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華南理工大學(xué)焊接裝備團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多年艱苦努力，成功開發(fā)出面向復(fù)雜水下空間環(huán)境的機(jī)器人水下焊接制造系統(tǒng)，在水下機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)、水下機(jī)器人焊接電源、潛水送絲裝置、微型排水裝置、水下視覺(jué)檢測(cè)、工藝過(guò)程計(jì)算模擬、質(zhì)量評(píng)價(jià)等關(guān)鍵核心技術(shù)取得了突破。研制的機(jī)器人水下焊接系統(tǒng)已在中廣核等進(jìn)行示范應(yīng)用，可應(yīng)用于強(qiáng)核輻射環(huán)境水下焊接與在役修復(fù)，水下焊接制造過(guò)程穩(wěn)定，焊縫成形美觀，焊接接頭質(zhì)量?jī)?yōu)良。通過(guò)產(chǎn)學(xué)研用合作，部分核心技術(shù)已在國(guó)內(nèi)焊接設(shè)備上市公司等進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)化。 相關(guān)研究成果已申請(qǐng)國(guó)際PCT 5項(xiàng)、國(guó)家專利81件（發(fā)明42件），軟件著作權(quán)登記21件。研究工作被科技日?qǐng)?bào)作為35項(xiàng)卡脖子技術(shù)之一（第28項(xiàng)）進(jìn)行了重點(diǎn)報(bào)道，人民網(wǎng)、新華網(wǎng)、中國(guó)新聞網(wǎng)等主流媒體都做了相關(guān)報(bào)道。 黨中央、國(guó)務(wù)院高度重視海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展，作出了建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)的重大戰(zhàn)略部署。機(jī)器人水下焊接制造技術(shù)不僅可以滿足海洋資源開發(fā)裝備現(xiàn)場(chǎng)制造、在役修復(fù)的需要，還可以提升特種艦船以及海洋維權(quán)裝備在惡劣環(huán)境下的自動(dòng)化維保能力，也能夠應(yīng)用于核電站強(qiáng)核輻射環(huán)境應(yīng)急事故緊急修復(fù)處理。水下機(jī)器人焊接制造技術(shù)是科技日?qǐng)?bào)重點(diǎn)報(bào)道的35項(xiàng)卡脖子技術(shù)之一。總體技術(shù)方案電站現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器人水下焊接實(shí)驗(yàn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)類型:發(fā)明專利技術(shù)先進(jìn)程度:達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平成果獲得方式:獨(dú)立研究獲得政府支持情況:無(wú)

發(fā)明專利CN201610351466.5

圍繞以機(jī)器人代替巡視人員完成室外變電站設(shè)備日常檢查的巡檢工作新模 式，重點(diǎn)突破巡檢機(jī)器人的自主導(dǎo)航、半自主導(dǎo)航、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的人機(jī)交互控制、 非接觸式設(shè)備檢測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)，研制變電站巡檢機(jī)器人系統(tǒng)，完成集成演示并實(shí) 現(xiàn)示范應(yīng)用，引領(lǐng)特種智能機(jī)器人技術(shù)發(fā)展，為少人值班、無(wú)人值班變電站的安 全運(yùn)行提供技術(shù)保障。技術(shù)關(guān)鍵1） 巡檢機(jī)器人的定位、導(dǎo)航算法、巡檢機(jī)器人的定位：導(dǎo)航算法是巡檢機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)動(dòng)的核心技術(shù)，可提 高機(jī)器人的智能。2） 自動(dòng)返回充電技術(shù)：自動(dòng)返回充電技術(shù)是提高機(jī)器人工作效率，保證其自主工作的關(guān)鍵。3） 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的機(jī)器人遙控技術(shù) 應(yīng)用前景：：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)超高壓、高壓變電站的數(shù)量還將在相當(dāng)長(zhǎng)的 一段時(shí)間內(nèi)保持快速增長(zhǎng)。變電站對(duì)變電站巡檢機(jī)器人的需求量將不斷增大，推 廣應(yīng)用前景更廣闊。變電站巡檢機(jī)器人目前在500KV變電站已有推廣應(yīng)用，隨 著變電站巡檢機(jī)器人性能提高、功能完善、價(jià)格下降，有望進(jìn)一步擴(kuò)大在500KV 及以下變電站推廣應(yīng)用。

