計算算法芯片化技術(shù), 研制面向服務(wù)機器人應用的低成本三維視覺(jué)傳感器, 實(shí)現室內外環(huán)境下高分辨率、高幀速的深度圖獲取, 同時(shí)具備嵌入式智能計算功能。開(kāi)展低成本工程化開(kāi)發(fā)和規?;茝V應用。

考核指標:三維傳感器深度圖輸出分辨率不低于1920×1080, 幀速≥30fps; 室內測量距離0.3~8m,深度測量相對精度最優(yōu)達到1mm;室外測量距離0.4~30m,相對深度測量精度達到距離的5% 。實(shí)現在服務(wù)機器人上推廣應用不少于1 萬(wàn)臺。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

2.5 工業(yè)機器人中間件應用平臺

研究?jì)热荩?研制面向工業(yè)機器人的中間件和應用框架, 提出機器人中間件設計規范, 制定機器人組件及數據交互建模與封裝規范, 實(shí)現基于網(wǎng)絡(luò )的設備和模塊間數據交互管理、面向分布式實(shí)時(shí)應用的數據分發(fā)服務(wù)、靈活集成第三方功能庫和應用的機制等功能; 構建基于模塊化的工業(yè)機器人組件平臺, 實(shí)現在工業(yè)機器人系統上的應用驗證。

考核指標: 提供支持不少于2 種主流硬件架構、2 種主流操作系統的中間件和應用框架; 支持微秒級本地任務(wù)調度及毫秒級分布式任務(wù)調度; 支持面向分布式實(shí)時(shí)應用的數據分發(fā)服務(wù); 支持不少于10 種通用組件、不少于10 種應用組件; 支持可視化編程環(huán)境。在不少于3 家機器人企業(yè)、6 類(lèi)工業(yè)機器人產(chǎn)品上進(jìn)行應用驗證。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

2.6 工業(yè)機器人云平臺

研究?jì)热荩?研制面向工業(yè)機器人的混合云平臺, 實(shí)現工業(yè)機器人網(wǎng)絡(luò )實(shí)時(shí)、可靠接入; 實(shí)現工業(yè)機器人運行參數、環(huán)境參數等海量數據的獲取、傳輸和云端存儲; 實(shí)現基于自主學(xué)習的云端數據處理; 構建面向多應用場(chǎng)景的工業(yè)機器人云端數據庫, 提供工藝過(guò)程優(yōu)化、遠程監控、智能狀態(tài)分析、預測性維護等云服務(wù)。開(kāi)展應用驗證。

考核指標: 建立PB 級工業(yè)機器人分布式數據庫系統; 支持工業(yè)機器人接入不少于3 種主流工業(yè)網(wǎng)絡(luò ),支持1000 點(diǎn)并發(fā)網(wǎng)絡(luò )接入, 數據傳輸可靠性99.99%, 接入網(wǎng)絡(luò )延遲≤100ms 。實(shí)現5 個(gè)應用場(chǎng)景的工業(yè)機器人云服務(wù),開(kāi)展不少于5 類(lèi)工業(yè)機器人的應用驗證。

有關(guān)說(shuō)明:由企業(yè)牽頭申報。

2.7 工業(yè)機器人故障診斷及健康評估系統

研究?jì)热荩?研制工業(yè)機器人在線(xiàn)健康評估和故障預警系統, 基于機器人性能參數獲取、特征提取和智能診斷, 實(shí)現工業(yè)機器人的健康評估和故障預警功能; 研制工業(yè)機器人整機離線(xiàn)健康評估和故障診斷系統, 基于振動(dòng)、噪聲、溫度、運行狀態(tài)等多源特征參數融合,實(shí)現工業(yè)機器人的健康評估和故障診斷。建立工業(yè)機器人健康評估和故障診斷技術(shù)規范。

考核指標:研制出工業(yè)機器人在線(xiàn)健康評估和故障預警系統、工業(yè)機器人整機離線(xiàn)健康評估系統和故障診斷系統各1 套,整機故障診斷準確率≥90%。在5 類(lèi)以上國產(chǎn)主流品牌工業(yè)機器人產(chǎn)品上獲得應用示范;形成工業(yè)機器人健康評估和故障診斷技術(shù)規范和行業(yè)/團體標準草案。

有關(guān)說(shuō)明:鼓勵產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合申報。

2.8 工業(yè)機器人整機性能提升與驗證

研究?jì)热葆槍ξ覈? 自由度關(guān)節型工業(yè)機器人整機性能與國外同類(lèi)產(chǎn)品存在差距,急需實(shí)現產(chǎn)品中高端化的需求,突破輕量化設計、機電耦合參數標定、位姿誤差補償與振動(dòng)抑制、基于動(dòng)力學(xué)控制、軌跡規劃、新型示教、快速部署等關(guān)鍵技術(shù);建立驗證平臺,并在我國工業(yè)機器人整機企業(yè)進(jìn)行技術(shù)驗證。

考核指標提出與國外同類(lèi)6 自由度機器人產(chǎn)品對標的指標體系,突破不少于10 項工業(yè)機器人性能優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù),使工業(yè)機器人整機企業(yè)的不少于6 種典型負載能力工業(yè)機器人產(chǎn)品性能與技術(shù)指標達到國際同類(lèi)產(chǎn)品先進(jìn)水平。

有關(guān)說(shuō)明:鼓勵產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合申報。


3. 關(guān)鍵技術(shù)與裝備

3.1  個(gè)性化圖案智能涂裝機器人技術(shù)與系統

研究?jì)热? 針對車(chē)輛外觀(guān)個(gè)性化圖案噴涂的需求, 開(kāi)發(fā)車(chē)輛數字化三維建模和仿真平臺, 研究智能自動(dòng)噴涂軌跡規劃算法, 實(shí)現外觀(guān)圖案數字化涂裝程序自動(dòng)生成;研究涂層自動(dòng)檢測系統, 實(shí)現涂層厚度、質(zhì)量在線(xiàn)精確控制; 研究自動(dòng)供漆和換色系統, 實(shí)現高速智能換色; 研制機器人柔性智能涂裝系統, 實(shí)現應用驗證。

