机器人最新进展(王)

1、Q国内外平台国内外平台“蛟龙号蛟龙号”7000米海试成功米海试成功“好奇号好奇号”火星车成功登陆火星火星车成功登陆火星“X47B”首次自主飞行首次自主飞行Google 自动驾驶汽车自动驾驶汽车48万公里安全行驶万公里安全行驶Q企业动向企业动向n稳固现有市场稳固现有市场n向服务机器人靠拢向服务机器人靠拢iRobot与与InTouch联合推出联合推出远程医疗机器人远程医疗机器人Esko Bionic 升级穿戴式行走升级穿戴式行走辅助套具辅助套具Q研究热点研究热点n新能源、新材料应用新能源、新材料应用n常规平台智能化常规平台智能化智能材料仿生结构驱动一体化智能材料仿生结构驱动一体化氢动力在无人机上应

2、用氢动力在无人机上应用智能子弹智能子弹Q仿生皮肤、人工肌肉及结构驱动一体仿生皮肤、人工肌肉及结构驱动一体化设计化设计n仿生材料与机构仿生材料与机构将将为未来机器人实现多功能高效率发展提为未来机器人实现多功能高效率发展提供必要的技术储备，供必要的技术储备，另外、另外、对于仿生结构材料的未来对于仿生结构材料的未来而言，而言，必须具备相应的光机电微纳加工工艺及传感驱动执行一体必须具备相应的光机电微纳加工工艺及传感驱动执行一体化设计能力化设计能力。1 Oeffner J, Lauder G V. The hydrodynamic function of shark skin and two biomi

3、metic applications. J Exp Biol. 2012, 215: 785-7952 Takei K, Takahashi T, Ho J C, et al. Nanowire active-matrix circuitry for low-voltage macroscale artificial skin. Nature Materials, 2010, 9(10): 821-8263 Shepherd R F, Ilievski F, Choi W, et al. Multi-gait soft robot. PNAS, 20124 Martinez R V, Fish

4、 C R, Chen X, et al. Elastomeric origami: Programmable paper-elastomer composites as pneumatic actuators. Adv Funct Mater. 2012, 22: 1376-1384Q模块化自重构模块化自重构n通过通过对多个单一的模块化智能单元进行可变构形设计、运对多个单一的模块化智能单元进行可变构形设计、运动规划及控制，以达到提升机器人运动能力、负载能力及动规划及控制，以达到提升机器人运动能力、负载能力及对环境适应对环境适应能力能力；n面临着大规模机载并行计算及结构化或是非结构化环境下面临着

5、大规模机载并行计算及结构化或是非结构化环境下长时间完全自主长时间完全自主能力能力。1 Gilpin K, Kotay K, Rus D, et al. Miche: modular shape formation by self-disassembly. Int J Robot Res, 2008, 27(3-4): 345-3722 Lim S, Balakrishnan H, Gifford D, et al. Stochastic motion planning and applications to traffic Int J Robot Res, 2011, 30(6): 699-7

6、123 Sprwitz A, Pouya S, Bonardi S, et al. Roombots: reconfigurable robots for adaptive furniture. IEEE Comput Intell M, 2010, 5(3): 20-324 White P J, Revzen S, Thorne C E, et al. A general stiffness model for programmable matter and modular robotic structures. Robotica, 2011, 29: 103-121.Q复杂环境下机器人动力

7、学控制复杂环境下机器人动力学控制n随着随着人类探索空间的扩大及对任务需求的提高，未来服务人类探索空间的扩大及对任务需求的提高，未来服务机器人的工作环境将是复杂多变的，高动态性、高适应性、机器人的工作环境将是复杂多变的，高动态性、高适应性、高负载能力是服务机器人特别是户外机器人发展的方向高负载能力是服务机器人特别是户外机器人发展的方向之之一一。1 Yang C F，Huang Q T, Jiang H Z,et al. PD control with gravity compensation for hydraulic 6- DOF parallel manipulator. Mech Mach

8、 Theory. 2010, 45(4): 6666772 Wooden D, Malchano M, Blankespoor K, et al. Autonomous Navigation for BigDog. ICRA2010. 4376-43813 Kalakrishnan, M, Buchli J, Pastor P, et al. Fast, robust quadruped locomotion over challenging terrain. ICRA2010. 2665-2670.4 Kalakrishnan M, Buchli J, Pastor P, et al. Le

9、arning, planning, and control for quadruped locomotion over challenging terrain. Int J Robot Res. 2011, 30(2):236-258Q智能识别与感知智能识别与感知n脑脑生肌电生肌电认知认知、城市、城市环境环境下移动机器人对环境的感知与下移动机器人对环境的感知与识识别别、以以传感器网络为基础传感器网络为基础的的智能空间；智能空间；n未来智能识别与感知主要是基于传感器技术发展的基础上，未来智能识别与感知主要是基于传感器技术发展的基础上，进行大量数据有效分类、归纳，并提取可靠有效信息，凝进行大量数据