圍繞以機(jī)器人代替巡視人員完成室外變電站設(shè)備日常檢查的巡檢工作新模 式，重點(diǎn)突破巡檢機(jī)器人的自主導(dǎo)航、半自主導(dǎo)航、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的人機(jī)交互控制、 非接觸式設(shè)備檢測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)，研制變電站巡檢機(jī)器人系統(tǒng)，完成集成演示并實(shí) 現(xiàn)示范應(yīng)用，引領(lǐng)特種智能機(jī)器人技術(shù)發(fā)展，為少人值班、無(wú)人值班變電站的安 全運(yùn)行提供技術(shù)保障。 技術(shù)關(guān)鍵 1） 巡檢機(jī)器人的定位、導(dǎo)航算法 巡檢機(jī)器人的定位、導(dǎo)航算法是巡檢機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)動(dòng)的核心技術(shù)，可提 高機(jī)器人的智能。 2） 自動(dòng)返回充電技術(shù)自動(dòng)返回充電技術(shù)是提高機(jī)器人工作效率，保證其自主工作的關(guān)鍵。 3） 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的機(jī)器人遙控技術(shù) 應(yīng)用前景： 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)超高壓、高壓變電站的數(shù)量還將在相當(dāng)長(zhǎng)的 一段時(shí)間內(nèi)保持快速增長(zhǎng)。變電站對(duì)變電站巡檢機(jī)器人的需求量將不斷增大，推 廣應(yīng)用前景更廣闊。變電站巡檢機(jī)器人目前在500KV變電站已有推廣應(yīng)用，隨 著變電站巡檢機(jī)器人性能提高、功能完善、價(jià)格下降，有望進(jìn)一步擴(kuò)大在500KV 及以下變電站推廣應(yīng)用。市場(chǎng)及經(jīng)濟(jì)效益分析： 預(yù)期經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益： 在無(wú)人值班變電站中，用機(jī)器人代替人工進(jìn)行日常的設(shè)備巡視，可以大大提 高變電站運(yùn)行的自動(dòng)化水平，達(dá)到減人增效的目的，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。以nokv的無(wú)人值班變電站為例，從定量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。根據(jù)重慶市電力 公司《變電站運(yùn)行管理規(guī)范》的規(guī)定，無(wú)人值班變電站操作隊(duì)原則上實(shí)行三班 人員一班制，其所轄llOkV變電站為5-7個(gè)時(shí)，每班至少應(yīng)配備6人，其中值班 員不少于3人，以人均薪酬3萬(wàn)元/年計(jì)算，一年的人工薪酬至少54 (3X6X3) 萬(wàn)元，操作隊(duì)工作用車的路油費(fèi)約3萬(wàn)元/年，其它辦公耗材等費(fèi)用約1萬(wàn)元/年， 共58萬(wàn)元/年，平均下來(lái)，一個(gè)llOkV變電站基本費(fèi)用(此處主要是計(jì)算操作隊(duì)費(fèi) 用，不包括設(shè)備調(diào)試、檢修等其它生產(chǎn)費(fèi)用)為8. 3?11. 6萬(wàn)元/年。根據(jù)其主要 配置的不同，變電站巡檢機(jī)器人的成本價(jià)也有所不同，大約在50萬(wàn)元左右，因 此，在llOkV無(wú)人值班變電站應(yīng)用自動(dòng)巡檢機(jī)器人代替人工進(jìn)行設(shè)備巡視可在 4?6年內(nèi)收回成本。同樣計(jì)算，若是在220kV及以上變電站應(yīng)用自動(dòng)巡檢機(jī)器人 代替人工，可望在4年內(nèi)收回成本。此后，只需花費(fèi)相對(duì)較少的費(fèi)用對(duì)機(jī)器人進(jìn) 行日常維護(hù)即可，與目前采用的人工巡視方式相比較而言，具有一次投資長(zhǎng)期受 益的明顯優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)效益。社會(huì)效益 采用變電站巡檢機(jī)器人代替人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行巡視，可以提高巡檢作業(yè)的水平, 提高工作效率和質(zhì)量，幫助工作人員實(shí)時(shí)掌握變電站情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在事故苗 頭，避免事故，提高變電站安全運(yùn)行水平；降低了巡檢作業(yè)的危險(xiǎn)，確保人生安 全和身體健康，保證了變電站的安全生 產(chǎn)。