考核指標:研制出機器人柔性智能涂裝系統, 應用國產(chǎn)防爆噴涂機器人數不少于2 臺; 噴涂范圍不小于10.0m×3.5m×3.0m; 曲線(xiàn)形團塊圖案邊緣清晰, 網(wǎng)格狀圖案邊緣水平垂直, 相鄰色塊無(wú)污染; 噴涂效率較傳統手工噴涂提高1 倍以上; 系統具備涂層厚度在線(xiàn)測量功能,測量精度優(yōu)于30μm; 涂料組份、類(lèi)別可根據需要自動(dòng)更換, 換色時(shí)間≤10s 。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

3.2 復雜曲面壁板結構攪拌摩擦焊接機器人技術(shù)及系統

研究?jì)热荩?研制適用于鋁合金復雜曲面壁板結構攪拌摩擦焊的機器人產(chǎn)品與系統, 實(shí)現工件輪廓與姿態(tài)自動(dòng)識別及測量、縫焊跟蹤及焊接過(guò)程位姿精度自動(dòng)控制、離線(xiàn)編程/在線(xiàn)力位混合控制、典型壁板結構的攪拌摩擦焊工藝自動(dòng)規劃等功能; 開(kāi)發(fā)攪拌摩擦焊接工藝系統,實(shí)現焊接過(guò)程數據收集、分析、挖掘和優(yōu)化, 實(shí)現應用驗證。

考核指標: 研制出適用于鋁合金復雜曲面壁板結構攪拌摩擦焊的機器人系統1 套,機器人負載≥500kg,機器人重復定位精度±0.1mm;高強鋁合金及鋁鋰合金焊接厚度范圍0.5~4mm;實(shí)現在線(xiàn)工件高精度監測和定位, 標定誤差≤0.25mm; 焊縫偏移量≤
0.5mm;申請不少于5 項發(fā)明專(zhuān)利。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

3.3 大型復雜復合材料結構打磨機器人技術(shù)及系統

研究?jì)热荩?研制面向大型復雜復合材料結構的機器人打磨作業(yè)系統, 實(shí)現弱剛性自由曲面復雜結構零件逆向掃描與建模、機器人運動(dòng)精度誤差補償、工件快速測量、打磨軌跡優(yōu)化等功能; 構建復合材料結構機器人打磨工藝系統, 實(shí)現打磨的自動(dòng)編程、仿真驗證功能;構建工藝專(zhuān)家數據庫。實(shí)現大型關(guān)鍵復合材料部件自動(dòng)打磨應用驗證。

考核指標: 研制出基于國產(chǎn)機器人研制大型復合材料結構的打磨與噴涂作業(yè)系統各1 套, 可打磨的規格不小于5000mm×2000mm,力控精度優(yōu)于1.5N,軌跡跟蹤精度優(yōu)于1mm; 復合材料打磨表面去除量精度優(yōu)于0.03mm, 打磨表面覆蓋率≥ 90%; 與人工作業(yè)相比打磨效率提高50% 以上。申請不少于5 項發(fā)明專(zhuān)利。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

3.4 面向釀造工藝流程的機器人智能作業(yè)系統

研究?jì)热荩?面向酒類(lèi)等釀造行業(yè)對釀造工藝自動(dòng)化的需求, 突破機器人自動(dòng)接料、自動(dòng)識別上甑位置、自動(dòng)探汽上甑、均勻鋪撒物料、自動(dòng)控制蒸汽流量、自動(dòng)識別定位窖池等關(guān)鍵技術(shù), 實(shí)現從窖池到拌料工位、上甑工位、攤晾工位、回窖池發(fā)酵等全過(guò)程自動(dòng)化作業(yè), 研制面向釀造工藝全流程的機器人智能作業(yè)系統,實(shí)現應用驗證。

考核指標:上甑機器人不少于6 個(gè)自由度,最大負載≥150kg, 實(shí)現自動(dòng)探汽、測距、調控蒸汽流量等功能; 上甑料面不平度≤ 30mm; 測距誤差≤20mm; 探汽保證汽上升跟隨料頂面不超過(guò)120mm 且不穿汽,同一時(shí)刻甑內各見(jiàn)汽點(diǎn)高度偏差≤30mm; 智能摘酒機器人酒精度分析誤差率≤±0.5 度; 智能天車(chē)三坐標位置誤差≤10mm,水平移動(dòng)速度≥30m/min,縱向移動(dòng)速度≥8m/min、起吊重量≥3t ;單套系統采用的國產(chǎn)機器人等裝備不少于8 套, 示范生產(chǎn)線(xiàn)數量不少于3 條。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

3.5 汽車(chē)板材機器人激光落料和三維切割系統

研究?jì)热荩?面向汽車(chē)板材激光連續落料和復雜部件三維切割作業(yè)需求, 研究新型高靈巧度冗余激光切割機器人機構、多機器人高精度協(xié)同作業(yè)、機器人堆垛、在線(xiàn)輪廓測量、廢料自動(dòng)剔除識別等技術(shù), 攻克以異形汽車(chē)板件布料、切割軌跡、高速切割工藝等關(guān)鍵技術(shù), 形成典型工藝知識庫, 研制無(wú)模具數字化機器人激光落料系統, 和車(chē)體沖孔和切邊等三維柔性機器人激光切割系統, 并進(jìn)行應用驗證。

考核指標: 研制出基于高性能激光切割機器人的汽車(chē)板材激光落料和三維切割系統,激光切割機器人系統工作空間大于3000mm×2000mm×600mm, 連續軌跡最大切割速度100m/min, 支持切割程序和工藝參數自動(dòng)生成;雙激光頭協(xié)同切割落料實(shí)現年產(chǎn)量100 萬(wàn)片, 支持廢料識別與回收, 邊部毛刺掛渣小于板厚10%,機器人堆垛錯層小于1mm,垛差不超過(guò)3mm;對于同一類(lèi)車(chē)身部件, 綜合切割效率達到傳統的五軸三維激光切割機的3 倍以上。申請/獲得不少于5 項發(fā)明專(zhuān)利。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

