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針對點焊（弧焊）機器人和重載搬運機器人的應用，開展機器人控制器核心技術相關研究，研究開發自主知識產權的高性能低成本的工業機器人控制器，實現工程應用。研究工業機器人控制器核心技術，完成控制器的研究與開發并實現工程化，實現示范應用及產業化目標。可達技術指標序號名稱規格1插補周期4ms2重復定位精度20um3直線度40um4聯動軸數六軸5伺服驅動接口脈沖6插補方式關節，直線，圓弧，曲線7上位機（示教器）LINUX+QT8下位機（控制器）UCOSII9加減速功能直線型和S型10語言標準安川 inform II指令系統11PLC功能內部軟PLC，標準支持32輸入/32輸出點，可擴展128輸入/128輸出。128個定時器，128個計數器12現場總線接口RS485，RS232，CAN 一、系統關鍵技術 1.工業機器人控制系統的軟硬件體系結構： (1) 基于領域建模的開發方法 研究面向機器人控制器開發的領域建模方法, 通過對機器人控制系統共性的提取和功能及非功能屬性的抽象, 借助形式化描述及工具集成實現機器人控制系統在模型層的仿真和驗證, 并研究可重用實時組件設計方法，使得開發的重點從底層代碼轉向機器人領域應用。 (2) 基于組件的開放式控制器的軟件結構 根據機器人控制的特點和開放性的要求，研究機器人組件模型，組件劃分方法，組件間的通信機制，連接配置方法以及系統的調度模型，并研究開放式機器人控制器的一般開發流程，開放式平臺下多傳感器機器人的控制方法。 (3) 開放式控制器模塊化硬件結構 根據開放性的要求，研究硬件模塊的劃分方法，便于系統添加或更換各種接口、傳感器等；采用基于標準總線的結構；研究多CPU系統的設計方法；研究基于FPGA的接口設計方法。 (4) 機器人操作系統 根據機器人應用需求，在開源操作系統的基礎上增加機器人應用層接口、機器人算法，中間件，增強實時性能的任務調度算法。 2.高速、高精度工業機器人輪廓控制技術和柔性加減速技術： (1) 速度前瞻控制和拐角控制技術 前瞻處理的主要任務是獲取路徑信息，并根據速度、加速度和加加速度等機器人運動約束條件和選定的加減速規律進行速度規劃。 (2) 柔性加減速技術 加減速控制算法可以避免機器人的沖擊、振動，并在不增加系統運算量的情況下使得插補過程能夠平滑快速的執行研究直線型加減速、S 型加減速、平滑 S 型加減速、力矩加減速提高系統的精度和速度。 (3) 最優軌跡規劃算法 軌跡規劃的任務是根據給定的路徑點規劃處通過這些點并滿足邊界約束條件的光滑的最優運動軌跡，研究時間最小的軌跡規劃算法、能耗最小的軌跡規劃算法、加速度最小的優化算法，使機器人的作業效率、能耗達到最優，同時確保運動的平穩性。 3.工業機器人編程語言規范： (1)編程語言規范 根據機器人不同應用領域的特點及具體要求，研究通用的機器人編程語言結構，定義詞法及語法規則；充分考慮機器人控制系統的運動控制、運算-決策、通訊、工具指令以及傳感器數據處理等基本功能，規劃完善的指令集和內部函數集；定義機器人物理環境模型，確定編程語言指令與目標指令內在的邏輯關系。 (2) 編程環境設計 機器人編程環境具有以下特征：面向應用的數據結構、擴展的通用算法和數據結構。