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哈尔滨工程大学技术成果专场推介——机器人技术领域(三)

发布时间:2024-12-12

、成果介绍

1.巡逻安保机器人

【项目概述】该机器人可按预设轨迹运行或人工遥控运行。并运用其自身携带的前端传感器、视频监控传感器、声音监控传感器、温度和烟雾报警传感器、双向对讲系统完成无线监控和日常巡视任务。

智能安防系统主要以静态视频监控为主,本产品填补动态视频监控空白,可以与静态摄像头监控互补,同时可以降低人力成本,提高监控安防系统效率,社会效益可观。可根据具体需求定制不同层次和功能的安防机器人,市场前景广阔。

【项目成熟情况】已完成全部上下位机系统,通讯系统,传感器系统设计,需要进一步在实地场所测试性能。

【应用范围】普通地形环境的全天候24小时自行监控,恶劣环境下人更显优越性。可用于厂区、商场、公安、武警指挥巡逻、地下停车场等场所。

2.智能水下机器人

【项目概述】水下无人航行器(简称UUV)是一种不依赖母船供电、遥控或自主控制、能回收和反复使用、能长期在水下自主推进航行或滑翔的无人潜器。团队自主研发的UUV具有小型化、智能化、无人化和隐身化的特点,具备高精度的地形测量和检查能力,可完成海底管线检查、环境监测、海洋渔业开发、港口及海上石油设施监视与检查等任务,具有高精度、高可靠性、高性价比等特点。

【项目成熟情况】技术成熟,处于小批量生产阶段。

【应用范围】目前国内对UUV的探索研究起步较晚,仅有少数单位掌握其核心技术。公司团队自主研发的白豚-100、白豚-1000、白豚-6000系列产品,具有航速快、工作深度大、续航力强等特点,通过有效负载,可满足军事海洋技术领域和海洋工程领域的作业需求,关键技术已经达到国际先进水平。

3.小型水下机器人遥控设备

【项目概述】Handle系列小型水下机器人遥控系统是具备国家领先技术的小型化水声通信设备,是专门为小型水下潜器提供可靠数据通信链路的一种通用型水声通信终端。本系列产品具备体积小、重量轻、距离远、功耗低、多体制等核心优点,能够满足不同用户对报文、短信息、数字语音、数字图像、控制命令、大量数据等水下无线通信需求。

本系统既可作为水下潜器控制和反馈系统的一部分,对水下潜器进行实时远程控制和工作状态监控,也可单独实现各种水下平台的数据实时上传、水上命令实时下载、遥控指令即时响应、水下状态实时更新等功能。同时,本系统还具备水下多点组网功能,实现水下信息网、水下传感器网等功能,可满足水下潜器集群编队组网等需求。

【项目成熟情况】本系列产品已发展为多种型号的产品,可根据用户对通信距离和通信速率的需求,合理配置系统参数,优化系统资源,节约能量消耗。总体技术水平达到国际先进水平。总体成熟度达到8-9级。

【应用范围】本系统可广泛应用于遥控各种UUV、仿生鱼、水下机器人等无人潜器。也可做为标准通信机,安装于各种海洋浮标、潜标,作为数据传输节点,在我国渤海、黄海、东海等复杂海洋环境下稳定工作。

4.复合吸附式船体清刷机器人

【项目概述】水下船体清刷机器人是一种用于船舶壳体清洗的高新科技自动化设备,可广泛应用于船舶维修行业市场,面对的客户群包括船舶修理厂、船舶运输公司、军用舰船等客户群体。

本项目所研发和产业化的水下船体清刷机器人是应用于船舶维修行业的高新科技产品,能够解决传统清刷技术所固有的问题(如船舶入坞成本高、作业危险度高等)。本产品应用了公司独有核心专利复合吸附技术和自主导航技术,提高了机器人的有效作业清洁区域和工作效率,与市场同期产品相比具有明显的竞争优势,填补了国内外产业空白。复合吸附水下船体清刷机器人是采用磁吸附和推进器吸附这两种吸附方式附着在船体上进行工作的,并采用高压水对船体表面进行清刷。

