「机器人作业」山东省科技创新促进新旧动能转换产业技术成果对接活动智能装备制造产业专场

今天，山东创新网分享「机器人作业」山东省科技创新促进新旧动能转换产业技术成果对接活动智能装备制造产业专场。

主办单位：山东省科学技术厅、济宁市人民政府
承办单位：济宁市科学技术局
济宁市经济和信息化委员会
邹城市人民政府
时 间：8月30日（星期四）
地 点：邹城市择邻山庄会议中心孟子礼堂

主要议程:
（一）对接会启动仪式
时间：上午9:00-10:00
发布产业十大技术成果和十大技术需求。
（二）技术成果对接会
时间：上午10:10-12:00
高校院所发布最新技术成果、企业发布最新产品和技术需求。
（三）现场参观考察
时间：下午14:00-16:30
参观考察邹城市机器人创新平台和骨干企业。

智能装备制造产业专场

十大科技成果推介

基于“云-站-端”模式的AGV通用控制器及智能群控系统
所属领域 智能装备制造
完成单位 山东大学
项目简介 随着工业4.0和智能制造战略的实施和个性化生产需求日益强烈，传统AGV调度系统固定不灵活、迟钝不敏捷、独立不协作、适应性差等问题越来越突出。
该技术采用“云-站-点”的系统架构模式。在“云”端通过数据资源融合、数据提取、大数据分析与反馈推送技术及故障预警分析，构建“云”端智能AGV设备的管理平台，为智能AGV设备提供注册、管理、监控为核心的功能群，实现对“站”端AGV控制系统的全监控。在“站”端研究动态路径最优规划问题，解决各AGV之间碰撞和时间冲突，开发图形化的物流路径规划工具，自动更新匹配“站”端的控制系统地图，实现生产资源全要素科学化动态调度。在“点”端研究AGV的状态解析、车身位置、姿态感知、资源状态解析等技术，同时完成道路识别、路标识别、转向变速、安全避障、异常报警等，研发AGV通用控制器。
该项目已申请发明专利5项，实用新型专利3项，软件著作权3项。

云服务机器人及云服务平台
所属领域 智能装备制造
完成单位 山东大学
项目简介 发展服务机器人产业，可以有效提高人民生活质量，推动民生科技快速发展、是实现先进科技成果惠及民生的战略举措。但由于服务机器人大都工作在动态、非规则的环境，并与人亲密接触，因此对服务机器人的环境感知理解、自主运动、人机交互、智力水平及价格等方面都提出了很高的要求，将服务机器人与云技术相结合是未来服务机器人发展的必然趋势。
项目针对目前服务机器人系统协议不兼容、缺乏信息共享与融合等问题，将服务机器人与新一代信息技术深度融合，打造低成本轻量化的服务机器人本体，基于服务机器人功能解耦策略，构建低耦合高内聚服务机器人云服务平台，研究服务机器人云服务封装、云服务协同等方法，突破服务机器人场景理解、行为识别及情感交互等方面的技术瓶颈。