華南理工大學(xué)焊接裝備團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多年艱苦努力，成功開發(fā)出面向復(fù)雜水下空間環(huán)境的機(jī)器人水下焊接制造系統(tǒng)，在水下機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)、水下機(jī)器人焊接電源、潛水送絲裝置、微型排水裝置、水下視覺(jué)檢測(cè)、工藝過(guò)程計(jì)算模擬、質(zhì)量評(píng)價(jià)等關(guān)鍵核心技術(shù)取得了突破。研制的機(jī)器人水下焊接系統(tǒng)已在中廣核等進(jìn)行示范應(yīng)用，可應(yīng)用于強(qiáng)核輻射環(huán)境水下焊接與在役修復(fù)，水下焊接制造過(guò)程穩(wěn)定，焊縫成形美觀，焊接接頭質(zhì)量?jī)?yōu)良。通過(guò)產(chǎn)學(xué)研用合作，部分核心技術(shù)已在國(guó)內(nèi)焊接設(shè)備上市公司等進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)化。 相關(guān)研究成果已申請(qǐng)國(guó)際PCT 5項(xiàng)、國(guó)家專利81件（發(fā)明42件），軟件著作權(quán)登記21件。研究工作被科技日?qǐng)?bào)作為35項(xiàng)卡脖子技術(shù)之一（第28項(xiàng)）進(jìn)行了重點(diǎn)報(bào)道，人民網(wǎng)、新華網(wǎng)、中國(guó)新聞網(wǎng)等主流媒體都做了相關(guān)報(bào)道。 黨中央、國(guó)務(wù)院高度重視海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展，作出了建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)的重大戰(zhàn)略部署。機(jī)器人水下焊接制造技術(shù)不僅可以滿足海洋資源開發(fā)裝備現(xiàn)場(chǎng)制造、在役修復(fù)的需要，還可以提升特種艦船以及海洋維權(quán)裝備在惡劣環(huán)境下的自動(dòng)化維保能力，也能夠應(yīng)用于核電站強(qiáng)核輻射環(huán)境應(yīng)急事故緊急修復(fù)處理。水下機(jī)器人焊接制造技術(shù)是科技日?qǐng)?bào)重點(diǎn)報(bào)道的35項(xiàng)卡脖子技術(shù)之一。 總體技術(shù)方案 電站現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器人水下焊接實(shí)驗(yàn)

