仿人机器人的感知与控制关键技术及应用

国家技术发明奖推荐公告材料一、项目名称机器人是增进我国制造业与服务业转型升级的重要支撑技术和产业，发展仿人机器人感知与控制技术是提高我业应用转化的重要途径。本项目围绕目前亟需攻克的仿生腿业环境适应弱、操作作业动态伺服慢的难点问题，发明了：1)采用新型弹性驱动关节的腿足机器人和高能效控制措施，研制的国内首台电机距离能耗从国际最低0.36降至0.29,跳跃高度提高至35cm;2)感知单元多维运动的三维地图重构措施和双三视张量的立体视觉迅速里程估计措施，研制的激光视觉融合自然导航系统反复定位误差从国际主流产品的10mm降至2mm;3)采用表面制技术，研制了国际首套可迅速持续乒乓球对打和旋转球接打的仿人机器人系统。项目获得授权发明专利53项，其中美国专利1项，科技部专家组认定所研制仿人机了机器人应用推广和产业发展，形成了变电站无轨自主巡检机器人、无轨自然搬运机器人等产品，实现了批量应用，与国外同类产品形销售额41799.15万元，新增利润3445.59万元。获2023年浙江省科技进步一等奖。机器人技术及系统作为战略性高新技术是增进我国从制造大国向制造强国转变的重要技术抓手，是《中国制造2025》十大重点领域之一。为推广应用带来极大概束。作为机器人技术发展的动能力类人和作业智能类人问题，对机器人技术和产业引领作用。本项目面向机器人技术与应用瓶颈，以仿人机器切需要攻克的腿足运动能耗高、环境感知适应弱、动态伺服响应速度提高50%;发明了采用弹性驱动关节的腿足机器人连杆传动机构和飞轮控制措施，单位距离能耗从国际最低0.36降至0.29,同步跳跃高度提高至2.复杂环境建模认知与实时定位技术。针对机器人移动作业对环境精确建模的需融合自然导航系统，反复定位误差从国际主流产品的10mm降至2mm。项目获得授权发明专利53项(美国专利1项);研制成功国际首套可迅速持续乒乓球对打和旋转球接打的仿人机器人系统，科技部专家组验收认定“获得了突破无轨自主巡检机器人已覆盖全国21个省份近300座变电站，销量居国家电网第一；现批量应用。近三年新增销售额41799.15万元，新增利润3445.59万元，获2023四、客观评价(1)2023年2月科技部组织的工业控制技术国家重点试验室现场评估中，张钹院士前瞻性的可对打乒乓球的仿人机器人，在迅速识别预测、稳定平衡控制、自主协调划与击球范围、上肢与腰部协调控制、机器人运动控制总线程研究委员会副主席EnricoLorenzini专家合作刊登视觉里程估计措施用于太空探索，将会在卫星全局定位系统失效时尤其有价值”请团体论文，指出申请人团体采用自适应轨迹预测技术(“adaptivetrajectory2.第三方专业测试(1)2023年4月22日，王田苗、赵杰、王耀南构成专家组对乒乓球对打仿人机器人(2)2023年11月26日，李贻斌、葛运建、罗均、马宏绪、苏波、杨灿军构成专家组像头和陀螺仪的机器人本体视觉、乒乓球轨迹识别与预测、串联弹性驱动关节”等2023年11月，美国科学基金委受奥巴马政府委托，做人机互动全球技术评估。(1)项目负责人受邀在多种学术会议上进行演讲汇报，包括：(2)组织了2023年第18届国际爬行与行走机器人以及移动机器支撑技术会议(3)受科技部邀请，有关成果参与了2023中国国际工业博览会和2023国家高新技4.顾客评价本项目成果成功在国家电网下属各省企业、杭叉集团、巨星集团、人人集团等1、巡检机器人顾客：杭州市电力局2023年开始使用巡检机器人，认为该产品可及时、敏锐的发现设备的内部热缺陷、外部机械或电气问题，为运行人员提供事2、AGV顾客：华为南方工厂、东芝信息机器(杭州)有限企业、杭叉集团股份有限企业、浙江德美轴承有限企业、杭州巨星科技股份有限企业、浙江铁流离合器3、智能制造自动化生产线顾客：杭州人人集团有限企业2023年开始使用智能通过数年技术攻关，项目组针对工业与特种环境下的作业自动化需求，研发了1)在全国变电站的自动巡检推广应用：基于本项目关键专利，由浙江国自机器人技术有限企业研制的变电站智能巡检机器人在国家用，合计销售超200台，采用“一机多站”的先进运维模式，覆盖全国21个省份近300座变电站。