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特殊环境作业机器人关键技术研发及应用

成果类型:: 新技术

发布时间: 2023-09-15 16:02:45

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 佛山中国发明成果转化研究院 | 2023-09-15 16:02:45

该成果研制特殊环境作业机器人其硬件和软件均为自主开发,硬件上采用多连杆式悬挂系统设计“5+1”自由度机械臂,可自动升降式云台摄像头。软件上基于多模多维信息感知、深度学习、智能辅助决策等理论方法,通过研究机器人定位定姿、路径规划与智能辅助决策技术,使机器人具备一定的自主能力,能够更快、更高效的完成处置任务。

1、机器人底盘采用多连杆式悬挂系统设计,极大地提高了机器人的运动平稳性,即使在崎岖路面上行驶,也能够使履带时刻紧贴着路面,避免机器人发生剧烈震动。上下楼梯时,能够极大地减小刚接触楼梯和即将离开楼梯时发生的剧烈冲击,减小机器人翻车以及作业物发生意外的可能性。

2、机器人机械臂为“5+1”自由度,臂展达到1.6m,伸直抓重达到15kg,收回抓重达到30kg。作业空间广,抓重大。配备多种一键操作,包括一键水平抓取、一键竖直抓取、一键收回,一键作业模式,且一键操作过程可随时中断。

3、机器人配备可自动升降式云台摄像头,水平可360°连续旋转,俯仰角度达到-60°~90°。云台摄像头高度可调,可保证机器人在使用过程中,清晰无死角的观察周围环境,并构建基于冗余多传感器信息融合的环境信息感知系统,通过研究机器人定位定姿、路径规划与智能辅助决策技术,使机器人具备一定的自主能力,能够更快、更高效的完成处置任务。

4、通过先进履臂协调控制算法,控制机械臂各关节的运动,进而补偿履带式运动平台的晃动,实现了机器人末端位姿的稳定控制,提高了机器人作业过程的安全性。

5、基于多模多维信息感知、深度学习、智能辅助决策等理论方法,提出了三维未知环境的检测建模与自主定位方法,提高复杂环境下的机器人环境建模与定位精度;采用知识/经验引导与增强的机器人行为优化和自学习方法,实现了机器人非结构化环境的运动规划和行为优化,提升机器人自主导航效率。通过机器人环境信息感知与地图构建、自身定位与路径规划、路径规划与自主运动,使机器人能够自主或者人工干预的情况下,在各类复杂的环境下,实现自主运动,并完成侦察、跟踪、处置等作业任务。

6、综合考虑作业载荷接驳过程中结构强度、电气连接等约束条件,采用基于机构设计优化技术与模块化设计理念,研制出作业载荷机电一体化快速接驳接口,简化载荷更换流程;采用基于载荷位姿检测与机器人精密力控技术,实现了作业载荷的自主/半自主拆装与更换。

本项目主要用于代替人到人不能去或不适宜去的特殊坏境中,进行侦察、探测、排爆、消防灭火、关阀堵漏等作业。

山东大学是一所历史悠久、学科齐全、实力雄厚、特色鲜明的教育部直属重点综合性大学,在国内外具有重要影响,2017年顺利迈入世界一流大学建设高校(A类)行列。18个学科的学术影响力和贡献能力进入ESI世界排名前1%,5个学科进入ESI前1‰,金融数学、晶体材料、凝聚态物理、胶体界面化学、微生物、机械、材料学、心脑血管功能修复、新药制造、中国古典哲学等学科均达到国内一流水平,有些方向和领域已处在世界水平。

目前该项目在国内上属于技术领先,并获得山东省科技进步二等奖。

融资需求,技术合作及市场开拓。