中国计量大学人工智能与机器人团队
团队概况

中国计量大学人工智能与机器人团队主要开展仿生机器人与智能控制、感知、检测技术与工业机器人应用、主动柔顺控制以及机器视觉与特种检测等方面的研究工作和工程应用。团队组建于2005年,是一支由多位资深机器人领域专家、青年教师以及70余名研究生组成的团队核心成员均是博士毕业,拥有丰富的机器人领域基础研究经验和实力。团队教师梯队近20人,其中正高职1人,副高职6人,博士学位16人。承担科研项目53 项,其中国家级项目26项,省部级项目20余项 。发表学术论文 261 篇,其中SCI(或SSCI)收录论文139 篇,IEEE Transactions论文22 篇,机器人相关的发明专利50余项。团队骨干教师获奖10余项,其中省部级以上奖励3项。团队近五年经费到账共计近3000万,实验场地达300余平。

研究方向
研究成果
平台建设
招生招聘

1)仿生机器人研发与产业化

气动肌肉具有清洁安全、质轻便捷、功率密度大、仿生性能好、柔顺性高等优点,由其驱动的仿生机器人成本低廉、生物适应性好。本项目在已有基础上,自主研发了编织型人工气动肌肉与形状记忆合金丝人工肌肉,并且通过实验验证自研气动肌肉与Festo气动肌肉性能接近。使用自制的气动肌肉成功研制 “牧羊犬”机器狗,并进行了对角步态的行走实验、跨沟壑等复杂路况的行走实验,同时研发了用于平衡障碍患者的气动肌肉的康复机器人产品。

2)特种检测机器人研发与产业化

超声波等接触式检测法利用超声波在物体内部传播的特性检测物体的缺陷,可以测出检测对象中的裂纹和腐蚀等问题,是压力容器等特种设备重要的非破坏性检测方法。针对风电叶片、压力容器等特种设备的检测问题,分别设计了永磁吸附和负压吸附爬壁机器人,应用相控阵超声C扫描技术解决风电叶片在役内部缺陷超声检测,实现在役压力容器结构的完整性评价、声发射的缺陷点位、金属缺陷的机器人检测。

3)工业机器人控制器设计与标定校准服务

工业机器人是用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,具有一定的自动性,可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能,被被广泛应用于电子、物流、化工等各个工业领域之中。团队针对工业需求研制了多种不同功能的工业机器人,并在此基础上开发了工业机器人控制器,研究了工业机器人力反馈控制,同时提供工业机器人标定校准服务

4)巡检机器人研发与产业化

巡检机器人通过智能化技术替代重复、高频、高强度的低脑力劳动,解放人力以从事更复杂和更有难度的工作,团队在已有基础上,研发了地铁站巡检机器人、排洪隧洞巡检机器人、变电站巡检机器人、管道巡检机器人。机器人采用视觉融合的激光雷达SLAM技术,实现自主定位和导航;采用5G通信协议,实现机器人巡检息的无线联网;可针对结构性病害进行探测,针对对火灾情侵入﹑有害气体侵入等环境变化情况进行探测。

1科研项目

[1] 浙江省重点研发计划项目-领雁,项目批准号:2022C03G1123943,项目名称:危化品生产储运管道安全智能焊缝检测装备研发及示范应用,直接费用: 115万元,项目起止年月:2023.01-2026.12

[2] 国家自然科学基金,项目批准号:51575503,项目名称:有脊椎气动肌肉四足机器人机构与滑坡面步态CPG调节机理,直接费用:76.80 万元,项目起止年月:2016.01-2019.12

[3] 国家自然科学基金,项目批准号:50905170,项目名称:缓冲规划与机器人多点主动碰撞机理及人工肌肉实现,直接费用:20万元,项目起止年月:2010.01-2012.12

[4] 国家重点研发计划子课题,项目批准号:2018YFB2101004,项目名称:地下基础设施多感官机器人智能巡检技术,直接费用:165万元,项目起止年月:2018.06-2022.06