成果描述：本項(xiàng)目主要針對(duì)國(guó)家機(jī)器人戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)對(duì)高可靠精密諧波減速器設(shè)計(jì)制造的重大需求，結(jié)合諧波齒輪傳動(dòng)基礎(chǔ)理論研究前沿與發(fā)展方向，開展諧波齒輪傳動(dòng)動(dòng)態(tài)服役行為，高剛度、高傳動(dòng)精度諧波齒輪傳動(dòng)的新型齒廓設(shè)計(jì)技術(shù)，短筒柔輪諧波齒輪傳動(dòng)的高剛度與輕量化設(shè)計(jì)技術(shù)，諧波減速器關(guān)鍵零部件材料熱處理與表面改性技術(shù)，諧波傳動(dòng)關(guān)鍵零部件精密加工制造技術(shù)，基于界面力學(xué)的失效機(jī)理研究與摩擦學(xué)性能優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，諧波齒輪傳動(dòng)振動(dòng)噪聲評(píng)估與控制技術(shù)，諧波齒輪傳動(dòng)可靠性分析與壽命評(píng)估技術(shù)，諧波齒輪傳動(dòng)綜合性能精密測(cè)試試驗(yàn)技術(shù)等設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試、試驗(yàn)評(píng)價(jià)中的關(guān)鍵核心技術(shù)研究。形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)與自主研制能力，研制出多個(gè)系列高可靠精密諧波減速器，性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，培養(yǎng)一批諧波齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)制造關(guān)鍵技術(shù)人才，推動(dòng)我國(guó)精密諧波傳動(dòng)技術(shù)進(jìn)步。市場(chǎng)前景分析：形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)與自主研制能力，研制出多個(gè)系列高可靠精密諧波減速器，性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，培養(yǎng)一批諧波齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)制造關(guān)鍵技術(shù)人才，推動(dòng)我國(guó)精密諧波傳動(dòng)技術(shù)進(jìn)步。與同類成果相比的優(yōu)勢(shì)分析：小模數(shù)諧波齒輪裝置原理樣機(jī)：溫度范圍：-40℃～+120℃；傳動(dòng)精度、回差＜3’（最高可達(dá)1’）；傳動(dòng)效率60~85%；壽命＞10000h；噪聲＜65dB；扭轉(zhuǎn)剛度8.4×103~1.6×104 Nm/rad。

一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介 “中國(guó)制造2025”與《福建省實(shí)施<中國(guó)制造2025>行動(dòng)計(jì)劃》促使智能制造成為生產(chǎn)制造企業(yè)的主旋律,而工業(yè)機(jī)器人作為智能制造的重要柔性制造單元，2015年中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)累積銷售68459臺(tái)。然而，工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作環(huán)境惡劣，保養(yǎng)和維護(hù)對(duì)生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)人員的能力提出了極高的要求。一旦工業(yè)機(jī)器人故障得不到及時(shí)維修，將直接影響正常生產(chǎn)。因此，開發(fā)工業(yè)機(jī)器人故障診斷與預(yù)測(cè)系統(tǒng)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的推廣和應(yīng)用將起到重要作用。 二、前期研究基礎(chǔ) 與泉州市微柏工業(yè)機(jī)器人研究院有限公司建立合作關(guān)系，采用企業(yè)與高校共同投資模式，建立“嘉庚學(xué)院—微柏工業(yè)機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”，實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有師生近百人，為高校師生提供研發(fā)環(huán)境，為企業(yè)進(jìn)行技術(shù)難題攻關(guān)并培育人才。與微柏簽署了為期3年的技術(shù)服務(wù)合同（2014.12-2017.12，微柏工業(yè)機(jī)器人技術(shù)支持服務(wù)，150萬(wàn)元）。 得到廈門大學(xué)中央高校業(yè)務(wù)費(fèi)資助“基于大數(shù)據(jù)的工業(yè)機(jī)器人故障診斷與預(yù)測(cè)方法研究，2016.1-2018.12，35萬(wàn)元”。 四、合作企業(yè) 泉州市微柏工業(yè)機(jī)器人研究院有限公司是福建省工業(yè)機(jī)器人研發(fā)龍頭企業(yè)，從事工業(yè)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化十余年，專注研發(fā)六關(guān)節(jié)與四關(guān)節(jié)自由度串并聯(lián)機(jī)械手等，自主研發(fā)數(shù)十種應(yīng)用在沖壓、噴涂、焊接、激光加工等生產(chǎn)作業(yè)領(lǐng)域的專業(yè)機(jī)器人。自主研發(fā)了高精度RV減速機(jī)檢測(cè)臺(tái)，工業(yè)機(jī)器人零點(diǎn)矯正與運(yùn)動(dòng)精度檢測(cè)裝置，焊接機(jī)器人防碰撞測(cè)試裝置等工業(yè)機(jī)器人核心部件與整機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)，獲得國(guó)家發(fā)明專利5項(xiàng)，國(guó)家實(shí)用新型專利30項(xiàng)。作為福建省科技小巨人企業(yè)、福建省科技型企業(yè)泉州市智能制造示范企業(yè)等，承擔(dān)了省部級(jí)科技項(xiàng)目10余項(xiàng)。