2)在仓储物流行业、电商行业和制造行业等自动化搬运的推广应用：基于本项目关键专利，由浙江大学合作企业杭州南江机器人股份有限企业开发等单位应用，合计销售超100台，提高自动化物流效率，减少物流人力成本。3)在老式制造企业实现“机器换人”和“智能制造”的推广应用：基于本项目关键专利，由浙江国自机器人技术有限企业研发的智能制造自动化生产线，在巨星集团美工刀和折叠刀生产工厂、人人集团点烟塞生产工厂、中策橡胶轮胎生产工厂等单位应用，提供了企业生产过程中物料的运送、仓储、分拣、包装、装卸等环节名称应用起始时间应用效果限企业1、仿生腿足高能效迅速稳定运动技术2、复杂环境建模认知与实时定位技术稳定运动技术研制成功国内首台电机驱动四足仿生应用复杂环境建模认知与实时定位技术研制成功无轨自然导航iAGV,在华为、东芝等3C工厂复杂多变环并且与菜鸟网络合作推出国网浙江省电力企业杭(原杭州市电力局)2023年2月1、复杂环境认知建技术。高压电缆隧道巡检机器人福建省电力有限企业福州电业局2023年7月佘文锦作业对象迅速识别定位与伺服稳定操工作，保证工作人员的人身安全。阳能发电有限企业2023年12月1、复杂环境认知建技术。2、作业对象迅速识别定位与伺服稳定环境温度采集、自动巡检、自动报警、定日镜定期清洗浙江省电力2023年6月复杂环境认知建模与自然定位导航技术检、自动报警、监控录像、数据查询和报表打印、数据分析等任务。人人集团2023年9月1、复杂环境认知建技术。2、作业对象迅速识别定位与伺服稳定系统包括了18种不一样类型的原材料自动理料机、自动组装机、半成品检测线以产本田、比亚迪、丰田、神龙等多种规格的汽车点烟个，投运以来，节省人力13人，提高生产效率50%。2023年3月叶飞1、复杂环境认知建技术。2、作业对象迅速识别定位与伺服稳定采用AGV之后，实现区域自动化物流效率提高30%以上，物流的人力成本节省80%以上。浙江德美轴2023年4月汪国1、复杂环境认知建技术。2、作业对象迅速识别定位与伺服稳定采用AGV之后，实现区域自动化物流效率提高30%以上，物流的人力成本节省80%以上。2023年3月叶飞1、复杂环境认知建技术。2、作业对象迅速识别定位与伺服稳定采用AGV之后，实现区域自动化物流效率提高30%以上，物流的人力成本节省80%以上。浙江铁流离限企业2023年7月1、复杂环境认知建技术。2、作业对象迅速识别定位与伺服稳定采用AGV之后，实现区域自动化物流效率提高30%以上，物流的人力成本节省80%以上。2023年1月1、复杂环境认知建技术。2、作业对象迅速识别定位与伺服稳定采用AGV之后，实现区域自动化物流效率提高30%以上，物流的人力成本节省80%以上。类别详细名称国家(地区)日期证书编号发明专利发明专利美国2学国；熊蓉；褚健发明专利馈控制的弹性驱动节中国学国；熊蓉；褚健发明专利节的控制中国学贾学熊蓉发明专利跳跃机构中国学熊蓉发明专利环境信息构系统及中国学山；朱郑洪波发明专利一种基于导航定位中国学蒋云良；许刘勇发明专利一种基于的三维场景建模措中国学发明专利一种使用点精确定中国学刘勇章逸哲发明专利臂作业动中国学张大松；熊蓉；吴健发明专利实时精确行措施中国学章逸2.刘勇，浙江大学控制科学与工程学院，副专家4.吴俊，浙江大学控制科学与工程学院，工程学院机器人团体的关键组员；完毕人郑洪波为浙江国自机器人技术有限企业总经理，于2023年起与浙江大学控制科学与工程学院机器人团体开展产学研合作；完毕人章逸丰2023年-2023年期间为浙江大学博士生和专职科研聘任人员，是浙江大学控制科学与工程学院机器人团体的关键组员，现所在企业也与浙江大学控制科学项目各重要完毕人长期合作，共同承担了国家863计划项目(2023AA042602、2023AA04Z209)、国家自然科学基金(60675049、61075078、61173123)等，并成为浙江省首批重点科技创新团体(2023R50014)。推广项目成果，获得1项授权美国专项目中重要完毕人熊蓉、朱秋国在合作完毕关键技术发明点一的基础上，于2023-2023年期间合作研制了国内首套电机驱动可高能效跳跃的单腿机器人和双足由重要完毕人郑洪波深入开展了移动机器人产品研发和产业化，研制