研究機器人語言程序的詞法、語法和語義的分析，以及語法錯誤檢查和系統邏輯錯誤檢查技術；設計機器人語言程序解釋器，實現機器人語言到系統內部指令的轉化，并根據應用需求優化系統內部指令序列。 4.故障診斷、測試與可靠性技術： (1) 智能故障診斷系統 研究基于規則的專家系統，基于實例的專家系統，規則和實例混合的專家系統，基于規則控制的實例診斷系統。 (2) 可靠性技術 a.可靠性分析：對控制系統可靠性數據、故障模式、影響及危害度分析，以便發現設計、生產中的薄弱環節，為提高控制系統可靠性提供依據。 b.可靠性設計技術：采用簡化設計、降額設計、冗余設計、EMC 設計、熱設計、環境防護設計提高系統的可靠性。 c.可靠性試驗技術：在研制階段采用可靠性增長試驗提高系統可靠性，通過可靠性鑒定試驗確定系統定型，通過可靠性驗收試驗確定系統的可靠性是否達到要求，采用應力篩選試驗提高產品的使用可靠性。通過加速壽命試驗評估MTBF值是否達到。 d.軟件可靠性試驗技術：采用軟件可靠性設計、可靠性增長測試、軟件可靠性測試和軟件可靠性驗證測試提高軟件可靠性、通過建立控制系統軟件可靠性仿真測試平臺提高軟件可靠性測試水平。 5.面向重載機器人的先進控制算法： (1) 基于系統動力學模型的控制 針對重載機器人慣量變化大，固有頻率低，高度非線性耦合的特點。研究基于機器人真實參數的動力學模型及實時求解。根據動力學模型，研究運動規劃、柔性加減速以及模態控制等方面的技術，減少由于軌跡規劃引起的機器人振動。 (2) 負載自動識別 針對機器人不同應用及負載變化，研究機器人在線自動識別負載的方法。 (3) 機器人空腔計算及處理 實現了機器人所能到達的所有位置范圍計算，能提前提示用戶示教的位置是否合法, 是否在機器人能到的位置。 (4) 立方干涉處理 實現了最多六個干涉區的設置，在多機器人相互配合運行工作時，通過干涉區避免了碰撞的危險性。二、對國家產業結構影響 我國汽車工業的工業機器人市場遠未飽和。僅我國汽車工業就存在一個龐大的工業機器人市場，如果考慮到我國整個制造業的需要，工業機器人市場則更加龐大。 隨著我國經濟的快速發展和勞動力成本的不斷提高，發展高科技產業，提高制造業生產自動化水平，由勞動密集型向技術密集型轉變已經成為經濟發展模式和制造產業結構調整的必由之路。隨著計算機科學技術的不斷發展，工業機器人應用領域也隨之不斷擴展和深化。工業機器人技術的發展，可以看做工業自動化的一場革命，南通作為科技重鎮、制造重鎮，把握機遇，迎接挑戰，大力發展工業機器人制造業，應是一個戰略性的決策。 應用范圍： 伴隨我國經濟的高速增長，以汽車等行業需求為牽引，我國對工業機器人需求量急劇增加，國際工業機器人知名企業如ABB、FANUC 等紛紛在中國建廠，目前，我國工業機器人新裝機量近90% 仍依賴進口。因此，對于工業機器人制造業，擺脫依賴關系，拒絕跟隨式發展，成為目前國內基礎制造業的重中之重。 工業機器人制造是一個嶄新而又創新的產業，由于工業機器人應用極為廣泛，其前景非常看好。本項目對工業機器人控制系統有其獨到之處加之雄厚的制造業基礎，兩者相結合將為國內制造業開創一個新的主流產業。該產業的逐步形成既符合國家新興高端制造業的產業發展規劃，又為國家的經濟騰飛打下堅實的基礎。

