长春理工大学智能机器人团队
团队概况

智能机器人团队是一支由多位智能机器人领域专家、青年教师以及40余名研究生组成的团队,核心成员3人具有留学经历,拥有丰富的智能机器人基础研究经验和技术实力。团队成员秉承着“面向需求、协作创新”的理念,围绕机器人的智能化问题,与美国德克萨斯州立大学、香港大学、沈阳自动化研究和浙江大学等知名院所开展合作,致力于智能工业机器人、机器人系统标定技术、未知目标自主感知技术、机器人多约束运动轨迹规划技术、多目标工艺建模等方向的高素质人才培养、基础理论研究、关键技术创新和成果转化


研究方向
研究成果
平台建设
招生招聘

1)场景感知与数据理解

针对不确定未知场景,开展3D点云视点自主规划 多源异构数据融合、3D点云特征提取、3D点云配准、3D点云重构。

2)认知计算与自主决策

基于数据的快速认知方法,利用先验知识来增强认知的可靠性,常识与因果支持的知识驱动认知,数据与知识关系模型,机器人运动轨迹多约束自主规划。

3)机器人建模与运动控制

机器人正向运动模型辨识,机器人标定,机器人技巧学习与进化,多轴冗余机器人逆向运动学,机器人系统多目标运动规划,机器人防碰撞预测。

4)机器人构型设计与仿真

机器人自由可达空间计算;机器人通过能力设计与仿真;机器人多模态构型设计与仿真;机器人步态设计与仿真;机器人多地形足端设计与仿真。


1)科研项目

[1] 国家自然科学基金委员会, 联合基金项目, U1937201, 固体发动机碳纤维复合材料壳体封头激光原位成型控制与优化, 2020-01-01  2023-12-31, 225万元, 结题;

[2] 国家工信部基础科研重点计划, JCKY2019411B001, 智能机器人集成技术, 2020-01 2022-12, 960万元, 结题;

[3] 国家科技部“科技助力经济2020”重点研发专项, 1002AASQ2020YFF0423910, 面向自动喷涂的工艺参数无人优化技术研究, 2020-07  2022-06, 150万元, 结题;

[4] 国家级支撑基金项目,点云数据处理技术研究,10万元,2019-2020年,结题

[5]  国家级创新基金项目,复合控制技术研究, 40万元,2018-2020年,结题

[6] 吉林省科技厅计划基金, 科技发展计划, 20210201041GX, 用于机器人绝对定位精度标定的激光束同时对准双PSD的控制理论研究, 2021-06  2024-07, 80万元, 在研;

[7] 吉林省科技厅国际合作计划基金, H20160414030G, 用于机器人绝对定位精度标定的激光束同时对准双PSD的控制理论研究, 2017-01  2020-12, 17万元, 结题;

[8] 吉林省发改委计划基金, 医用智能转运床,2020.12-2021.1225万,结题

[9] 吉林省科技厅计划基金,复杂零件逆向造型非直角测量系坐标同态解耦理论研究(20140101077JC),2014.01-2016.128万、已结题

[10] 天津博诺智创机器人技术有限公司, 企事业委托横向项目, KYC-MX-XM-2022-058, 工业机器人定位精度标定仪研发, 2022-12 2023-12, 15万元, 结题;

[11] 吉林省教育厅, 科学技术研究规划项目, JJKH20220777KJ, 面向教育大数据的多视图挖掘技术研究,2022-01 2023-12, 2.5万元, 结题;

[12] 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 企事业委托横向, 20220782xyx, “认知激光概念研究,2022-11 2023-08, 8.7万元, 结题;

[13] 中国电子科技集团第53研究所, 企事业委托横向项目, KYC-MX-XM-2021-103, 大角度偏转成像技术研, 2021-12 2022-02, 30万元, 结题;

[14] 吉林省科技厅, 高新, KYC-JC-XM-2019-086, 真实感VR立体影视画面绘制关键技术及应用研究, 2019-01 2021-12, 50万元, 结题

[15] 吉林省科学技术协会, 省部级科研项目, KYC-MX-XM-2021-016, 吉林省高校科技成果转化现状调研与对策研究, 2021-04 2021-11, 1万元, 结题

2)学术论文

[1] RGB-D Image Multi-Target Detection Method Based on 3D DSF R-CNN [J] . Hu Qi, Zhai Lang International Journal of Pattern Recognition and Artificial Intelligence . 2019,81954026.1-1954026.15

[2] Ren, Huanhuan; Zhang, Lizhong; Su, Chengzhi ; Design and Research of a Walking Robot withTwo Parallel Mechanisms, ROBOTICA, 2021, 39(9): 1634-1641

[3] Huanhuan Ren; Lizhong Zhang; Chengzhi Su ; Tracking control of an uncertain heavy loadrobot based on super twisting sliding mode control and fuzzy compensator, Asian Journal of Control, 2021, 24(1): 1-10