[5] 国家重点研发计划子课题,项目批准号:2018YFC0809204,项目名称:风险可疑邮寄物拆包防护装备及痕量风险源快速识别技术,直接费用: 50万元,项目起止年月:2018.07-2021.06

[6] 国家重点研发计划子课题,项目批准号:2017YFC0804609,项目名称:大型高尾矿库溃坝灾害防控关键技术及应用示范,直接费用: 40万元,项目起止年月:2017.07-2020.12

[7] 863计划项目子课题,项目批准号:2015AA042302-4,项目名称:智能材料与仿生结构一体化的人工肌肉柔顺驱动单元研究与开发,直接费用:81.75万元, 项目起止年月:2015.01-2017. 12

[8] 科技部公益行业质检计划项目子课题,项目批准号:201210076-2,项目名称:基于酒泉国家千万千瓦级风电设备关键检验检测技术研究,直接费用:56万元,项目起止年月:2012.01-2015. 12

[9] 国家自然科学基金,项目批准号:61640314,项目名称:高速、大曲率下轮廓误差精密控制研究,直接费用:26.00万元, 项目起止年月:2012.01-2014. 12

[10] 国家自然科学基金,项目批准号:61903351,项目名称:饱和多控制器系统离策强化学习的有限时间最优控制,直接费用:23.00万元, 项目起止年月:2020.01-2022. 12

[11] 国家自然科学基金,项目批准号:31901400,项目名称:融合机理模型与数据模型的温室环境自适应鲁棒控制方法研究,直接费用:24.00万元, 项目起止年月:2020.01-2022. 12

2近五年代表性学术论文

1. Liu Dan, Ye Dan*. Edge-based decentralized adaptive pinning synchronization of complex networks under link attacks. IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems, 2022, 3(9):4815-4825. (中科院一区, Top期刊)

2. Liu Dan, Ye Dan*. Exponential stabilization of delayed inertial memristive neural networks via aperiodically intermittent control strategy. IEEE Transaction on Systems, Man, and Cybernetics: Systems, 2020, 52(1): 448-458. (中科院一区, Top期刊)

3. Liu Dan, Zhu Song*, SunKaili. Global anti-synchronization of complex-valued memristive neural networks with time delays. IEEE Transactions on Cybernetics, 2019, 49(5): 1735-1747. (中科院一区, Top期刊)

4. Lina Wang, Binrui Wang. Construction of greenhouse environment temperature adaptive model based on parameter identification [J]. Computers and Electronics in Agriculture, 2020, 174: 105477 (中科院一区, Top期刊).

5. Liu Dan, Ye Dan*. Observer-based synchronization control for complex networks against asynchronous attacks. Information Sciences, 2021, 546: 753-768. (中科院一区, Top期刊) 

6. Binrui Wang, Youcao Wang, Jiqing Huang, Yuxin Zeng, Xiaolong Liu, Kun Zhou*. Computed Torque Control and Force Analysis for Mechanical Leg with Variable Rotation Axis Powered by Servo Pneumatic Muscle[J]. ISA Transactions, 2023, 14: 385–401. (中科院二区, Top期刊)

7. Zhang B, Zhu L, Pei Z, et al. A Framework for Remote Interaction and Management of Home Care Elderly Adults[J]. IEEE Sensors Journal, 2022, 22(11): 11034-11044. (中科院二区, Top期刊)

8. Xiaohong Cui, Binrui Wang*, Lina Wang, Jiayu Chen. Online optimal learning algorithm for Stackelberg games with partially unknown dynamics and constrained inputs[J], Neurocomputing, 2021, 445: 1-11. (中科院二区, Top期刊)

