基于视觉跟踪系统的智能波纹板焊接机器人

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通过该项目的实施，围绕基于视觉跟踪系统的智能波纹板焊接机器人，天津易而速机器人科技开发有限公司与河北工业大学已经联合申请发明专利3篇（受理中），实用新型专利2篇（已授权）：发表论文9篇：培养研究生4名：新增就业人数10人。本项目的实施不仅有效带动企业在科技创新方面的发展，而且大大提高了企业在天津市乃至全国的知名度。我国是是世界集装箱主要生产地，国内集装箱出口总量达世界集装箱出口总量的90%以上，我国集装箱制造企业大约500家。该项目的实施削减了集装箱生产企业生产人员编制、提高劳动生产率、降低劳动强度及提高产品质量，同时减少焊接时的火花及烟雾等对人体造成的危害。彻底改变了视觉焊接智能机器人完全依赖国外设备和技术的局面，加速建设新兴的高科技智能化机器人产业，带动相关计算机、控制、传感、信息及人工智能等相关供应链的产业发展，创造大量的就业机会。项目对促进行业技术进步、新兴产业培育及社会进步、自主创新等方面作用明相对我公司来说，该项目的产业化为公司带来的经济效益目前不是很明显。该产品目前还处于市场化推广和天津市场小范围应用阶段。2015年，公司营业额为160万元，利税5万元：2016年初，公司与实力雄厚的河北泰华集团整合，成为泰华集团机器人产业化项目的核心主体。在泰华集团技术和资金的大力支持下，天津易而速机器人科技开发有限公司已与国内大型集装箱生产企业天津中集集装箱和大连中集集装箱达成合作意向。预计公司在2016年营业额将达到500万以上。

基于高效焊接技术的柔性机器人工作站开发及产业化

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该项目主要研发的内容主要包括以高效点焊技术为核心的柔性机器人焊接工作站技术开发及产业化应用。以机器人工作站为核心，采用多工位柔性伺服转台以及焊钳快换技术，实现了不同产品的柔性切换生产：采用轻量化焊钳以及高速机器人应用，实现了焊点的高效快速焊接，比常规设备提高效率近30%：同时采用自主研发的IECT点焊控制技术、焊接参数在线监测及联网技术、多机器人协调控制技术等，解决了高强钢板、镀锌钢板自动焊接的焊点在线检测及稳定焊接工艺，实现了白车身部件的高质量稳定快速焊接，打破了在该领域国外设备长期垄断的地位，解决了汽车零部件及整车生产企业对设备灵活性、稳定性、高效率的需求，为实现国家工业生产智能制造规划的落地实施提供了坚实的基础。　　目前该项目已经在多个客户多个项目中实施，取得了广泛认可，创造了良好的经济和社会效益。　　主要技术指标参数：　　1、夹具更换方式：自动　　2、夹具切换时间：30s　　3、伺服转台变位时间：4s　　4、工作站节拍42s　　5、焊钳形式轻量式　　6、焊钳重量70～80kg　　7、综合焊点时间2.5s　　8、焊接控制器电流精度±1%　　9、焊接控制方式恒能量　　10、电流反馈方式次级闭环　　11、控制器响应精度1ms　　12、在线检测功能有　　13、电流曲线绘制功能有　　

海上平台干式桩腿内壁巡回检测机器人开发

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海上平台干式桩腿内壁巡回检测机器人旨在代替人工检测作业，实现对海上平台干式桩腿内部缺陷的巡回检测功能，提高桩腿内部缺陷检测的效率和精度、降低检测成本和风险，提高桩腿乃至平台整体的安全性。　　该巡回检测机器人专门针对海上平台干式桩腿内壁结构而设计，开发了机器人机械机构、运动及检测控制系统、超声检测系统、视觉检测系统、激光测距系统等。机器人机械机构由可伸缩躯干、可伸缩腿、电磁吸盘式脚机构构成，通过躯干与腿脚伸缩运动的配合，实现了机器人在桩腿内壁往复爬行，并可跨过桩腿内部连接处的凸缘障碍：运动及检测控制系统采用现场与远程控制相结合：超声检测系统将超声探头及耦合剂喷嘴做为一体，整体可由机器人携带，自动实现耦合剂的喷射及壁厚的探测功能：视觉检测系统可实现桩腿内壁360O全覆盖检测，以及桩腿内壁缺陷自动分析与设别功能：激光测距系统综合用于机器人爬行过程中的障碍检测与回避、机器人爬行定位及检测数据的定位功能。