本項目針對復雜環境下的移動式服務機器人系統，探究高環境適應性的感知與導航控制方法，以及高人機協調性的共享控制機制，解決動態環境中的魯棒自定位、擁擠受限環境中的導航規劃與控制、人機共享控制等難題，為提高服務機器人在復雜環境中的自主能力提供理論基礎和技術方法。 通過本項目的實施，在服務機器人的感知與控制方面取得了一系列技術突破，對于地圖創建、自定位、導航控制和共享控制等問題已取得國際前沿的理論和實驗結果。 “交龍”智能輪椅入選2010年上海世博會展出，獲得上海世博工作優秀個人等榮譽。 “交龍”服務機器人作為國家863計劃先進制造技術領域代表性成果入選“十一五”國家重大科技成就展。曾獲國際機器人領域旗艦大會IEEE ICRA 2011服務機器人最佳論文獎（大陸學者首次）、機器人世界杯亞軍和多屆中國機器人大賽冠軍。國際權威技術評估機構WTEC和美國國家科學基金會在2012年發表的技術評估報告《Human-Robot Interaction》（每5年全球評估一次）報道了本項目的研究成果。

本發明公開了一種模塊化嵌入式多足機器人運動控制器，包括PC 模塊、機身控制模塊和分別位于各條足上的足單元控制模塊。PC模塊用于識別機器人所處環境，確定機器人的下一步動作并將數據傳送給機身控制模塊。機身控制模塊用于將該數據處理成為具體運動數據，再將數據通過機身總線分發到各足單元控制模塊。本發明采用分層式控制方式，由數據運算層、機身控制層和關節控制層組成。數據運算層建立在 PC 機上，根據機器人的正逆運動學、動力學計算出機器人的步態數據。機身控制層以 ARM 處理器為控制核心。機身控制層有較大的存儲空間

        技術成熟度：技術突破         領域存在著景深影響效率的突出問題，本產品以高性能異構處理器為核心運算單元，以嵌入式手段通過視覺流與控制流的嚴格對位，高性能實時完成視頻控制信息的結算，并直接輸出電機驅動信號控制相關執行機構完成閉環控制。         本產品主要面向高性能伺服閉環控制的視頻應用領域，能夠顯著提升顯微工業自動化領域的視頻對焦及對位處理的效率及精度，亦可實現宏觀領域的視覺嵌入化控制閉環應用。         意向開展成果轉化的前提條件：中試放大及產業化工藝開發資金支持

        技術成熟度：技術突破         針對船舶機械設備減振降噪需求，提出了結構振動信息作為性能指標的主動減振控制策略。解決了船舶復雜應用環境下，主動減振技術“減振不一定降噪”的難題。攻克超低頻、高出力密度主動減振系統執行機構的分析方法和設計關鍵技術，研發了系列化的電磁式作動器和主被動復合減振器，應用于船舶主機、輔機和管路系統振動抑制。突破了現有主動執行機構低頻作動能力的瓶頸，發明了準零剛度作動器，有效覆蓋國外探測技術的頻率下限，解決了新一代船舶對超低頻線譜振動和水下輻射噪聲控制的迫切需求。提出了穩定性高、收斂速度快、擴展性強的主動減振核心控制算法并形成工程應用軟件。突破了參考輸入線譜增強、多頻振動均衡控制、控制輸出飽和抑制等一系列核心關鍵技術，解決了主動減振技術實船應用的穩、快、準的難題。研發了首套兼具工作過程自監測、運行故障自診斷、控制效果自評估功能的集成化、模塊化主動控制系統，實現了主動減振系統100%國產化。解決了船舶機械設備主動減振系統關鍵部件自主可控難題。         意向開展成果轉化的前提條件：船舶機械設備減振降噪

相對于常規輕載工業機器人而言，重載機器人為了實現高速、高精度、高負載等典型性能需求，對控制系統的性能提出了更高的要求。在此背景下，面向重載搬運、磨拋、攪拌摩擦焊等重載型工業機器人高精度、高速度控制需求，開展了150KG/500KG重載機器人剛柔耦合動力學建模與補償控制等關鍵技術研究。具體技術指標： (1) 研發實現了六自由度重載機器人動力學建模及模型參數、負載在線辨識技術，以建立重載機器人帶載工況下的高精度完整動力學模型，提高帶載情況下的自適應控制精度； (2) 針對傳統重載機器人所存在的控制精度較低、動態性能較差等問題，研究并實現了一種基于動力學模型的力矩前饋控制方法，通過對力矩的實時補償可有效提高機器人的軌跡跟蹤精度，改善動態性能； (3) 針對由于關節柔性而導致的重載機器人關節彈性振動問題，研發實現了一種關節彈性振動抑制復合控制方法，無需借助外部傳感器，可有效抑制了機器人的關節彈性振動，實現對機器人末端的柔性偏差補償，提高重載作業的軌跡跟蹤精度。

發揮上海交大自動化系在預測控制多年的積累和優勢，開創性地應用非馮諾依曼架構實現高性價比的電機控制診斷模組，全球范圍內首度實現控制器和診斷器的一體化，首度高性能AI芯片應用到一體化關節，從基于存算一體電控芯片模組打造協作機械臂及路橋焊接工作站，到實現電機驅動專用芯片流片