面向装备制造业的工业物联与大数据分析系统
所属领域 智能装备制造
完成单位 山东大学
项目简介 本项目实现了一站式大数据应用，包括采集、存储、计算及分析。为用户提供全自动化数据采集服务，包括半/非结构化数据在内的任意格式的数据采集处理，满足高性能存储和归档设计的需要。通过分布式存储、分布式计算等技术，建立了统一的数据存储和整合机制，用户可以根据数据的增长动态扩容，免除了数据迁移的麻烦和隐患。使用高效计算引擎提供极速的计算速度，为海量数据进行交互SQL分析、实时计算、流处理、海量数据批处理提供强有力的计算性能保证。为用户提供整套平台化的数据分析服务，提供机器学习与数据挖掘算法，用户可据此快速发掘深层次多维度数据价值，提供整套平台化的数据分析服务，通过机器学习与数据挖掘算法，快速发掘深层次多维度数据价值。大数据分析平台核心组件包括数据集成转换、大数据平台、行业数据智能平台、数据资产管理、平台运维管理等。该平台提供了数据迁移、数据清洗等工具，简单便捷的完成数据采集与数据预处理工作，高性能的大数据存储组件、资源管理组件以及数据流式计算框架，海量数据批处理计算框架，封装深度学习分布式框架，整合机器学习工作台，提供丰富的预测库、优化库、知识库，屏蔽了大数据各组件繁杂的技术语言，为用户提供简单易用的设计开发和管理使用界面，构建深层次多维度的数据仓库，实现了实用性、易用性、安全性的大数据资产管理，实现一键式的安装部署，图形化的集群监控与管理，组件状态实时观察，明细指标自由添加，配置信息追踪调整。
系统研发了面向数控加工中心、工业机器人等制造装备的多协议转换网关、制造过程工业大数据采集、工业大数据平台、制造过程3D可视化、工业大数据分析等智能制造核心技术，研发了离散制造车间CPS（Cyber Physical System）系统，并开展了卓有成效的示范应用，实现了国家智能制造专项新模式项目目标，有力地推动了制造业信息化、智能化转换。该项目获得基于工业互联网的制造系统互联、数据采集与分析系统两个山东省重大科技创新工程项目支撑，已取得软件著作权16项。

新型喷浆机器人
所属领域 智能装备制造
完成单位 山东科技大学
项目简介 喷浆作业是巷道施工锚喷支护的重要一环，具有劳动量大，劳动环境恶劣的鲜明特点，因此研制喷浆作业机器人（机械手）代替人工作业一直是巷道施工的方向。但因其作业条件的恶劣性和诸多局限，一直未能得到全面推广。项目团队对喷浆机械手整体布局及方案设计；研究机械手臂架多维摆动和稳定性控制技术，实现机械臂满足喷浆动作和运动轨迹要求；研究喷浆机器人遥控和集成控制技术，实现远程控制；突破机器人自主喷浆作业等关键技术。要满足喷浆作业要求，研制的喷浆机器人（机械手）可达到末端载荷应在100kg以上；在满足作业范围的同时体积小，易于在巷道中通行，对机械臂稳定性要求高；并且操作方便，遥控操作或自主作业；人工喷浆作业不但对工人身体伤害极大（粉尘及速凝剂等化工原料），且限制了施工效率，喷浆效果较差。采用喷浆作业机器人后，减轻了劳动强度，而且采用遥控操作可更好地观察与控制，改善作业效果。
本项目已取得发明专利十余项，并获2017年中国煤炭工业协会科学技术奖一等奖，2015年国家安全生产监督管理总局第六届安全生产科技成果奖一等奖，2017年教育部高等学校科学研究优秀成果奖二等奖。

高速重载四自由度圆柱坐标型码垛机器人
所属领域 智能装备制造
完成单位 山东科技大学
项目简介 高速重载四自由度圆柱坐标型码垛机器人是山东科技大学联合哈尔滨工业大学、青岛诺力达智能装备有限公司，在多年的技术研究和积累上，面向化工、饲料、食品、饮料、水泥、白色家电等行业的码垛应用，开发的负载130公斤的高速重载型码垛机器人系统。该机器人采用独特的圆柱坐标平行四边形结构和高强度铝合金手臂，采用基于RTEX的工业实时以太网分布式运动控制结构和独特的运动规划方法，及自主研发的码垛机器人专用伺服驱动器，码垛机器人专用网络型控制器、多功能模块化作业工具等核心部件。团队进行了高速大负载码垛机器人的动态优化设计和最优轨迹控制方法研究，解决了重载码垛机器人高速运动中容易出现的本体机构抖动、末端残余振动、重复定位精度下降、局部过热等问题，实现了平面峰值循环速度1600次/小时，正常码垛作业1200次/小时，重复定位精度±1.0mm，在作业速度方面超过了大多数国外同类型产品。该成果于2014年在青岛诺力达工业装备有限公司形成了定型产品，产品型号为TY1200，并开展了产业化应用。截至2017年底，该公司已经实现了500台/套左右的销售，客户覆盖了山东、江苏、山西、福建、内蒙、辽宁、新疆等十多个省份的六十余家企业，应用领域分布在饲料、食品、饮料、化工、水泥、空调、冶金等多个行业，通过码垛机器人销售已实现1.6亿元的产值，并形成了年产200台码垛机器人的制造能力。