[4] Ren Huanhuan; Lizhong Zhang; Chengzhi Su; Sun Jian; Daoxue Liu ; Research on fuzzycontrol of permanent magnet synchronous motor for a mobile robot, Journal of Physics: Conference Series, 2021, 1754(1): 1-8

[5] Ren, Huanhuan; Zhang, Lizhong; Su, Chengzhi ; Dynamic analysis and decoupled control of a heavy-duty walking robot with flexible feet based on super twisting algorithm, MEASUREMENT &CONTROL, 2021, 54(1-2): 55-64

[6] Shiqi Ding; Chengzhi Su; Hao Qin; Zhen Xu; Enguo Wang ; Ordered Boundary Extraction Algorithm of 3D Point Cloud for Guiding Robot Spraying, 2022 12th International Conference on CYBER Technology in Automation, Control, and Intelligent Systems (CYBER), , 2022-7-272022-7-31

[7] ]曲福恒,宋剑飞,杨勇等. 基于min-max准则与区域划分的I-k-means-+聚类算法 [J]. 吉林大学学报(理学版), 2023, 61 (05): 1131-1138. DOI:10.13413/j.cnki.jdxblxb.2022482.

[8] 曲福恒,李婉婷,杨勇等. 基于图像增强和注意力机制的作物杂草识别 [J]. 计算机工程与设计, 2023, 44 (03): 815-821. DOI:10.16208/j.issn1000-7024.2023.03.024.

[9] 曲福恒,潘曰涛,杨勇等. 基于加权空间划分的高效全局k-means聚类算法 [J/OL]. 吉林大学学报(工学版), 1-8[2024-02-15]. https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb20221338.

[10] 曲福恒,丁天雨,陆洋等. 基于邻域相似性的图像码字快速搜索算法 [J]. 吉林大学学报(工学版), 2022, 52 (08): 1865-1871. DOI:10.13229/j.cnki.jdxbgxb20210216.

[11] 曲福恒,钱超越,杨勇等. 基于多球分裂的增量式k-means聚类算法 [J]. 吉林大学学报(工学版), 2022, 52 (06): 1434-1441. DOI:10.13229/j.cnki.jdxbgxb20210098. Wang Enguo; Cai Mengxiang; Su Chengzhi; Zhang Xiaochen ; Research on Point Cloud Fine Registration Method Combined with Colored Grid Projection, 2022 12th International Conference on CYBER Technology in Automation, Control, and Intelligent Systems (CYBER), Changbai Mountain,China, 2022-7-272022-7-31

[12] Wang Enguo; Cai Mengxiang; Su Chcngzhi; Zhang Xiaochen ; Research on Point Cloud Noise Reduction Method based on Multi-Frame Fusion, 2022 12th International Conference on CYBER Technology in Automation, Control, and Intelligent Systems (CYBER), Changbai Mountain, China,2022-7-272022-7-31

[13] 刘桂岐,钱志鸿,李华亮,孙佳妮,冯一诺,王雪 ; 基于有效 AP 选择和多分类 LDA 的室内定位算法, 通信学报, 2021

[14] Guiqi Liu, Zhihong Qian and Xue Wang ; An Indoor WLAN Location Algorithm Based on Fingerprint Database Processing, International Journal of Pattern Recognition and Artificial Intelligence, 2020

[15] Guiqi Liu, Zhihong Qian, Xue Wang; An Improved DV-Hop Localization Algorithm Based on Hop Distances Correction, China Communications, 2018, 16(6): 200-214 



(3) 科研产品

1)智适应喷涂机器人针对汽车维修和飞机等领域的多样复杂、变批量的共性喷涂需求。手工喷涂难以克服质量一致性差、效率低、职业病高等技术缺点;示教再现喷涂机器人和离线编程喷涂机器人,只能实现固定工件,固定任务空间和固定轨迹的喷涂,仅适用于大批量、单一品种喷涂的技术现状。在国际上率先提出了基于脑启发的喷涂轨迹自主规划理论,突破了机器人自主扫描、信息融合,边界提取、点云匹配、站位优化和仿形控制等系列关键技术,采用人工智能算法,实现被喷对象的视觉识别和复杂曲面喷涂轨迹的随机规划,解决了自主喷涂轨迹规划全局性、适应性、精确性难以兼顾的问题。研制的智适应喷涂机器人成功试喷汽车外覆盖件、C919发动机桨叶、中车高铁内饰件等部件,可满足汽车、航空航天、船舶、高铁等行业表面喷涂。

2)机器人绝对定位精度标定系统:针对汽车、手机、飞机等行业精密装配需要机器人具有高绝对定位精度。为摆脱国产高精度机器人卡脖子困局:机器人重复定位精度高,绝对定位精度低,在国内系统提出了激光约束构建运动链标定机器人绝对定位精度的方法,成功研制了激光+PSD(位置敏感探测器)的机器人标定装置。首次实现了国内机器人控制器标定算法自主开发标定精度达到了0.05mm已在国内知名的深圳迈克讯机器人控制器公司得到推广应用。