項目的背景及目的 在工資水平較低的中國，塑料制品行業仍屬于勞動力密集型產業，但機械手的使用已經越來越普及。注塑機專用機械手的作用：第一、節省人力成本。第二、安全生產。第三、提高產品質量。第四、提高生產效率。海爾機械手采用PLC作為控制器。為提高國產化率和自主創新水平，我們與海爾公司合作研制自主知識產權的機械手控制器。控制系統包括兩部分：1、多軸運動控制器，2、手持式編程控制器。實現對機器人多軸運動進行協調控制，同時通過手持式編程控制器（盒）完成對多軸

1.概述 純電動整車控制器主要包括控制器硬件和軟件，其中軟件包括基礎軟件與應用軟件。應用軟件決定了車輛駕駛體驗，是各大廠商自主研發的核心知識產權，控制器硬件和基礎軟件是保證應用軟件良好運行的平臺。為了解決研發與產品化的問題，我們自主研發形成了快速ECU整套軟硬開發解決方案，可實現產品的快速開發。 功能1：整車控制器的主要功能——整車能量協調控制、整車附件控制、整車故障診斷與處理和車輛狀態監視與控制等。 功能2：整車數據上傳——通過VCU板上嵌入的4G模塊，實現整車數據直接上傳至平臺。 功能3：快速控制器原型——提供完整工具鏈組合，支持客戶二次開發，搭建自己的整車控制邏輯，實現產品快速開發。 2.產品優勢 （1）車規級三核32位芯片，頻率達200M，具有豐富外設； （2）車規級LTE通信模塊（4G模塊），專用于車聯網領域； （3）芯片CAN模塊支持CAN和CANFD兩種模式； （4）提供完整工具鏈組合，支持客戶二次開發。 3.應用領域 混合動力/純電動汽車整車控制器HCU/VCU、電機控制器MCU、電池管理系統BMS、自動變速器TCU、LPG/CNG/LNG發動機ECU等。 4.成功案例 已完成國家重點項目“分布式純電動轎車底盤及整車產業化研發”中對整車控制器的考核指標，即采用高性能控制芯片作為線控底盤的控制器、整車聯網通訊功能及以太網通訊等功能。目前，整車控制器已在多臺實車上進行了測試，驗證了其功能。 5.可承接項目 （150）-就純電動整車控制器親簽訂開發合作協議（高端裝備）

NJGD系列宿舍安全用電智能控制器是南京工業大學的專家教授經過多年的研制，采用微型單片機（MCU），結合精心設計的科學采樣電路而生產出的用電器自動識別控制器。本產品主要用于學校、企業、建筑工地的宿舍及醫院病房等一切禁止使用熱得快、電爐、電水壺等阻性負載的場所。NJGD系列安全用電智能控制器對房間內的電器用電性質實行自動監控，它能在用電設備接入電路后1秒鐘內自動識別出用電器是否屬于禁用的電器，如果接入的是禁用的電器它將自動停止供電，在撤除非法用電器以后即自動恢復正常供電。從而達到限電、節電的目的，有效地解決了學校和企業管理者對宿舍安全用電管理的難題。產品主要功能特點：1、自動識別電器特性：對于室內照明燈、計算機、電視機等正常生活、學習用電不加限制，卻能嚴格控制阻性電器，徹底杜絕安全隱患。對于容易引發火災的100w以上的電爐子、熱寶、熱得快、卷發器、等禁用電器可以自動識別并關閉電源。2、超大總功率：克服了目前限電器市場產品總功率低，不能承受大功率電器使用的缺點。3、智能開放多種允許使用的違規電器：對于允許使用的多種違規電器（例如：熱水器、飲水機），本產品通過設定可以允許使用，除所開放電器外的禁用電器不允許使用。4、通訊功能：自帶通訊軟件，參數用戶可以自行修改，窗口用戶可以自行開放。5、時段控制：本產品分成兩個供電時間段，根據白天和夜間的用電特點，分時段行設定。6、自鎖功能：可以任意選擇違規斷電后是否自鎖，可以任意設定違規斷電自鎖次數。7、參數自由調整：本產品是采用CPU軟體控制，參數可以根據用戶需求自由調整。可以調整的參數有：最小惡意負載、總功率、斷電后恢復供電時間、斷電自鎖次數等。8、識別度高：對于各種負載的變化判斷可以精確到1W。