技术成果_创新成果-科创海

医疗机器人控制系统的应用与产业化

朱琪

-/先进制造与自动化

医疗机器人控制系统主要应用于微创手术机器人，一种利用工控机、多个可编程多轴控制器、数据采集卡构建的机器人上层控制系统，并进行算法优化，进一步提高机器人响应速度和精准度，实现系统的稳定通讯和实时控制，同时以霍尔传感器为基础，结合电机运动信号的零位确定机器人运动初始位置，提高了系统可靠性，同时大大降低了成本。

本项目拥有自主知识产权，项目规划阶段已经完成总体进度的5%；项目蓝图设计阶段已经完成总体进度的25% ；项目系统测试阶段已经完成总体进度的60%；项目上线切换阶段截止到目前，该项目已经完成总体进度的85%；项目总结阶段截止到目前，该项目已经完成总体进度的96%。

本项目目前需要场地200平米，资金700万左右，已通过权威部门的技术鉴定、环保评价等。本项目能够快速捕捉机相关领域前沿热点，以及领域内的最新研究成果和前沿进展，并能够精准锁定爆款产品。目前已有注册用户36万，具有一定的影响力。

本项目研发团队核心成员均是留学海外的博士，具有扎实基础理论知识与雄厚的技术研发实力，在国际工业机器人及其零部件行业有多年的从业经验和技术积累,所研发生产的物联网数据采集产品已达到国际一流水平，能为本项目顺利实施提供坚强的技术与管理支撑。

具有腰部自由度四足机器人的控制技术

科技处

-/先进制造与自动化

轮式机器人稳定性好，移动速度快，但是对复杂地形的适应能力较差，轮式以及履带式的移动工具能到达的地方不及地球陆地的一半，而具有腿式结构的动物几乎可以到达地球的任何一个地方；受此启发，腿式机器人得到迅速发展，弥补了地形适应能力差的缺点。腿式机器人中，四足机器人由于其良好的稳定性，较简单的结构以及仿生特点得到了比较好的发展。最常见的四足机器人的结构是每条腿部结构具有3个自由度，包括2个髋关节自由度和1个膝关节自由度，整机共12个自由度，在此结构基础上的改进型结构将具有更良好的性能。

机器人的控制方法决定机器人的性能；常见的仿生机器人的控制方法主要分为基于模型的控制方法以及基于CPG(中枢模式发生器)的控制方法。其中基于模型的控制方法包含基于稳态判据的控制方法，基于弹簧负载倒立摆模型的控制方法，基于虚拟模型的控制方法以及逆动力学方程的方法，具有控制较为精确的优点。CPG方法模仿动物产生节律运动的组织，此方法结构简单，具有很强的鲁棒性和适应能力。对于改进型结构的四足机器人，其控制对象自由度更高，控制起来更加复杂。因此选择合适的方法应用于带有腰部自由度的四足机器人，才能实现其性能较佳的运动效果。

本项目研发了一种具有腰部自由度四足机器人的控制技术，简洁高效易于实现，且控制精度较高，并设计了将控制技术应用于机器人的硬件控制系统。

基于LED阵列的高速空间光调制方法及其成像系统

科技处

-/电子信息

单像素探测是关联成像区别于传统面阵探测成像的主要特点，它指关联成像使用一个或几个单像素探测器，而非面阵探测器(如CCD，CMOS等)，来接收目标信号并重建其空间信息。单像素探测器技术成熟可靠、信号收集能力强，没有面阵探测器的像素间响应不均、存在坏点和对成像光学系统要求高等问题，尤其在特定探测波段的面阵探测器特别昂贵甚至不存在的情况下和需要多谱段复合成像的要求时，单像素关联成像为相应的目标探测提供了技术可行、成本可控、体积重量小的成像方案。

计算关联成像的单像素探测体制使关联成像技术必须依赖于某种空间光调制器件来实现成像，目前常规的方法包括采用激光照射旋转毛玻璃产生赝热光源，预制相位掩膜板，透射式液晶调制和反射式微透镜阵列(DMD)调制等。由于空间光调制器的调制速度有限(上述方法中最快的DMD目前达到22KHz调制速度)，极大限制了关联成像获取目标信息的速度，是其技术发展的瓶颈问题，也是相关领域科学工作者亟待攻克的难点。

针对现有关联成像的成像速度受空间光调制器调制速度限制的问题，本项目研制了一种基于LED阵列的高速空间光调制技术及其成像系统，对关联成像速度实现了极大的提升，空间光调制速度达到了2.5MHz，成像速度达到了5KHz。

动态二维码的生成、识别技术和装置

科技处

-/电子信息

随着智能手机的普及，为了保障信息安全的同时简化操作，二维码开始频繁应用于各类商业活动中，例如移动扫码支付、二维码电子凭证、实时数据下载和产品防伪二维码等。

二维码，又称二维条码，它通常是由多个色块在二维平面上排列形成的黑白相间的图像。最常见的矩阵式二维码生成方法是：将需要表示的数据、修正信息和其他格式信息进行数据编码获取由0和1构成二进制字符串，再将二进制字符串进一步转化为由深色块(代表1)和浅色块(代表0)组成的色块序列，最后以预设的二维码生成规则将色块序列填入一个方形矩阵，就形成了二维码。通过上述方法生成二维码后，通过二维码识别装置扫描和解析固定贴在产品上或者静止显示于手机屏幕上的二维码图像，就可以获取二维码表示的数据，例如支付信息和用户身份信息。