我国船体的表面清理工作主要在船坞进行喷砂处理,污染严重、修船期长,船坞不足。国外采用潜水员驾驶的清刷机具,而该水下清刷机器人通过磁轮和螺旋桨负压复合吸附在船体上进行清刷,无需进坞,港口停泊就可以对船体进行维护。该产品市场定位清晰,目标市场为船舶维修行业市场,从细分市场来看属于维修行业下的船体清洗服务行业。此市场容量份额高,粗估每年仅中国船舶清洗服务市场产值就约为24亿元人民币。每年全球的船舶清洗服务市场产值约为700亿元人民币。

1在经济效益上,使用具有自主式的水下船体清刷机器人,可以大量降低船体航行的耗油量,节省人工清刷船体的费用,为船体长期的使用带来方便;

2)在清刷效率上,使用该船体清刷机器人可以针对不同的污损物采用不同的清洁刷,例如专门提供清刷海藻、藤壶的刷盘,既提高了清刷效果,又显著提高了清刷效率;

3)在操作人员上,使用自主式的船体清刷机器人可以实现机器人的自主式清刷,不需要工作人员下潜到水底进行控制,也不用船舶专门进入到船坞进行清理,可以节省大量的人力、物力和时间;

4)在国家利益安全上,机器人在水下船体清刷技术的应用方兴未艾,具有极大的应用价值和市场潜力,研究这种船体清刷机器人可以让我国在机器人清刷方面抢到制高点,同国外的产品可以进行自由竞争,跟上国际科技研究的潮流。具有在企业发展的起始阶段,本产品及服务紧紧围绕这一核心市场内容,所提供的产品技术门槛高,在国内外属于领先地位,这为价格制定和市场推销提供了独家有利条件。

主要专利:

4.复合吸附式船体清刷机器人.png

【项目成熟情况】该产品我们经过了三代机器人的改良,处于样机阶段,目前在与黄海船厂达成试用协议。

【应用范围】水下船体清刷机器人是一种用于船舶壳体清洗的高新科技自动化设备,可广泛应用于船舶维修行业市场,面对的客户群包括船舶修理厂、船舶运输公司等客户群体。

5.系列康复机器人

【项目概述】(1)自动手指康复训练器

由手持控制盒和训练器两部分组成,手持控制盒用于各种训练方式的设定,训练器完成手部的训练工作。通过在手持控制盒上设定参数后,传给训练器,训练器按着设定的参数用电机拖动机构,带动患者手指进行往复的伸缩运动。可以完成手部肌肉群的恢复性训练及力量训练,从而使手部逐渐恢复正常功能。具有三种训练模式,可以实现拇指训练、四指训练、拇指与其他四个手指协调运动训练。

2站立式下肢康复训练机器人

该下肢康复训练机器人通过约束机构巧妙地将步态运动和踝关节姿态协调起来,可以模拟正常人行走的椭圆步态和踝关节的运动姿态,带动下肢做行走运动,帮助恢复行走运动机能。实现对下肢各个关节的运动训练、肌肉的锻炼以及神经功能的恢复训练。该康复机器人具有主动和被动两种工作模型,适合不同对象的需要,从而获得更佳训练效果。

3多功能助行康复机器人

针对老人运动机能较弱和偏瘫、截瘫患者行走运动障碍问题提出的对辅助行走和康复训练的需求,突破助行康复机器人的结构和运动协调控制等关键技术,研发多功能助行康复机器人产品。多功能助行机器人采用双差动轮驱动,残疾人可以随着机器人的前行而进行走步锻炼。腿部行走机构根据曲柄摇杆原理,利用摇杆末端圆弧轨迹模拟人走步时的大腿末端轨迹,随着机器人移动,行走机构给于残疾人腿部一定的推力,帮助残疾人双腿实现迈步动作,并且满足正常人行走时双腿的180°相位差,使残疾人更好的完成走步训练。该机器人具有四种训练模式:轮椅、助行、起坐和康复。

4自动助餐机器人

该机器人由旋转餐桌和机械手组成,通过计算机控制,操作方式有两种:脚踏开关和语音控制,可根据患者的肢体残疾程度和个人喜好自行选择。患者只需踩动脚踏开关或用语音表达,助餐机器人即可帮助残疾人进餐。此外助餐机器人的突出优点还有:轨迹规划模拟真人进餐,机器人助餐更人性化;机器人具有软件、硬件、机械三重限位系统,机器人更安全。

