科创中国

模块化是一种重要的先进的设计方法，已成为现代机电系统发展的趋势和方向。可重构模块化机器人由多个模块组成，可根据不同的任务需要或工作环境改变自身构型和自由度，具有良好的任务通用性、环境适应性、可重构性和成本低等优点，能够满足3C制造、轻工生产和大众消费等领域的应用需求。模块化机器人研究起步较晚，在设计方法论、系统构建、理论体系和应用等方面的研究亟待加强和深化。 本项目在国家863计划、自然科学基金、基金委-广东省联合基金、广东省自然科学基金、广东省前沿与关键技术创新专项、粤港合作创新专项等项目支持下，产学研联合攻关，研发了工业级和个人消费级多种类多型号的机器人模块，并由此构建了数十种模块化机器人系统，已掌握核心技术，形成了系列化具有完成自主知识产权的核心产品，性能达到国际先进，可重构特性更是独树一帜。

(1)提出一套系统的可重构模块化机器人设计思想与方法，指导高效经济地构建构型不同、自由度可增减的多种多样的机器人系统；(2)研发了系列化的独立完整的具有快速重构特性的机器人关节模块和功能模块；(3)实现了系统构建的灵活性、丰富性和多样性，发明了多种新型机器人，包括轻量级操作臂、双手爪爬杆机器人、双足爬壁机器人、双足步行机器人、可变构型双轮移动机器人、高压线巡检机器人、高压线上多作业执行器快换机器人、轮子数量和布局可变的消费级移动机器人，以及其它多种仿生机器人；(4)创建了双手爪/足攀爬机器人自主攀爬的三层递阶结构的理论体系，提出了各层面的实现方法和相应算法；(5)创造性地提出了一种双轮足混合移动机器人，既可用作双足主动步行机器人又可用作可变构型双轮移动机器人，并能实现两种移动方式的自主过渡和切换。

有效扩大机器人的应用范围：衍生的约10种新型机器人大力扩展机器人应用范围使机器人走向非传统制造领域：所研发的轻量型便携式机器人模块可携带至室内外现场根据具体作业现时构建机器人，执行航空航天、船舶制造、轨道交通等国家战略性行业中大型结构件的焊接、打磨、喷涂、检测和除锈等作业，改变其现有的手工生产方式，提供先进的自动化制造手段。

该项目团队成员以国家需求为导向，具有高度的责任感和使命感，致力于机器人模块和模块化机器人系统的研发和产业化，团队深耕细作十多年，开发和掌握了模块化机器人的核心技术，形成具有完全自主知识产权的拳头产品，本项目在一定程度上引领了国内外模块化机器人技术的发展。

团队成员主要贡献如下：

管贻生：广东工业大学，团队项目的总负责人

朱海飞：广东工业大学，深度参与了大部分机器人模块和模块化机器人系统的研发

周雪峰：广东省科学院智能制造研究所，参与了广东省重大专项有关模块化机器人研发项目的立项、实施和结题，并负责子课题

王光能：深圳市大族机器人有限公司，负责模块化协作机器人的研发与产业化

谷世超：广东工业大学，作为主力研发了第三代机器人关节模块(简化了模块结构

由于模块化机器人相比于传统机器人具有很大的优势，本项目研发的成果具有重大的社会效益和经济效益。1.有效扩大机器人的应用范围；2. 使机器人走向非传统制造领域； 3. 推动和发展模块化机器人技术； 4. 提供开放的机器人创新教育和科研平台； 5. 人才培养与新增就业； 6. 良好的经济效益：工业级可重构模块化机器人已向高校、科研院所和企业销售10余套；个人消费级模块化机器人已形成完善产品，首期生产了两千个模块，正在规模化销售中，并计划推向海外；而Elfin系列六轴协作型模块化机器人已成功打入苹果和三星等世界500强企业，出口到欧美日韩等50多个国家和地区。累计新增产值超过１亿元，新增销售额8000多万元，新增利税700多万元。

项目成果正在由佛山博文和大族机器人进行产业化。可重构模块化系统已向广东能源技术公司、国家电网山东电科院等企业和科研院所提供了十余套；个人消费级Mini模块化机器人首期生产了两千个模块，正在规模化销售中并计划推向海外；Elfin系列六轴协作型模块化机器人已成功打入包括苹果和三星等世界500强企业，出口到欧美日韩等50多个国家和地区，累计新增产值１亿多元。