高性能工业机器人运动控制技术
所属领域 智能装备制造
完成单位 珞石（山东）智能科技有限公司
项目简介 珞石具备以OptiMotion和TrueMotion的高性能机器人运动控制技术。
OptiMotion 技术是指基于全动力学模型的最优规划,以高精度的动力学建模与参数辨识为基础,融合OTGC(限制条件下在线轨迹规划)在线规划以及高阶加减速技术,保证机器人每一时间至少有一轴处于最大加速状态,从而获得机器人所能允许的最短节拍时间。
TrueMotion 技术指具备与速度无关的路径规划技术、高精度误差补偿与惯量前馈技术,可有效避免机器人加减速过程的抖动, TrueMotion 技术保证机器人在任何速度下都可沿既定轨迹精准运行, 所见即所得。
经过多年研发和迭代，珞石的OptiMotion和TrueMotion运动控制技术趋于成熟，在机器人高速高精度控制上, 处于国内领先水平。两项基础技术都集成在珞石的标准产品上，使用 Titanite 控制器的机器人, 可以将运动性能发挥到最佳水平。

工业机器人动力学共性基础技术
所属领域 智能装备制造
完成单位 珞石（山东）智能科技有限公司
项目简介 动力学是工业机器人高性能和诸多高级功能的前置条件，是机器人领域的共性基础技术。珞石经过多年积累，已经形成了机器人全动力学模型的搭建、辨识和优化计算、机器人误差模型的搭建和辨识、机器人柔性动力学等一系列的关键基础技术，并持续深化，应用在了机器人控制、设计、应用等多个环节。

基于自动编程和定位技术的机器人坡口切割软件包
所属领域 智能装备制造
完成单位 山东省智能机器人应用技术研究院
项目简介 本项目针对切割行业小批量多品种、劳动强度高、生产效率低、加工精度差等问题，利用激光视觉定位和离线编程技术，结合工业机器人的灵活性和精确性，开发具有自主知识产权，能够实现整个切割过程免示教、免装卡、高效率、高加工精度的智能化机器人破口切割系统。
关键技术1—机器人离线编程技术 通过解析DXF文件，实现CAD文件(DXF格式)图元提取，并利用OpenGL将其复现到人机界面上，并生成最佳的机器人运动轨迹。 解决了复杂轮廓,人工示教效率低的问题。
关键技术2—大视野视觉定位技术 视觉采集完毕后，首先利用背景减法获取工件轮廓，然后对获取工件轮廓以及CAD文件进行矩形包络，通过矩形匹配进行精确定位。 解决了频繁更换设计工装夹具，带来的成本高、效率低的问题。
关键技术3—实时热补偿技术 通过激光视觉传感器采集到的切割截面形变数据，利用建立的切割补偿数据模型，实时调节热切割的输出功率和机器人的动态运行数据。 解决了热切割时形变带来的精度差问题。

铝模板全自动化机器人焊接产线技术
所属领域 智能装备制造
完成单位 山东诺博泰智能科技有限公司
项目简介 该套自动化产线包括铝模板锯切、冲铣、焊接、整形多工位，加工过程采用机器人，实现铝模板从板材到模具的全过程作业。采用的分级控制及分级执行机构，解决了铝模板组焊过程中单项循环造成的个别环节出错工位报警，流程中断及焊接过程出错纠错的重复检查，重复定位的问题，提高了模板下料、搬运、焊接、打磨抛光等生产过程的连贯性作业，降低焊接管理系统的成本。通过模块化的分级处理，实现系统模版“即插即用”的智能更换方式，为铝模板自动组焊产线提供工艺、产品参数可调整的非标生产。兼容标准化批量生产及非标准化定制生产服务。