【项目成熟情况】产品成熟,已经产业化。

【应用范围】年老体弱者、偏瘫、脑瘫患者的康复训练。

6.轻型核电巡检机器人

【项目概述】能源是发展的基础,然而随着传统能源逐渐枯竭以及人们环境意识的提升,发展使用绿色清洁能源是必然趋势,核电的发展在这种需求下便应运而生,然而核电也是一种十分危险的能源,一旦发生泄漏事故后果将十分严重,为防患于未然,加强核电站的巡检可以有效降低事故发生,因此,使用机器人进行巡检具有重要意义和价值。研究的核电站巡检机器人主要应用于核电站内仪器仪表的日常监视检测和机械手操作,结合核电站内巡检的要求对各个部分功能实现进行结构研究及进行运动特性分析,为核电巡检机器人的运动控制奠定基础;研究各部分控制策略及实现,使之适应于要求的环境下高效运行,开发基于LabVIEW的上位机监测和控制操作界面,完善整个巡检系统。创新性如下:

1采用wifi无线传输方式,在不干扰核电站内设备正常工作的情况下,改变了传统核电站内仅使用有线传输的现状,解决了以往核电机器人被绞绊的问题。

2)设计了一种四杆升降机构,在以往的四杆机构中由于结构问题,升降过程中重心有偏移,滚珠丝杠四杆升降机构能够实现无偏移升降,提升了机器人的作业范围。

3)设计了基于LabVIEW上位机,能够实现上位机图像采集和处理并能与核电巡检机器人进行无线通信控制。

4)整体机器人机构动力配置合理,采用轻量化的设计,便于携带和运输。

【项目成熟情况】小批量生产阶段。

【应用范围】核电集团、电力集团、国防军工。

7.遥控小型潜器ROV

【项目概述】该产品是一种可以针对不同用途更换传感器及作业设备的微小轻便型检测用途的有缆水下机器人。该技术在过去一直被国外企业所垄断,国内现今销售ROV的公司均为代理国外产品。该机器人是通过脐带缆为机器人提供能源,控制信号及探测器信号也可通过脐带缆中的光纤传输。需要人工作业或检测时可切换到手动操纵模式,由操纵手控制机器人进行相关的作业任务。如需对指定水域的特定目标进行搜索时,可切换至自动模式,通过水下模式识别技术进行自动搜索。因为脐带缆供应电力,所以可以长时间的进行搜索工作。该机器人中应用到的几项关键技术均具有自主知识产权,如浮力材料、防水推进器、水下视频设备、运动控制器等,因此该系列产品具有强大的后续开发潜力。该机器人应用领域广阔,可以免去蛙人下水的诸多不便及危险发生,降低检修成本提高检修效率。也可对相关水域进行自动排查或定点监控。并且还可以广泛应用于海洋能源开发领域,可应用于海洋开发装备的安装、工作监控以及故障检修等。该设备是人类在海洋及各种水域进行相应活动时不可或缺的辅助设备。

主要功能特征:

深度等级:150m

尺寸:长度x宽度x高度:450mmx270mmx210mm

重量:空气中:6.0kg13.3lbs);

水中:中性,通过底部圆筒铅块重量调节;

速度:3.5节;

推进器:3推进器:2水平方向(向前/向后),1垂直方向(向上/向下);

蓄电池:NiMH电池,3小时自主供电(潜器+操控台);

外部供电:110-220V交流电–可同时ROV操控+电池充电。

ROV虽然在技术上没有AUV那么复杂但是现如今国内还没有一个可以完全成品化的ROV产品,据了解国内现在各单位使用的ROV多是从美国、法国进口来的,08年奥运会国安部门就进口了多台美国的ROV用在水下安检,每台的价格都在30万元以上,由于没有国产化进口的ROV产品价格非常昂贵使用率很低。

【项目成熟情况】技术成熟,中试阶段。

【应用范围】可应用于核电站、水电站坝体、桥墩检测;水下搜救、打捞;港口、船体和螺旋桨推进器检测;海洋石油部门、海上石油平台等。

二、联系方式

如您对以上成果有进一步合作交流意向,请与我们工作人员联系对接。