3.6 全斷面掘進(jìn)機刀盤(pán)刀具檢測換刀機器人

研究?jì)热荩?針對隧道施工中高水壓條件下盾構機刀盤(pán)刀具定期檢測和刀具更換的迫切需求, 研究高水壓下盾構機狹小密封艙大負載檢測換刀機器人結構與驅動(dòng)設計、機器人定位與控制、刀盤(pán)刀具在線(xiàn)檢測識別、高抗壓/高耐磨/自潤滑/耐海水換刀密封等技術(shù), 研制全斷面掘進(jìn)機刀盤(pán)檢修換刀機器人系統, 并開(kāi)展應用驗證。

考核指標: 研制出檢測、換刀機器人樣機各1 臺, 末端定位精度均優(yōu)于1mm;檢測機器人關(guān)節數量不低于6個(gè),末端最大負載≥5kg;換刀機器人末端最大負載≥250kg, 換刀系統接觸外界部位最大承載海水壓強≥2MPa, 常壓換刀密封開(kāi)合次數不低于1000 次; 換刀機器人工作環(huán)境最大濕度≥90%; 可在截面為1m×1m(長(cháng)× 寬)的長(cháng)形腔體內完成檢測及換刀作業(yè);完成單把換刀時(shí)間≤8min。申請不少于5 項發(fā)明專(zhuān)利。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

3.7 大型結構件可移動(dòng)多機器人協(xié)同原位加工系統

研究?jì)热荩?針對重大裝備中超大構件制造難題, 攻克原位檢測、多機器人系統自尋位、加工空間分割、協(xié)同加工與拼接等關(guān)鍵技術(shù), 研制可移動(dòng)多機器人原位加工系統, 實(shí)現大型結構件表面的鉆、銑、磨等加工功能, 并進(jìn)行應用示范驗證。

考核指標: 系統配置原位加工機器人數量不少于5 臺; 大型結構件尺度≥50m,加工尺寸精度等級IT8,原位加工機器人本體自由度不少于5 個(gè), 加工范圍300mm×300mm×300mm: 轉角≥ 90°; 最大移動(dòng)速度≥50m/min; 重復定位精度優(yōu)于0.02mm;主軸功率≥7.5kW; 協(xié)調定位跟蹤精度優(yōu)于0.05mm 。申請不少于5 項發(fā)明專(zhuān)利。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

3.8 面向建筑行業(yè)典型應用的機器人關(guān)鍵技術(shù)與系統

研究?jì)热荩?研制中大型板材構件安裝雙臂作業(yè)機器人, 實(shí)現樓宇建造過(guò)程中大型裝飾面板的高精度裝配作業(yè); 研制面向典型木結構建筑裝備的加工機器人, 完成大曲率、異形木質(zhì)構的高精度加工;研制建筑結構打印機器人系統,實(shí)現基于高性能混凝土、陶土、改性塑料等材料的復雜建筑結構打印。

考核指標: 研制出不少于3 類(lèi)建筑機器人, 實(shí)現不少于10 臺套應用示范。安裝機器人: 不少于12 個(gè)自由度,末端工具不少于3 種, 操作工件最大尺寸不小于1500mm×2500mm, 最大工件重量≥350kg,最大安裝高度≥3500mm;木構加工機器人:工作范圍不小于11m×12m×6m, 具有大曲率、異形木構加工能力,加工誤差≤ 0.1mm ; 建筑打印機器人: 工作范圍不小于11m×12m×6m ,打印精度優(yōu)于±0.5mm, 實(shí)現16 軸聯(lián)動(dòng)打印。申請/獲得不少于5 項發(fā)明專(zhuān)利。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

3.9 面向半失能老人的輔助機器人技術(shù)與系統

研究?jì)热荩?面向半失能老人的起居護理、行走輔助、肌力訓練和健康監護等護理需求, 研究具有多體位變換、二便檢測和床椅變形的多功能輔助護理系統; 研究無(wú)動(dòng)力可穿戴老人助行機器人, 利用自然行走過(guò)程中雙腿交替能量?jì)Υ媾c轉換實(shí)現助行; 研制面向老人的肌力訓練機器人, 對上下肢體和軀干部位肌肉進(jìn)行智能化訓練, 延緩老年人肌肉的退行性變化; 研究老人無(wú)線(xiàn)定位與跌倒檢測系統; 研究基于云平臺的便攜式老人健康監測系統。開(kāi)展養老應用驗證。

考核指標:研制出不少于5 類(lèi)助老機器人。多功能輔助護理系統具有坐、躺、翻身等體位變換、床椅自動(dòng)轉換及與馬桶對接等功能; 無(wú)動(dòng)力可穿戴老人助行機器人自由度數不少于5 個(gè), 重量≤1.5kg; 肌力訓練機器人能夠實(shí)時(shí)檢測和反饋使用者的肌力值、抗阻力等肌力訓練數據;老人室外無(wú)線(xiàn)定位精度小于10m, 老人跌倒報警準確率>90%;老人健康監測系統可檢測不少于10 種生理參數, 準確率>90% 。申請/獲得不少于5項發(fā)明專(zhuān)利。

有關(guān)說(shuō)明:由北京市、福建省、江蘇省組織項目申報, 項目所在地政府需協(xié)調落實(shí)相關(guān)政策和經(jīng)費配套措施, 保障定向擇優(yōu)項目實(shí)施及有效運行。由企業(yè)牽頭申報。

3.10 智能家居服務(wù)機器人技術(shù)與系統

研究?jì)热荩?研制面向智慧家庭應用的服務(wù)機器人, 基于物聯(lián)網(wǎng)、智能空間與云平臺技術(shù)實(shí)現服務(wù)機器人與智能家居系統的有機集成, 基于語(yǔ)音、圖像、動(dòng)作識別及遠程控制等多種人機環(huán)交互方式, 實(shí)現機器人對家電、燈光、門(mén)窗等家用設備的操控以及對入侵者、火災、煤氣泄露等環(huán)境信息的監測。構建機器人技術(shù)與智能家居技術(shù)相結合的全場(chǎng)景智慧生活系統, 并開(kāi)展技術(shù)應用驗證。