机器人自动取料、检测汽车转向节清理单元

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一、课题来源与背景　　2014年，中汽公司承接了上海圣德曼汽车关键精密铸造零部件基地建设项目。在规划阶段，我们了解到业主方非常希望有一种新的转向节铸件清理工艺来替代传统的人工作业。经过对转向节产品的外形特征和清理工艺进行仔细研究后，我们提出了一种采用压力机械以压力剪切的方式对产品进行清理，并采用机器人进行抓取下料的方案。在此期间，天津市科学技术委员会下发了《关于组织申报2014年天津市智能机器人科技重大专项的通知》。中汽公司收到通知组织各相关部门对通知内容进行了深入学习和研究，最终确定以上海圣德曼海安项目中压力机结合机器人的非标设备项目来申报科技专项项目。　　二、研究目的与意义　　本项目的研究目的为研发一套采用压力机与机器人相结合的转向节铸件自动化清理单元，并在实际工程项目中得以应用。本项目研制成功的意义在于提高了清理工序的生产效率，将促进其它工序的装备升级换代，对汽车零部件铸造行业的自动化发展起到积极推动作用。在目标产品形成市场规模后，还可以向类似的产品应用方向发展，如对于其它汽车铸件的飞边毛刺清理，也可以制作专门的模具，用冲切的形式进行处理：而机器人技术的在所有铸件生产的工序间转运交接上都能得到应用，在结合力控技术后，还可以在精密装配、表面处理等方面大显身手。　　三、主要研究内容　　该项目采用了三工位伺服转台、双工位自动顶出料压力机与六轴机器人的组合形式，实现了铸件从冲裁压边、取料、智能检测、搬运到输送带的一系列自动化功能。采用顶升机构解决了模具在冲裁工位承受大吨位冲裁力带来的问题：采用了自动化夹紧系统，实现自动更换模具功能：采用双油缸顶出机构，实现了预压紧和自动顶出功能：采用红外激光实现尺寸检测的功能。　　四、创新点　　1、机器人取代人工进行取料、检测工作　　2、采用转台将操作者、工业机器人和压力机分离开　　3、采用大吨位压力机构，可以同时冲切两个铸件　　五、社会经济效益及存在的问题　　在江苏、上海等地建立了铸件毛坯冲裁清理作业自动化的工业应用示范工程。经过4～5个月稳定运行后，达到如下指标：相对于传统的人工作业，工作效率提高了3～4倍，人员需求降低至约1/4：相对于传统的单台压力设备作业，效率提高约2倍，人员需求降低至约1/2。　　

面向服务与公共安全的网络机器人研发及示范应用

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应用网络技术是机器人在面对多变环境、复杂任务时提高自主处理能力的一个重要途径，同时也是机器人提供高效智能服务的发展方向。网络机器人在环境监测、突发事件应急处理、日常生活辅助等面积较大、动态性较强的复杂服务环境中具有广泛的应用前景。　　项目研究异构网络机器人控制系统稳定性、信号系统、导航技术、完善远程控制终端开发及人机交互技术，研发集丰富环境感知能力、自主动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的网络服务机器人系统，并应用于消防领域，实现区域环境目标参数的实时监测，并能应对火情进行灭火处理。分别研制了两套消防网络服务机器人及两套多旋翼无人机系统。　　项目研发并示范应用的消防领域服务机器人系统具有网络化、自主化、深度人机交互等特点。研发的远程控制终端基于PC和Android平台，具有大方、简洁、友好的人机交互界面。网络服务机器人功能多、可靠性高、结构简单、易扩展、易维修保养。消防领域的网络服务机器人主要有以下功能：　　1）可以通过远程视频监控实现避障及运动控制功能，实现按照遥控或远程上位机的双重控制系统，发出指令给运动控制系统，及时精确调整姿态，灵活地避开障碍物；　　2）可对服务领域中出现的有害气体，火灾等危险信息进行快速反应、利用车载消防设备完成对火源点的灭火动作；　　3）可将监控信息、视频图像通过图传系统传输给监控中心，监控中心可通过视频实时地远程查看，为以后机器人的人工智能处理信息进一步提升做准备。　　项目研发并示范应用的多旋翼无人机系统，针对地面式服务机器人不能监测的死角或特殊应用场景完成监测功能，通过终端设备操控机器人的运动轨迹或者自行完成服务任务。　　主要有以下功能：可实现多种飞行控制模式：近距离采用遥控方式，远距离采用地面站操作：可进行航迹规划，在预设路线控制飞机自主飞行：可实现全自动起降，一键起飞和一键返航：失控保护自动返航并降落：无人机飞行高度、距离、GPS位置等三维地理信息实时显示：无人机姿态、速度、航迹等信息实时显示：近距离遥控可进行智能方向控制，包括航向锁定、返航点锁定、兴趣点环绕等：可折叠性设计，保证无人机轻便携带：便携地面视频接收设备，实现机载视频实时显示：地面视频实时存储。　　主要性能指标：　　（1）室外机器人重量：＜100kg。制作工艺及材质：采用铝合金材质，4mm以上铝合金材质，表面氧化处理，适应野外环境要求。电机：电压48V，功率＞150W。最大速度：＞1m/s。越障高度：＞10cm，跨沟宽度：＞10cm，爬坡能力：15度。连续工作时间不少于2小时。防护等级：IP54。运动地形：室内，沥青水泥道路、沙地、土地、草地。双目视觉系统(彩色模拟相机及图像采集卡)，可实行航标自主导航，可实现无线遥控。可见光摄像机：有效像素1920×1080光学倍数为30X。云台活动范围：水平±180度：俯仰-30度～+90度：热灵敏度＜0.15℃(30℃时)精度±2℃。网络：3G，WLAN，无线通信模块兼容。无线通信模块支持频段：433MHz、1.2GHz或5.8GHz，带宽：50Mbps，传输距离：10km（无遮挡），远程数据上传下载功能，支持图像采集与处理功能，实现现场及网络的图像识别、远程传输和跟踪。　　（2）飞行机器人配件采用高质量的碳纤维板和碳管制造。飞行器采用六旋翼和八旋翼的设计布局，可垂直起降、自动定点悬停的无人飞行器系统，可以应用于商业航拍、影视航拍、搜索、通讯、监测、侦察等多种任务。　　飞行机器人控制器选用大疆WO0K-M飞控，采用BMPCC云台，图像传输为5.8G/HZ，信号传输为900M/HZ，飞行时间约18分钟，单块电池容量22000毫安/时，充电器时间约90分钟左右。机架自主设计，整机自重约4Kg，最大起飞重量约6-11Kg，可获得长达20分钟的续航时间，有效作业时间约15分钟。　　