机器人辅助精准穿刺软组织手术系统
所属领域 智能装备制造
完成单位 济南大学
项目简介 全球每年约120万（女性恶性肿瘤的25%）妇女患乳腺癌，50万人死于乳腺癌；机器人经皮靶向穿刺手术可早期发现、早期诊断及早期治疗乳腺癌，对降低病死率和提高生存质量具有极为重要的现实意义。为减小因软组织形变引起的穿刺靶向误差，提高穿刺精度，克服目前穿刺手术避障难、需要多次回撤针及低精度的不足，降低组织损伤和患者的痛苦，本项目从乳腺肿瘤靶向穿刺手术需求出发，提出一种新的机器人辅助沿直线路径精准靶向穿刺软组织目标的技术手段，采用基于软组织兴趣点目标的形变移位控制方法，引导目标肿瘤“主动”向穿刺针所在直线的方向移动，同时又可以控制障碍物和敏感组织远离针穿刺路径，深入研究软组织形变仿真非线性力学模型、基于穿刺力预加载的最小化软组织形变穿刺机理与路径规划、图像引导下靶点主动追踪穿刺路径的控制策略与方法等三个内容，最大限度的减少目标位置的跟踪误差，以提高靶向穿刺精度，进而提高手术治疗效果、扩展手术适用范围、提升患者恢复速度和增强手术安全，切实提高穿刺手术的适用性、有效性、普及性和安全性。

建筑铝模板分拣机器人
所属领域 智能装备制造
完成单位 山东建筑大学
项目简介 建筑铝模板是一种铝合金材质的建筑模板，刚度好、寿命长，广泛应用建筑施工承重柱、墙板或楼梯等混凝土工程。不同的建筑铝模板组装支护的工作方式，要求提前将建筑铝模板按照设计清单分拣打包。纯手工分拣打包，分拣效率低、易出惜、常造成积压。
建筑铝模板分拣机器人，集成机器人本体及其控制系统、基于深度学习的识别与定位系统、出入库管理系统和数据库云存储系统等，实现铝自动识别分拣铝模板，管理云数据库中的铝模板信息，方便、快捷、高效调用、更换铝模板。

轮胎自动码垛分拣控制系统
所属领域 智能装备制造
完成单位 山东亚历山大智能科技有限公司
项目简介 本软件用于轮胎的自动码垛，将入库的轮胎按照规格、型号分别堆放到不同的垛位，满垛的轮胎自动出库。实现了轮胎的完全自动码垛，能够大大提高物流作业效率，提高劳动生产效率，降低生产成本。
系统特点：
1.通用性强：将运输、存储、分拣、装卸、包装、流通加工、配送、信息处理等功能进行有机结合，而且能在高温、腐蚀、粉尘、有毒等对人体有害环境下操作；
2.效率高：搬运速度高达2.5米/秒，载荷大，最大可达3T，作业范围达24m，能大大提物流作业效率，提高劳动生产效率，降低生产成本；
3.自动化程度高：靠计算机进行统一管理、集中调度和控制，不需人工搬运作业，可以大量代替单调往复或高精度需求的工作，在解决劳动力不足、降低工人劳动强度、改善生产环境等具有很大潜力。

十大技术需求

技术需求名称 需求单位 合作方式
浮动打磨恒力矩系统的力矩控制软件及空间算法 山东诺博泰智能科技有限公司 技术合作
工业机器人用高性能交流伺服控制器 珞石（山东）智能科技有限公司 技术合作
新一代柔性机器人关节用力传感器 珞石（山东）智能科技有限公司 技术合作
工业机器人柔性物料缝制操作技术 珞石（山东）智能科技有限公司 技术合作
e-Dog四足仿生机器人平台的研发 山东优宝特智能机器人有限公司 技术合作
柔性示教人机协作技术 山东时代新纪元机器人有限公司 技术合作
智能井下作业机器人/多功能巷道修复机器人 山东金科星机电股份有限公司 技术合作
脑控下肢外骨骼康复机器人 山东海天智能工程有限公司 技术合作
隧（巷）道高效智能掘锚护一体化装备研发及产业化 山东天河科技股份有限公司 技术合作
150吨级蓄电池电力牵引机车 山东天工机电设备有限公司 技术合作
基于深度学习的识别与定位算法及其在分拣机器人中的应用 山东建筑大学 技术合作
双机构直角坐标机器人 青岛大学自动化学院 技术合作