考核指標: 研制出家居控制、家庭安防和家庭輔助操作機器人系統,可支持電視/冰箱/空調等10 種大型、凈化器/微波爐/電飯煲等20 種小型家用設備的交互控制和5 種異常環(huán)境信息的監測; 構建包含智能客廳、智能廚房和安防監控等全場(chǎng)景智能家居系統, 實(shí)現不少于2 套的應用驗證。申請/獲得不少于5 項發(fā)明專(zhuān)利。

有關(guān)說(shuō)明:由企業(yè)牽頭申報。

3.11 雙向神經(jīng)通路的智能上肢假肢

研究?jì)热荩?以仿人手臂操作、感知功能再造為目標, 重點(diǎn)研究運動(dòng)功能喪失后上肢運動(dòng)—感覺(jué)神經(jīng)功能重建技術(shù), 實(shí)現基于生理電信號接口的運動(dòng)意圖精準識別、截肢患者神經(jīng)信息通道重建、感覺(jué)信號的神經(jīng)傳入、生機接口閉環(huán)交互訓練等功能;研制兼顧運動(dòng)相容性與穿戴舒適性、具備運動(dòng)—感覺(jué)雙向神經(jīng)通路的上肢假肢, 并開(kāi)展應用示范。

考核指標: 研制模塊化假肢大臂、前臂、手單元,可根據殘障人士具體情況進(jìn)行配置; 假手部分5 手指、自由度不少于12 個(gè)、其中主動(dòng)自由度不少于5 個(gè), 前臂主動(dòng)自由度不少于3 個(gè), 假肢大臂主動(dòng)自由度不少于21 個(gè); 在線(xiàn)識別出15 種以上臂、手運動(dòng)意圖,準確率≥90%; 實(shí)現觸覺(jué)、溫度覺(jué)等2 種以上感覺(jué)信息的神經(jīng)傳入,電觸覺(jué)系統可以感知和分辨不同手指的觸覺(jué)信息; 完成不少于30 例截肢患者穿戴實(shí)驗。至少有1項先進(jìn)前沿技術(shù)達到同類(lèi)技術(shù)的國際領(lǐng)先水平, 并提供佐證材料; 發(fā)表系列高水平論文, 申請/獲得不少于5 項發(fā)明專(zhuān)利。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

3.12 智能動(dòng)力下肢假肢系統

研究?jì)热荩?面向下肢截肢殘疾人, 研究下肢假肢仿生結構、關(guān)節驅動(dòng)機制及人—假肢感知運動(dòng)融合技術(shù);研制含有動(dòng)力膝、踝關(guān)節的智能下肢假肢, 實(shí)現復雜地形( 平地、樓梯、斜坡、凹凸路面等)和步態(tài)/速度自適應、環(huán)境感知反饋增強、運動(dòng)泛化與學(xué)習等功能;解決智能下肢假肢關(guān)節關(guān)鍵部件制造及碳纖維儲能腳板結構成型工藝。研制智能動(dòng)力下肢假肢系統, 開(kāi)展技術(shù)應用驗證。

考核指標: 智能大腿假肢具有動(dòng)力膝、踝關(guān)節, 總重量≤ 4.5kg;智能小腿假肢具有動(dòng)力踝關(guān)節,總重量≤2kg; 智能假肢整機滿(mǎn)足連續100 萬(wàn)次疲勞測試, 續航時(shí)間≥8h, 腳板儲能性≥ 90%, 最大承重≥100kg; 采用非植入式接口識別人體運動(dòng)意圖, 識別準確率≥95% 、識別延時(shí)≤50ms, 實(shí)現對步速和地形變化的自適應, 及對步態(tài)差異的泛化學(xué)習。完成推廣應用100 臺套;申請/獲得不少于5 項發(fā)明專(zhuān)利。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

3.13 面向電力行業(yè)的作業(yè)機器人系統

研究?jì)热荩?面向電力行業(yè)的檢測和作業(yè)需求, 研制氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設備(GIS)檢修機器人, 實(shí)現GIS 腔體的檢測和維護; 研制電纜隧道檢測機器人, 實(shí)現機器人在電纜隧道內的全自主巡檢以及對隧道環(huán)境與電纜設備狀態(tài)的綜合監測與分析; 研制配網(wǎng)帶電作業(yè)機器人, 實(shí)現目標識別和鎖定, 帶電拆接引、導線(xiàn)清障等典型作業(yè); 研制500kV 架空輸電線(xiàn)路帶電作業(yè)機器人, 實(shí)現異物清除、斷股修補、防震錘復位等帶電作業(yè)功能。開(kāi)展應用示范。

考核指標:氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設備(GIS)檢修機器人: 最大爬行速度≥1m/min,定位精度偏差≤2mm,障礙遮擋情況下空間環(huán)境識別率≥95% ,開(kāi)展實(shí)際應用驗證;電纜隧道檢測機器人:最大運行速度≥1m/s,連續運行時(shí)間≥4h,??慷ㄎ痪葍?yōu)于±25mm, 在電纜隧道開(kāi)展應用驗證; 配網(wǎng)帶電作業(yè)機器人:整體重量(含特種作業(yè)末端)≤200kg,工作半徑≥1200mm,末端定位精度優(yōu)于±1mm,配備不少于10種特定作業(yè)工具,可識別并鎖定作業(yè)目標及自主避障,識別率≥90%, 開(kāi)展實(shí)際應用驗證;架空輸電線(xiàn)路帶電作業(yè)機器人: 定位精度1mm, 續航時(shí)間≥2h, 通訊距離≥2km, 能夠跨越防震錘、懸垂線(xiàn)夾等, 開(kāi)展實(shí)際應用驗證。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