9. X. Ma, Y. Ye, H. Meng, W. Wang, W. Wang and G. Bao*, Sensor Embedded Soft Fingertip for Precise Manipulation and Softness Recognition. IEEE Robotics and Automation Letters, 2021, 6(4): 8734-8741. (中科院二区, Top期刊)

10. Liu Dan, Ye Dan*. Pinning-observer-based secure synchronization control for complex dynamical networks subject to DoS attacks. IEEE Transaction on Circuits and Systems–I: Regular Papers, 2020, 67(21): 5394-5404. (中科院二区, Top期刊)

3科研产品

(1)风电叶片检测爬壁机器人。柔性吸盘组吸附机构解决了风电叶片曲面工作吸附稳定性;轮式机构和XY两套吸盘组的组合控制,保证机器人在叶片表面的稳定可靠工作;应用相控阵超声C扫描技术解决风电叶片在役内部缺陷超声检测

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(2)声发射定位的超声压力容器检测设备。基于B/S架构,无需安装额外插件,可用于移动互联网;具有数据和视频的记录、检索与回放,异常报警、缺陷检测分析等功能;实现了在役压力容器结构的完整性评价、声发射的缺陷点位、金属缺陷的机器人检测。

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(3)过格栅机器人和非接触磨损评价。可广泛地用于普通和带格栅的水冷壁检测,能实现检测数据及视频的记录、检索与回放,并完成了机器人的非接触磨损评价和水冷壁轮廓完整检测综合评定。

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(4)集装箱爬壁检测机器人使用电磁吸附式运行,在侧壁和顶壁均可稳定爬行,可适应多种集装箱壁面结构;机器人携带了云台摄像头,可多角度获取图像;采用5G通信网络,可连接远程数据中心;也可以携带执行机构完成操作任务。该机器人可以广泛地应用于海关码头集装箱内部货物查验、仓储库房的集装箱检查、火电发电厂的栅格金属壁面爬壁检测。

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(5)自主导航垃圾收集机器人3D激光雷达为主体,多传感器融合,建立周围环境地图和点云信息,通过点云匹配,实现对机器人自身的定位。路径的规划上采用全局路径规划和本地实时规划相结合的方式,应用于居民区、写字办公楼等公共场所。

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(6)游乐设施检测机器人。使用导航技术、机械构造技术、电子通讯技术、无线通讯技术以及特种设备检测等技术,应用于各种游乐场所、工业场所和民用场所。该机器人的投入使用可降低工作量,提高人员安全,提高缆索检测精度,实时掌控缆索参数信息。

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(7)智能割胶机器人。履带式底盘提升机器人在胶林的自主行走能力强,环形切割机构可达到和树干的完全包络,实现了非结构环境下作业信息自主获取及割胶位置伺服控制。采用GPSIMU、里程计等多种传感器融合计算,实现机器人定位功能;橡胶林运行路径局部和全局规划相结合,获得最佳线路;通过激光等对周围环境感知,具有丰富的环境感知能力。

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(8)自动拆包机器人。自动拆包装备是为了代替海关检疫工作人员,针对易燃易爆、外来物种、枪支毒品等各种危险物品进行拆包和检查。采用机器视觉、人工智能与机器人技术结合的方法,研发了控制规划策略和智能学习算法,实现了智能拆解和装备的智能化与信息化。可以实现对可疑纸箱进行拆包,并将纸箱内部的物品抓取出来,快速、准确和安全的处理可疑包装。

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我们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和睦友善、充满活力的团队,共同致力于机器人领域的人才培养、科学研究与转化应用。

我们的研究方向主要包括但不限于以下几个方面:

1. 机器人感知与认知:研究机器人的感知能力,包括视觉、听觉、触觉等,以及机器人的认知能力,如环境理解、情感识别等。

2. 机器人运动控制与规划: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。

3. 人机交互与智能系统:研究机器人与人类之间的交互方式和技术,包括语音识别、自然语言处理、情感计算等,以及智能系统的设计与开发。

4. 机器学习与人工智能: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。

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