年沈自所科创计划项目简介.doc

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1、1.微创手术机器人的刚柔调控技术研究微创手术机器人是现代医学发展过程中的里程碑，它利用精密和灵巧的手术器械代替医生的双手在人体内完成精细的手术操作。人体的解剖环境非常复杂而且空间极度受限，手术机器人的构型需要借鉴自然界中象鼻、触角等生物特征以实现灵活和柔顺的操作。这类机器人不同于以往手术机器人的刚性关节特征，具有连续的骨架，能够实现大的形变和复杂的空间形态，特别适合于在人体的腔道中完成各种手术操作。但是临床中手术机器人需要完成拖拽组织、缝合等操作，要求手术机器人具备足够的刚度以提供完成手术任务的载荷输出能力。现有的手术机器人尚未同时具备灵活操作与任务负载输出两方面的能力。本

2、项目研究能够对手术机器人的刚度进行调整的创新构型设计，为手术机器人提供新的研究思路。2.基于力反馈和虚拟夹具的水下机器人-操作人员共享控制21世纪是人类向海洋进军的世纪。认识海洋、开发海洋，需要各种高技术手段。水下机器人（UnderwaterRobot）是探索海洋空间的最重要手段之一，其发展与探索外太空的空间机器人具有同样重要的意义。人-机器人交互（Human-RobotInteraction）和人机协同（Human-RobotCollaboration）是水下机器人学的重要研究问题，也是机器人学几年来正快速发展的热点研究领域。本项目以具有力反馈功能的手控器作为人机交互接口

3、，在共享控制（SharedControl）框架下，研究水下机器人与其操作人员的协同控制，以期一方面降低操作人员的操作复杂性，一方面提高水下机器人的作业能力。重点基于虚拟夹具（VirtualFixture）技术，研究和设计共享控制策略和算法；基于Webots软件搭建虚拟环境，并在虚拟环境中将策略和算法进行计算机软件实现，对其性能进行评估。基于研究结果，撰写关键技术研究报告和学术论文各一篇。本项目来源于国家重点研发计划项目，其研究结果在工业机器人、空间机器人、医疗机器人、智能车辆等的遥操作（Teleoperation）和人机协同研究和应用具有重要的借鉴意义和潜在应用前景。3.基

4、于合成孔径雷达算法的太赫兹波雷达三维成像技术太赫兹波雷达在现代军事探测技术应用中具有独特的优势,太赫兹波相比微波波长更短，对目标散射特性刻画能力更强；太赫兹波雷达的载频频率高，更容易发射大带宽信号，从而具有较高的分辨率特性，可以实现更小尺寸目标的探测、更高分辨率的雷达成像、更精确的目标运动与物理参数反演。针对94GHz雷达，运用调频连续波（FMCW）调制方式，实现对小目标的精准识别，并通过合成孔径雷达三维成像算法，实现具有高分辨率的三维图像。探索优化图像处理算法，提升图像分辨率。通过大区域扫描进行数据采集，研究三维数字聚焦方法，提高图像精度。实现三维成像。4.基于视觉和毫米

5、波雷达融合的行人检测技术研究由于近年来先进传感器技术、计算机视觉技术、人工智能技术和人类计算能力的大幅提升，先进辅助驾驶系统和无人驾驶技术正成为新一代智能汽车研究的重点，行人检测作为该技术的一个重要环节受到广泛关注。行人检测不同于一般的视觉识别系统，面临着检测环境复杂、目标外表多变、遮挡、距离等诸多方面的困难，针对传统视觉检测信息单一、检测耗时长、立体视觉测距时间长的问题，同时考虑到毫米波雷达测距准、全天候工作能力强的优势，课题拟采用视觉和毫米波雷达融合的机制实现行人检测目的，研究的主要内容包括：行人目标的定位，粗提取，特征提取和分类器模型的研究，毫米波雷达和视觉传感器的融

6、合机制，最终实现对路况行人的实时检测与识别，从而为后续的防碰撞系统奠定基础，同时能够促进国内智能汽车行业的发展。5.汽车零部件智能测控装备技术面向我国汽车零部件制造行业装备能力落后，不能满足装配产品柔性批量生产与质量一致性等方面要求，开展汽车零部件自动化装配生产线的研发。应用PLC、伺服、传感、电子、检测、计算机、机器人等相关技术，优化整体设计及系统集成、解决生产线信息监控与数据管理可追溯、装配系统控制和在线故障诊断、自动装配过程中的精密力位混合伺服控制等方面问题，最终实现生产线物流输送系统智能化、装配系统无人化、柔性化、精密化，产品综合性能测试平台多感知化，进而实现对我国

7、汽车零部件智能制造装备技术的全面提升。6.3D工件自动识别与定位方法研究主要应用领域包括自动化装配和表面加工。比如，装配之前需要视觉系统先识别和定位工件，然后机器人执行抓取和放置动作。又如，自动化喷涂之前，也需要先识别工件的型号，并给出姿态信息。此外，该技术还可以推广应用到服务机器人。简单地讲，3D识别与定位是工业自动化的核心技术之一，也是许多智能装配需要突破的关键技术，非常重要。目前，关于3D目标识别与定位(Objectrecognitionandposeestimation)的研究非常广泛，有大量的文献出版。但