3.14 高海拔環(huán)境科考站輔助值守機器人

研究?jì)热荩?研制極端環(huán)境科考站站內移動(dòng)作業(yè)機器人, 實(shí)現站內自主定位、導航、避障移動(dòng)、自動(dòng)充電等功能,搭載機械臂/ 靈巧手, 實(shí)現對站內典型對象的精細操作, 完成典型設備維護、更換、實(shí)驗操作等任務(wù); 研制站外移動(dòng)作業(yè)機器人, 可自主進(jìn)、出科考站, 可適應站外惡劣氣候條件與地理環(huán)境, 可搭載機械臂及即插即用科考任務(wù)載荷, 在科考站周邊完成相關(guān)科考任務(wù); 研制人—機友好遙操作系統, 建立遙操作安全機制。在實(shí)際科考站開(kāi)展應用驗證。

考核指標: 研制出面向極端環(huán)境科考站輔助值守的站內、站外移動(dòng)作業(yè)機器人系統各1 套。站內移動(dòng)作業(yè)機器人: 最大運動(dòng)速度≥5km/h,可適應我國相關(guān)科考站內的典型環(huán)境,集成不少于7自由度機械臂和靈巧手,可完成不少于10項站內典型科考任務(wù); 站外移動(dòng)作業(yè)機器人:可適應相關(guān)科考站外典型地理與氣候環(huán)境, 集成不少于6 自由度機械臂及模塊化作業(yè)工具, 完成不少于5 項站外典型科考任務(wù)。分別針對站內、站外機器人提出環(huán)境適應量化考核指標,在實(shí)際科考站開(kāi)展應用驗證;申請/獲得不少于5 項發(fā)明專(zhuān)利。

有關(guān)說(shuō)明: 鼓勵產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合申報。

3.15 面向石油/化工等危險環(huán)境的防爆消防機器人

研究?jì)热荩横槍κ?化工等高危環(huán)境的消防需求,突破有毒/易爆/高溫/復雜地形等環(huán)境適應技術(shù)、多機器人協(xié)作與遠程監控等關(guān)鍵技術(shù), 研制具有環(huán)境感知能力的高可靠性、高適應性系列化防爆型消防機器人,實(shí)現在石油/化工等高危環(huán)境的規?;茝V應用。

考核指標: 形成防爆高倍數泡沫消防機器人、防爆消防排煙機器人、防爆搬運機器人、防爆消防滅火機器人、防爆消防偵察機器人等不少于5 種防爆型消防機器人;達到石油/化工等高危環(huán)境下作業(yè)防爆等級要求; 機器人爬坡坡度≥40°, 越障高度≥ 250mm,涉水深度≥350mm,防護等級IP65,適應環(huán)境溫度≥300℃;遠程操控平臺可同時(shí)管控不少于50 臺機器人。推廣應用不少于1000 臺。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

3.16 面向脊柱椎板切除手術(shù)的機器人系統

研究?jì)热荩?面向脊柱手術(shù)中脊髓或神經(jīng)根精準減壓需求, 研制椎板切除手術(shù)機器人系統, 具備術(shù)前規劃、術(shù)中精準導航與椎板切除操作、手術(shù)效果評估等功能, 實(shí)現安全、高效、精準、便捷的椎板切除手術(shù)。開(kāi)展模型、動(dòng)物試驗驗證。
考核指標: 研制出脊柱椎板切除手術(shù)機器人集成樣機系統, 與現有術(shù)中影像設備、手術(shù)環(huán)境良好融合; 實(shí)現高精度導航、控制,手術(shù)器械末端操作精度優(yōu)于0.3mm;機器人力反饋精度優(yōu)于5%;具有良好人機交互能力、安全性保障機制;建立機器人輔助脊柱椎板切除手術(shù)操作流程與規范, 完成不少于10 例動(dòng)物試驗。申請/獲得不少于5 項發(fā)明專(zhuān)利。

有關(guān)說(shuō)明: 鼓勵產(chǎn)學(xué)研醫檢聯(lián)合申報。

3.17 面向人體狹窄腔道的微創(chuàng )手術(shù)機器人

研究?jì)热荩?面向狹窄空間微創(chuàng )手術(shù), 研究軟組織生物形變建模以及手術(shù)器械與軟組織界面的交互作用機理、柔性傳動(dòng)機構設計、動(dòng)力傳輸、系統運動(dòng)學(xué)模型、柔性機器人力感知與反饋、手術(shù)工具集成與遠端控制等技術(shù), 研制可完成狹窄空間微創(chuàng )手術(shù)機器人系統。

考核指標: 微創(chuàng )手術(shù)機器人集成柔性?xún)如R與手術(shù)執行器, 直徑<12mm, 重復定位精度1mm, 手術(shù)執行器不少于3 種且術(shù)中可更換;單個(gè)手術(shù)執行器端部自由度不少于4 個(gè),彎曲角度≥160°, 夾持力≥3N;建立全手術(shù)過(guò)程的安全性與有效性評估規范,面向切割、燒灼等典型手術(shù)操作完成動(dòng)物實(shí)驗不少于10 例;申請/獲得不少于5 項發(fā)明專(zhuān)利。

有關(guān)說(shuō)明: 鼓勵產(chǎn)學(xué)研醫檢聯(lián)合申報。

3.18 面向下肢骨折精準復位手術(shù)與康復一體化機器人系統

研究?jì)热荩?針對下肢及踝關(guān)節骨折復位手術(shù)與康復治療, 重點(diǎn)突破機構設計、基于醫學(xué)影像的多體實(shí)時(shí)追蹤、骨折精準復位軌跡規劃與軟件實(shí)現、生物力學(xué)信息在線(xiàn)采集與評估、基于骨愈合機理的主被動(dòng)融合康復等技術(shù),研制下肢骨折復位手術(shù)與康復一體化機器人系統;面向下肢長(cháng)骨、踝關(guān)節骨折治療,開(kāi)展臨床試驗驗證,建立手術(shù)與康復過(guò)程的安全性與有效性評估體系。