现有的二维码容易被仿制，安全性较低。本项目研发了一种动态二维码的生成、识别技术和装置，提高二维码的抗仿制能力和信息安全性。

家庭智能监控防盗系统

科技处

-/电子信息

目前监控摄像机在商业应用中已经普遍存在，但并没有充分发挥其实时主动的监督作用，因为它们通常是将摄像机的输出结果记录下来，视频监控系统只能提供监控区域的图像，对监控区域的监控、对目标对象的识别、分析、辨别、跟踪等完全依靠人来进行。当异常情况(如停车场中的车辆被盗)发生后，保安人员才通过记录的结果观察发生的事实，但往往为时已晚。而我们需要的监控系统应能够每天连续24小时的实时监视，并自动分析摄像机捕捉的图像数据，当盗窃发生或发现到具有异常行为的可疑的人时，系统能向保卫人员准确及时地发出警报，从而避免犯罪的发生，同时也减少了雇佣大批监视人员所需要的人力、物力和财力的投入；在访问控制场合，可以利用人脸识别技术以便确定来人是否有进入该安全领域的权利。

针对市场需求，该项目研发出一种家庭智能监控防盗系统，包括智能监控系统、自动报警系统和网络服务器。该系统通过独有的环境和背景建模方法，解决遮挡情况下多目标跟踪和分割，实现海量监控目标的实时排查任务，实现完全自动的、实时监控和报警，达到真正意义上的智能监控，从而保证用户家庭安全。所采用的技术方案是：一套利用摄像头、智能监控分析系统和手机的结合达到的智能监控防盗系统。由智能监控系统、报警系统和网络服务器三部分组成，各部分之间通过Internet连接在一起。智能监控系统由宽带网络连接,手机通过GPRS/TD-SCDMA/WCDMA与智能监控系统相连。各部分之间通过TCP/IP通信，系统之间通过TCP方式通信。智能监控系统将摄像头录制的视频存储在网络视频服务器中，供智能视频分析系统分析视屏中的人物信息，从而实现监控视频中是否有陌生人进入，对进入的陌生人进行人脸识别，将人脸信息发送至用户手机，实现用户远程监控家庭安全的目的。

该项目开发出的家庭智能监控防盗系统实现了智能视频监控、自动报警与人工报警的完美结合，最大限度降低了用户的财产损失。本系统有全系统智能控制和远程监控的特色，可以适用于多种监控应用场景。

基于手套采集的手势识别方法及人机交互装置

科技处

-/先进制造与自动化

人机交互是智能设备工作的关键环节之一，手势控制、语音控制等新型人机交互方式受到越来越广泛的关注。对用户而言，手势控制具有使用自然、直观的独到优势，是十分理想的人机交互方式。

手势识别技术是手势控制的核心问题，目前主要有基于视觉与基于手套两条路线。基于视觉的手势识别技术通常要求使用者始终面对设备，且与图像采集装置间不可有障碍物遮挡视线，在弱光条件下手势识别率可能会显著降低。基于手套的方案有效地克服了上述缺点，不仅在控制智能家用电器方面具有优势，在诸如机械臂控制、无人飞行器控制此类工业领域中也有良好的应用潜力，甚至在战场上可开发为单兵通信设备使用。

针对上述问题，为了提高基于手套的手势识别方案的识别率和识别速度，本项目研发了一种基于手套采集的手势识别技术及人机交互装置。

基于语义扩展的微博突发事件检测技术

科技处

-/电子信息

微博的社会化特性及其可以被迅速、及时的传播，吸引了大量对信息实时性有高需求的网民。尤其是在突发事件的信息传播上，微博更是超越了传统媒体，成为了信息快速传播的渠道。微博上的信息不仅发布及时，而且也是现实社会生活的缩影，挖掘微博上的信息有利于从不同角度分析现实世界的情况。因此，从海量的微博数据检测事件具有十分重要的意义。

现有技术中的微博事件检测的方法可以分为两类，一类是针对特定事件的微博事件检测方法，一类是通用的微博事件检测方法。对于特定事件的微博事件检测方法，通常需要对事件一定的先验知识，比如针对地震事件，通过地震相关的关键词找出相关微博，对这部分微博进行分析，但是对于突发事件很难具有先验的信息，因此，该种微博事件检测方法具有很强的局限性。对于通用的微博事件检测方法不需要事件的先验知识，主要包括基于突发特征检测、主题模型、聚类或者图的方法，但是这些方法普遍需要离线检测，不能处理流式数据。本成果提供一种基于语义扩展的微博突发事件检测技术，以解决上述问题。