 

3)喷涂机器人模拟系统:本系统能够模拟一系列喷涂工艺过程,可实现喷涂工艺参数的离线优化,可以模拟最优黏度实验、喷枪参数实验、轨迹参数实验、外部环境参数实验四个优化试验。在国际上首次实现了3D喷枪模型的动态测试,极大提高了工艺优化效率和迁移效果,从而为机器人喷涂工艺参数设置提供参考。

 

 

4)仿生自主移动机器人:目前最为普遍的移动机器人为轮式或履带式,这类移动方式能够较好地适应平坦的路面而在智能制造复杂的非结构化环境有很大的困难性。针对智能制造复杂的非结构化环境的行走问题,为了达到行走时落地平缓,不出现足端与地面有较大的接触冲击,并且提高步态稳定性,在国际上首次提出了基于随机动力学的足-地柔顺智能控制及其步态稳定性控制理论突破了多足机器人的随机系统建模与力位柔顺智能控制关键技术解决了机器人行走过程中存在参数变化、环境扰动和力位参数不确定性下的静态和动态运动稳定性问题。

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5)复合材料成型机器人:针对国防航空领域和民用客机与汽车等领域的复合材料成型需求。

 

复合材料以其优越的力学性能、高强度、低密度、高模量、耐高温、耐腐蚀、热膨胀系数低和生体相容性好等特性被广泛应用。但复合材料传统热压成型技术中,表面树脂基对增强碳纤维材料浸润性差、层间孔隙难以排除及成型过程中树脂流动不均匀,据此复合材料铺放成型机器人应用而生。复合材料成型机器人采用激光作为光源,对预浸胶带预热、熔融粘接;采用红外测温仪进行测温并进行温度补偿,实现加热点温度精确测量,提高铺放质量。采用随动压辊保压;同时,工业机器人搭配成型装置作为移动平台,提升系统的灵活性和工作空间,适用于各类工件和不同尺寸部件的成型。由于采用预浸料和低张力不受落纱稳定性的约束,可以根据设计要求选择铺层方向可以实现多形体成型,提高制品质量,提高生产效率。

6)医用安全转运床机器人:转运已广泛存在于医院检查、手术、转科等院内患者的诊疗过程中,医用转运机器人的使用是集治疗、监护、护理、抢救于一体的复杂医疗过程。

 

1床体防倾覆机构、2床体升降机构、3床面双向平移机构、4可伸缩式仪器设备架、5一体式电源、6靠背升降及臀位防滑脱机构、7氧气瓶放置架、8刹车系统、9护栏升降机构。

本机器人实现了与边缘不规则的各种目标床进行无缝对接,降低了患者坠床和医护人员腰背伤等职业伤害减轻医护人员工作负担防止坠床事件发生设计了床板双向大行程平移机构解决床板工作行程受限导致患者坠床以及需大量人力转运导致医护人员腰背伤等职业伤害问题;构建了一体式电源供电模式解决转运途中设备蓄电不足,无法提供安全有效的生命支持问题设计了一种用于医用转运床的臀位防滑脱机构解决现有技术缺少臀位防滑脱功能靠背抬起时安全性不佳问题,防止患者滑脱。

 


团队依托吉林省智能复合机器人校企联合技术研发中心、吉林省人工智能产业学院等平台,经过十余年积累,建设有机器人研究相关的实验条件:高性能工控机、7轴机械臂、轮式机器人、人形机器人、工业机器人工作站、喷涂专用机器人、打磨专业机器人、供漆系统、3D相机、视觉标定系统、各种试验件、100平喷房、30平打磨房、进排风系统、环保系统、气浮恒力系统、高性能服务器、定位导航系统等。

自研的软件系统:机器人系统标定软件、未知目标智能感知软件、点云处理软件、轨迹规划软件、工艺参数优化软件。


团队真诚欢迎具有创新思维和技术实践能力的同行和研究生加入我们智能机器人团队,共同致力于机器人领域的科学研究、成果转化和人才培养。

团队研究方向主要包括但不限于以下几个方面:

1.机器人多传感器信息融合与数据理解:研究机器人的感知能力,包括视觉、听觉、触觉等信息融合,以及机器人的认知能力,如场景理解、行为识别等。

2.机器人多任务自主规划与决策:研究机器学习和人工智能算法在机器人领域的应用,包括深度学习、强化学习、迁移学习等,以提升机器人的智能水平。

3.机器人运动规划与控制:研究机器人的运动控制算法和路径规划方法,以实现高效、精确的运动能力,包括运动学、动力学、运动规划等方面。

4.机器人构型设计与仿真:对机器人设计、建模、控制算法开发和仿真分析;基于仿真对该机器人的手臂、足端运动轨迹进行规划,用于机器人布局优化、故障点预测、避障越障分析。

欢迎来函来电咨询与交流:

苏成志:13756889054E-mail: suchengzhi@cust.edu.cn