考核指標:研制出下肢骨折復位手術(shù)與康復一體化機器人系統,不少于6個(gè)自由度,工作空間不小于150mm×100mm×100mm, 重復定位精度優(yōu)于0.05mm,重量≤15kg,具有骨折部位六維力和力矩實(shí)時(shí)反饋功能;針對長(cháng)骨和踝關(guān)節提出骨折復位手術(shù)與康復量化指標;建立機器人操作規范,完成臨床試驗不少于10例。申請/獲得不少于5 項發(fā)明專(zhuān)利。

有關(guān)說(shuō)明:鼓勵產(chǎn)學(xué)研醫檢聯(lián)合申報。


4. 應用示范

4.1  大型軸類(lèi)楔橫軋制機器人化生產(chǎn)線(xiàn)及其應用示范

研究?jì)热荩好嫦蚋哞F、軌道交通、大型工程機械等領(lǐng)域對大型軸類(lèi)零件產(chǎn)品高效、環(huán)保制造需求,針對軸類(lèi)楔橫軋制過(guò)程中存在的工件溫度高、質(zhì)量大、規格品種多變的特點(diǎn),開(kāi)發(fā)大型工業(yè)機器人作業(yè)系統,研制面向大型軸類(lèi)零件的全自動(dòng)楔橫軋制生產(chǎn)線(xiàn),實(shí)現大型軸類(lèi)軋制過(guò)程中上料、下料、翻轉、穿/抽取芯棒和收集等機器人化作業(yè),并開(kāi)展應用示范。

考核指標:研制出機器人化楔橫軋制生產(chǎn)線(xiàn)不少于1 條,每條生產(chǎn)線(xiàn)應用不少于5 臺國產(chǎn)機器人;機器人負載≥5000N;工作效率提高到2 倍以上;適應產(chǎn)品規格:直徑200~250mm,長(cháng)度2300~2500mm,工件溫度≥900℃;軋制軸類(lèi)預留加工量≤2.5mm;可軋制品種不少于4 種類(lèi)型的軸類(lèi)零件。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

4.2 面向五金行業(yè)制造的國產(chǎn)機器人系統應用示范

研究?jì)热荩?針對五金行業(yè)品種多樣化, 市場(chǎng)需求變化迅速的特點(diǎn), 開(kāi)展智能工廠(chǎng)數字化建模和仿真優(yōu)化,實(shí)現工藝和物流布局的全局最優(yōu), 大幅提升五金行業(yè)制造運營(yíng)效率。在制造加工環(huán)節, 實(shí)現機器人沖壓、焊接、拋光、噴涂、碼垛;在物流環(huán)節, 運用機器人貼標、碼垛、包裝以及AGV 轉運; 研究多機器人協(xié)作, 提升生產(chǎn)線(xiàn)柔性和智能化水平;研制機器人并與周邊加工設備、成套物流裝備進(jìn)行系統集成, 實(shí)現國產(chǎn)機器人在五金行業(yè)柔性智能工廠(chǎng)的批量應用示范。

考核指標:實(shí)現300 臺以上國產(chǎn)機器人的系統集成, 較傳統制造模式, 生產(chǎn)效率提高20% 以上, 運營(yíng)成本降低20% 以上,產(chǎn)品升級周期縮短30% 以上, 產(chǎn)品不良率降低20% 以上,單位產(chǎn)值能耗降低20% 以上。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

4.3 面向鑄造行業(yè)的機器人自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)

研究?jì)热荩?針對鑄造生產(chǎn)的自動(dòng)化智能化需求, 研制鑄造行業(yè)機器人自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn), 實(shí)現機器人砂芯抓取、澆冒口切割、鑄件檢測、識別、打磨、切割取樣、防腐涂裝等功能, 實(shí)現產(chǎn)品信息跟蹤和可追溯, 具備2 種以上鑄件的混流生產(chǎn)能力, 開(kāi)展應用示范。

考核指標: 一條生產(chǎn)線(xiàn)配置國產(chǎn)機器人應用數量不少于10 臺;砂芯抓取定位夾具重復定位精度±0.3mm,夾緊力不破壞砂芯; 機器人去除鑄件的澆冒口和鑄件打磨效率提升30% 以上;實(shí)現不少于3 條生產(chǎn)線(xiàn)的應用示范。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

4.4 面向定制式木工家具制造的機器人自動(dòng)化生產(chǎn)示范線(xiàn)

研究?jì)热荩?研究面向定制式木工家具制造的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)及裝備, 開(kāi)發(fā)面向裝修規?;蛡€(gè)性定制式木工家具制造的設計軟件系統及制造生產(chǎn)運行管控系統; 開(kāi)發(fā)大跨距高精度曲臂龍門(mén)機器人、高速堆垛機器人、木工家具自動(dòng)組裝系統、快速包裝箱定制裁切及全自動(dòng)包裝系統等, 研制木工家具柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn), 實(shí)現面向定制式木工家具制造的機器人自動(dòng)化生產(chǎn)應用示范。

考核指標:大跨距高精度曲臂龍門(mén)機器人:跨距≥15m, 移動(dòng)距離≥90m, 速度3.5m/s, 定位精度±0.2mm, 負載100kg; 堆垛機器人: 速度3.5m/s, 負載200kg ;木工組裝機器人:工作節拍2.5 秒/件,裝配精度±0.05mm ;上下料一體柔性定制裁紙箱機器人: 切割速度2.5m/s, 切割厚度2.5~8mm; 全自動(dòng)包裝機機器人: 工作節拍2.5 秒/件。申請不少于5 項發(fā)明專(zhuān)利; 國產(chǎn)機器人應用數量不少于100 臺套, 實(shí)現不少于6 條生產(chǎn)線(xiàn)的應用示范。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

4.5 衛浴陶瓷制造機器人自動(dòng)化生產(chǎn)示范線(xiàn)

研究?jì)热荩?針對衛浴陶瓷行業(yè)勞動(dòng)強度大、生產(chǎn)環(huán)境惡劣、效率低等問(wèn)題, 研究機器人高壓成型工藝, 研制新型模具, 實(shí)現自動(dòng)注漿、開(kāi)模、脫模、洗模和粘接; 基于施釉、修胚工藝和拋磨力精確控制, 實(shí)現機器人施釉、修坯、在線(xiàn)檢測、分級分揀; 研制衛浴陶瓷成型、施釉、檢測一體化機器人柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn),并開(kāi)展應用示范。