10、有效分类、归纳，并提取可靠有效信息，凝聚成反映人聚成反映人-机机-环境交互关系的特征环境交互关系的特征数据网数据网。1 Hochberg L R, Bacher D, Jarosiewicz B, et al. Reach and grasp by people with tetraplegia using a neurally controlled robotic arm, Nature. 2012, 485: 3723752 Guizzo E. How Googles self-driving car works,” IEEE Spectrum Online, October 18, 20

11、11. 3 Helal A, Cook D J, Schmalz M. Smart home-based health platform for behavioral monitoring and alteration of diabetes patients. J Diabetes Sci Technol. 2009 3(1): 141148.4 Park J H, Denko M, Bellavista, P. Editorial: smart space technological developments. IET Commun. 2011,5(17):2431-2433.Q多模式网络

12、化交互多模式网络化交互n机器人之间的组网协调，包括单一类型机器人群体及多类机器人之间的组网协调，包括单一类型机器人群体及多类型机器人群体协作问题型机器人群体协作问题nMEMS技术、应用软件及网络通讯新技术的发展催生出的技术、应用软件及网络通讯新技术的发展催生出的新型人机交互模式新型人机交互模式1 Dorigo M, Floreano D, Gambardella L M, et al. Swarmanoid: a novel concept for the study of heterogeneous robotic swarms. IEEE Robot Autom Mag. 20122 Us

13、tinova K I, Leonard W A, Cassavaugh N D, et al. Development of a 3D immersive videogame to improve arm-postural coordination in patients with TBI. Journal of Neuro Engineering and Rehabilitation, 2011, 8:61 doi:10.1186/1743-0003-8-613 Steven J, Nichols V. Game-console makers battle over motion-sensi

14、tive controllers. Computer, 2009, 42( 8): 13-15 doi:10.1109/MC.2009.2604 Spelta C, Manzoni V, Corti A, et al. Smartphone-based vehicle-to-driver/environment interaction system for motorcycles. IEEE Embedded Systems Letters. 2010, 2(2): 39:42Q微纳系统微纳系统n机器人在机器人在狭小狭小空间空间里开展探测或是执行里开展探测或是执行任务任务；n以以微纳型医疗机器

15、人及军用侦察微纳型医疗机器人及军用侦察机器人机器人为代表为代表，而其核心而其核心技术在于技术在于创新创新微微纳设计加工工艺，纳设计加工工艺，并并集成多功能低功耗传集成多功能低功耗传感及驱动感及驱动模块模块。1 Bergeles C, Kratochvil B E, Nelson B J. Model-based localization of intraocular microrobots for wireless electromagnetic control. ICRA2011, 2617-26222 Whitney J P, Sreetharan P S, Ma K, et al. Po

16、p-up book MEMS. J. Micromech Microeng. 2011, 21(11): 1150213 Sreetharan P S, Whitney J P, Strauss M D, et al. Monolithic fabrication of millimeter-scale machines. J. Micromech Microeng. 2012, 22(5): 0550274 Nano Hummingbird. http:/ ）仿生材料与仿生材料与机构机构21+27+11547模块化自重模块化自重构构8+2+1138复杂环境下复杂环境下机器人动力机器人动力学控

17、制学控制17+5+85234智能识别与智能识别与感知感知105+70+5414087多模式网络多模式网络化交互化交互11+58+568442微纳系统微纳系统1+9+122918形成高附加值机器人产品形成高附加值机器人产品机器人在进入产业化的道路上，以高附加值产品为切入点，形成特殊服役环境下的一系列机器人产品和关键技术。重点解决在极地等恶劣气候条件下、核电站等辐射环境下、野外等复杂地形下的机器人移动、作业执行和环境识别等关键技术。野外复杂环境野外复杂环境核电站强辐射核电站强辐射极地恶劣环境极地恶劣环境移动移动环境识别环境识别地形建模；图像与数据融合；感知识别地形建模；图像与数据融合；感知识别地形

18、复杂；抗电地形复杂；抗电磁、地理干扰磁、地理干扰作业执行作业执行重载搬运；柔性顺应技术；内窥检测；遥操作和人机交互；重载搬运；柔性顺应技术；内窥检测；遥操作和人机交互；复杂地形动力学；移动全地形机构；非结构化环境控制复杂地形动力学；移动全地形机构；非结构化环境控制特殊服役特殊服役防辐射、高温；安全防辐射、高温；安全级别高；工艺集成级别高；工艺集成抗恶劣气候，科抗恶劣气候，科学载荷集成学载荷集成特殊服役环境下机器人应用特殊服役环境下机器人应用野外复杂环境野外复杂环境核电站强辐射核电站强辐射极地恶劣环境极地恶劣环境中国工业机器人产业形成思路中国工业机器人产业形成思路Q模块化模块化：标准化、网络化体系结构突破：标准化