提出了基于遠(yuǎn)程腦的服務(wù)機(jī)器人控制體系和結(jié)構(gòu)；將遠(yuǎn)程腦服務(wù)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于傳染病隔離病房，避免醫(yī)護(hù)人員與患者的交叉感染；應(yīng)用蟻群算法實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人行進(jìn)過(guò)程中的路徑規(guī)劃；識(shí)別腦電信號(hào)中的電位模式，提取相應(yīng)的α波特征參數(shù)作為實(shí)現(xiàn)大腦與外界交流和控制的接口命令；研制了利用α波阻斷特性控制外部服務(wù)機(jī)器人運(yùn)行的腦機(jī)接口系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了腦電信號(hào)對(duì)服務(wù)機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制。 成果應(yīng)用領(lǐng)域: 康復(fù)、醫(yī)療、社區(qū)服務(wù)等領(lǐng)域。 預(yù)期效益：在抗擊“非典”或?qū)?lái)可能發(fā)生的高傳染性流行性疾病等方面，具有突出的社會(huì)效益和明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

一種基于保持型仿人 PID 的系統(tǒng)控制方法 獲取偏差信號(hào)后，對(duì)偏差信號(hào)進(jìn)行 保持型仿人 PID 控制運(yùn)算，再輸出對(duì)執(zhí)行器進(jìn)行控制的控制信號(hào) ， 控制執(zhí)行器且通過(guò)執(zhí)行器對(duì) 被控對(duì)象的被控變量進(jìn)行調(diào)整 ， 用測(cè)量裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)被控變量。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理、構(gòu)思巧妙、實(shí)現(xiàn)方便且適用范圍廣、控制效果好，運(yùn)用保持型仿人 PID 控制方法的控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間短、超調(diào)量小且抗干擾能力強(qiáng)。該技術(shù)與 2012.2 獲得國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)，授權(quán)專利號(hào)： ZL 201010190132.7

一種用于球型和圓拄型油罐和農(nóng)藥罐等各種密閉容器的清理修補(bǔ)機(jī)器人。本項(xiàng)目針對(duì)石化等行業(yè)目前存在的球型及圓柱型兩種主要的油罐容器類型，研究開發(fā)了極坐標(biāo)及圓柱坐標(biāo)油罐清洗機(jī)器人。這兩種機(jī)器人工作空間完全適合直徑5米左右的球型及圓柱型油罐的內(nèi)部形狀，通過(guò)電腦編程可適應(yīng)更多的內(nèi)部型腔；在機(jī)器人手臂末端的夾持器上可更換液體噴頭或旋轉(zhuǎn)刷頭，從而實(shí)現(xiàn)化學(xué)清洗或機(jī)械刷洗或修補(bǔ)；機(jī)器人本體采用開伸縮式折疊結(jié)構(gòu)，收縮可適應(yīng)罐頂人孔口徑（500mm），進(jìn)入油罐內(nèi)部后，可展開(工作直徑達(dá)5000mm)，刷頭工作接觸壓力和清洗空間半徑可進(jìn)行調(diào)節(jié)。 機(jī)器人特點(diǎn)：機(jī)構(gòu)小巧靈活、清洗效果好效率高、成本低。