考核指標: 研制出3 條以上衛浴陶瓷自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn), 實(shí)現機器人高壓注漿成型、干法修坯、機器人施釉、干燥與檢測, 應用國產(chǎn)機器人數量不少于30 臺, 單線(xiàn)產(chǎn)能≥3000 件/天; 典型陶瓷衛浴產(chǎn)品成型制坯合格率≥99%, 釉面缺陷在線(xiàn)檢測精度優(yōu)于1mm×1mm 。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

4.6 潔凈環(huán)境大尺寸玻璃基板搬運機器人系統及應用示范

研究?jì)热荩?面向高世代平板顯示面板制造需求, 研制潔凈環(huán)境大尺寸玻璃基板搬運機器人系統, 實(shí)現高剛性輕量化、精密快速定位、高性能平穩控制、潔凈無(wú)痕抓取等功能,并開(kāi)展批量化應用。

考核指標: 研制出玻璃基板搬運機器人, 手臂橫向振動(dòng)量≤ 7mm, 手臂承擔載荷≥65kg, 最高行走速度2.2m/s, 重復定位精度優(yōu)于±0.25mm,可搬運玻璃基板尺寸不小于2900mm×3300mm, 可搬運玻璃基板最小厚度0.3mm, 環(huán)境潔凈度等級Class10 (0.3μm);實(shí)現100 臺套以上推廣應用。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

4.7 面向手機/筆記本電腦制造的機器人自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)

研究?jì)热荩貉兄泼嫦蚴謾C/筆記本電腦制造的高效率柔性機器人自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn), 實(shí)現零部件高精度的視覺(jué)定位檢測、柔性精密裝配、整機檢測、不良品下線(xiàn)、柔性包裝, 并具備返修追蹤及物料信息追溯等功能。開(kāi)展應用示范。

考核指標:零部件裝配精度±0.02mm, 自動(dòng)組裝重復定位精度±0.01mm,裝配生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)節拍≤10 秒/件;單條生產(chǎn)線(xiàn)采用國產(chǎn)機器人不少于30 臺套,在典型企業(yè)開(kāi)展不少于5 條生產(chǎn)線(xiàn)的應用示范。

有關(guān)說(shuō)明:由企業(yè)牽頭申報。

4.8 面向特鋼棒材精整作業(yè)的機器人系統

研究?jì)热荩?圍繞特鋼棒材精整區域轉運頻繁、危險及繁重人工作業(yè)替代及精整工藝高質(zhì)量、高效率的需求,構建智能精整的全流程、集群化機器人作業(yè)生產(chǎn)線(xiàn), 建立網(wǎng)絡(luò )化可追溯的工藝、作業(yè)及設備數據的質(zhì)量管理平臺, 實(shí)現精整拆捆、打捆、修磨、貼標, 以及標準樣品、成品存取等機器人化作業(yè), 實(shí)現半成品至成品自動(dòng)轉運, 信息流跟蹤, 并開(kāi)展應用示范。

考核指標: 構建特鋼棒材精整作業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)系統不少于3 條, 實(shí)現高效智能化精整作業(yè), 每條生產(chǎn)線(xiàn)配置國產(chǎn)工業(yè)機器人不少于10 臺; 標準樣品存取機器人本體末端載荷≥800kg; 對于直徑50~200mm 特鋼棒材上深度大于0.2mm 和長(cháng)度大于0.5mm 的缺陷,修磨符合率≥95% ;建立網(wǎng)絡(luò )化可追溯的工藝、作業(yè)及設備數據的質(zhì)量管理平臺,實(shí)現精整質(zhì)量可追溯,滿(mǎn)足年產(chǎn)20 萬(wàn)噸以上特鋼棒材精整作業(yè)需求。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

4.9 面向鞋服行業(yè)的機器人自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)

研究?jì)热荩?面向鞋服行業(yè)急需自動(dòng)化、個(gè)性化改造的需求, 研制針織面料鞋/服機器人自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn),具有鞋/服織物的數字化設計、織物三維立體編織、基于視覺(jué)的機器人作業(yè)軌跡實(shí)時(shí)編程等功能, 實(shí)現剪裁、縫合、粘貼等工序全自動(dòng)化以及全流程數字化管理。

考核指標:研制出鞋/服生產(chǎn)機器人自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn),每條產(chǎn)線(xiàn)配置不少于5 臺國產(chǎn)工業(yè)機器人和一套3D 機器視覺(jué)系統,產(chǎn)能≥200 件/小時(shí),剪裁、縫合、粘貼誤差≤1mm,產(chǎn)線(xiàn)換型時(shí)間≤ 30min。實(shí)現不少于5 條生產(chǎn)線(xiàn)應用示范。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

4.10 汽車(chē)輪轂智能磨拋機器人系統

研究?jì)热荩?針對汽車(chē)輪轂行業(yè)磨拋自動(dòng)化生產(chǎn)需求, 研制汽車(chē)輪轂智能磨拋機器人系統, 具備滿(mǎn)足全方位磨拋姿態(tài)要求, 實(shí)現機器人力位混合控制和磨拋量補償等功能, 開(kāi)發(fā)智能磨拋系統軟件包, 完成表面打磨拋光、去毛刺等作業(yè)。開(kāi)展應用示范。

考核指標:使用國產(chǎn)機器人的智能磨拋系統不少于100 臺套; 機器人負載能力≥50kg,重復定位精度優(yōu)于±0.1mm,機器人腕端( 五軸) 運動(dòng)范圍≥360°; 打磨力控制精度優(yōu)于2N; 打磨效率提升30% 以上。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

4.11 面向有色金屬澆鑄過(guò)程的機器人作業(yè)系統

研究?jì)热荩?針對有色金屬冶煉澆鑄過(guò)程自動(dòng)化操作的實(shí)際需求, 研究基于視覺(jué)識別、力覺(jué)感知的機器人操作控制等技術(shù); 研制面向澆鑄、扒渣和鑄錠碼垛等工序的特種機器人, 實(shí)現有色金屬溶液澆鑄、扒渣和鑄錠碼垛等過(guò)程的實(shí)時(shí)感知、快速識別和精準操作等機器人智能化作業(yè); 構建金屬澆鑄全生產(chǎn)流程的智能機器人作業(yè)生產(chǎn)線(xiàn), 并開(kāi)展應用示范。