威尔2迎宾导览机器人

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威尔2是由哈尔滨工大服务机器人有限公司自主开发的高端迎宾导览机器人，主要由轮式移动底盘、导航传感器、电池移动电源系统、微电脑控制系统、显示触摸一体机、激光笔账传感器、超声波避障传感器、创新外表外壳等组成。具有人机交互、人脸识别、自主导航、体感跟随等功能，拥有多项实用新型专利和外观设计专利。适合于机场、银行、税务等公共服务场所。截至目前，本项目成功推广应用于5家国内企业，2016年，该项目产生1023万元销售额。　　威尔2迎宾导览机器人开发了实时获取环境地图信息的激光雷达系统，通过双目相机获取外部环境信息，通过软件处理得到三维地图，实现建图定位、路径规划、避障、人体跟踪等功能，达到导航精度厘米级、导航速度0.5m/s级。　　威尔2迎宾导览机器人研制了独立悬挂减震单元底盘，底盘最大运动速度可以达到1m/s，转弯半径小，越障能力达到10mm，且具有5°的爬坡能力。　　威尔2迎宾导览机器人研制了具备人脸识别、智能存储功能的高速视觉系统，识别速度能达到500ms，并利用内置照片数据库实现匹配识别，精确度能达到90%。　　威尔2迎宾导览机器人研制了体感摄像头、听觉传感器配套控制系统，具备语音识别、语义理解、语音回答、语音唤醒等功能。　　综上所述，威尔2迎宾导览机器人是一款集成了多项先进技术的创新成果，应用范围广泛，经济效益和社会效益显著。采用系统集成技术研制的威尔2迎宾导览机器人达到了国际先进水平。　　

智能两轮车移动机器人

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我公司承担的智能两轮移动机器人项目分步实施以来，给企业注入了新的发展活力，带来了实质的好处，并仍蕴含巨大的潜力和空间。首先，通过该项目的实施，我公司已面向市场推出了九号、Mini两款双轮智能平衡车产品，并在此技术积累成果基础上，研发了独轮产品，受到市场的广泛好评，取得了不俗的业绩。其次，该项目的实施，使我公司积累了丰富的技术经验，取得了丰硕的技术成果。在该项目开发过程中，我公司已获授权专利40项，其中发明5项，实用新型25项，外观设计10项。在项目资金的支持下，我公司先后购买了直流电子负载仪、电磁式震动试验机、模拟运输振动台、整机老化设备、测功机等试验和检测设备，为保障和提升产品质量奠定了坚实的基础。再次，我公司三大系列产品在项目实施过程中，已累计销售约25万台。在国内，我公司牵头参与组建了天津市机器人产业联盟，用集体的力量推动行业上下游企业共同发展。在国内缺乏产品国家标准的情况下，我公司积极联系国家标准委予以立项，作为国家标准的起草单位之一推动标准尽早出台。同时，我公司以高标准来制定企业标准，确保产品质量赢得市场信赖。强劲的发展势头和巨大的发展潜力使得我公司受到资本市场的青睐，我公司在顺利完成A轮、B轮融资后，在资本的推动下，成功全资收购了世界平衡车鼻祖美国Segway公司，完全获得其品牌、技术和市场，使得我公司发展再上新的台阶。为了打破国外市场技术壁垒，将我公司产品打入发达国家市场，我公司已顺利取得了CE、RoHS、REACH、FCC、KC、ISO9001等资质和认证。总之，该项目的实施极大的促进了我公司的发展，成为我公司的快速成长的助推剂。

机器人多核异构实时嵌入式操作系统研发、验证与应用

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　本成果通过解决上述问题，达成三方面主要目的：　　(1)建立多核异构操作系统框架和分布式软件架构，一方面突破ROS的实时性瓶颈，满足机器人实时控制需求：另一方面提高系统的硬件无关性，使其可移植、可重用；　　(2)提出ROS系统形式化建模与验证的理论和方法，建立形式化高阶逻辑定理库，构建综合验证平台，开展完备的安全验证，确保系统安全可靠；　　(3)针对机器人实时操作系统，提出标准体系，制订国家标准，参研国际标准，为ROS开发提供统一的技术规范。