考核指標: 研制出可支持不少于3 種有色金屬鑄錠過(guò)程的機器人化生產(chǎn)線(xiàn); 機械臂不少于6 個(gè)自由度, 定位精度優(yōu)于1cm, 最大速度≥0.5m/s; 機器人作業(yè)操作適應溫度≥500℃, 負載≥ 50kg; 處理后的氧化渣中主金屬含量≤10%; 金屬錠平整度> 90% ,單個(gè)鑄錠模具機器人扒渣和切削毛刺處理時(shí)間≤3min。每條生產(chǎn)線(xiàn)國產(chǎn)機器人系統應用數量不少于6 臺套, 應用示范生產(chǎn)線(xiàn)不少于3 條。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

4.12 面向鍛造行業(yè)機器人自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)

研究?jì)热荩?針對汽車(chē)零配件鍛壓生產(chǎn)制造過(guò)程中的高溫、振動(dòng)、噪音、作業(yè)環(huán)境差、危險性高、勞動(dòng)強度大等問(wèn)題, 突破多自由度夾具設計、沖擊與振動(dòng)吸收、故障診斷與高溫防護等關(guān)鍵技術(shù), 開(kāi)展多機器人多級聯(lián)動(dòng)的協(xié)調操作與控制研究, 研制集制坯、成型、精整、沖孔與檢測制造過(guò)程于一體的全自動(dòng)鍛壓機器人生產(chǎn)線(xiàn)。

考核指標:構建機器人自動(dòng)化鍛壓生產(chǎn)線(xiàn),生產(chǎn)工作節拍<10 秒/件,機器人末端執行器承受鍛件溫度800~1200℃,夾持精度優(yōu)于±1mm 。每條生產(chǎn)線(xiàn)配置國產(chǎn)機器人不少于4 臺套, 在典型企業(yè)開(kāi)展不少于4 條生產(chǎn)線(xiàn)的應用示范。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

4.13 鈑金制造機器人智能化生產(chǎn)線(xiàn)及應用示范

研究?jì)热荩?面向鈑金行業(yè)多品種小批量的快速切換、可靠生產(chǎn)需求, 研制高柔性鈑金加工制造機器人系統及智能化生產(chǎn)線(xiàn), 實(shí)現自動(dòng)更換工裝、自動(dòng)更換模具、離線(xiàn)編程、設備聯(lián)網(wǎng)、遠程監控等功能, 并開(kāi)展應用示范。

考核指標: 研制出鈑金制造機器人智能化生產(chǎn)線(xiàn), 實(shí)現20 種以上產(chǎn)品生產(chǎn),不同產(chǎn)品生產(chǎn)程序切換完成時(shí)間≤2s ,全部配套設備切換完成時(shí)間≤10min;離線(xiàn)編程時(shí)間≤30min,自動(dòng)更換工裝和模具的時(shí)間≤5min; 生產(chǎn)效率比人工生產(chǎn)提高30% 以上, 良品率≥99% 。國產(chǎn)工業(yè)機器人系統應用數量不少于50 臺套,應用示范生產(chǎn)線(xiàn)不少于5 條。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。

4.14 面向電商的無(wú)人化倉儲物流機器人系統及應用示范

研究?jì)热荩?針對電商大規模無(wú)人化倉儲物流需求, 研制快速移動(dòng)的物流搬運機器人、高速自動(dòng)碼跺機器人、靈巧作業(yè)的物流分揀機器人和包裝機器人等;研究多傳感器融合的物品/包裹快速識別和測量技術(shù);研究基于云端的多機器人智能調度與優(yōu)化技術(shù); 研究適用于上千種貨物品類(lèi)的高密度自動(dòng)存儲系統; 構建電商無(wú)人化倉儲物流中心, 實(shí)現物流拆包、入庫、出庫、分揀、搬運和包裝等自動(dòng)化作業(yè), 開(kāi)展應用示范。

考核指標: 構建不小于30000 平方米的電商無(wú)人化倉儲物流中心,配置不少于100 臺國產(chǎn)物流搬運機器人、不少于15 臺國產(chǎn)碼跺、分揀和包裝機器人、不低于10000 個(gè)托盤(pán)存儲能力的高密度自動(dòng)化立體貨倉、不少于5條具有貨物稱(chēng)重及體積測量與掃描功能的智能化高速輸送線(xiàn);可同時(shí)存儲不少于2000 種不同規格和類(lèi)型的貨物,可處理訂單量≥10000 單/天。申請不少于10 項發(fā)明專(zhuān)利。

有關(guān)說(shuō)明:由企業(yè)牽頭申報。

4.15 面向大型立面維護的作業(yè)機器人與應用示范

研究?jì)热荩好嫦蚴瘍?、船舶、鍋爐等大型立面維護需求, 研制高負載、曲面自適應靈活爬壁機器人及維護作業(yè)功能模塊, 開(kāi)發(fā)智能作業(yè)信息管理系統,研制大型立面維護作業(yè)機器人系統, 實(shí)現機器人除銹、噴漆、檢測、除海生物等作業(yè), 以及無(wú)污染的廢物回收。

考核指標: 研制出大型立面維護作業(yè)機器人, 機器人重量< 65kg, 機器人載重自重比不低于2, 機器人最大運動(dòng)速度≥ 8m/min, 最大越障高度≥20mm; 開(kāi)展除銹、噴漆、檢測、除海生物等作業(yè),機器人防水、防塵、防爆等能力達到行業(yè)規定等級, 作業(yè)效果符合相關(guān)行業(yè)標準, 作業(yè)效率為人工的2 倍以上。實(shí)現50 臺套以上推廣應用。

有關(guān)說(shuō)明: 由企業(yè)牽頭申報。