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項目成果/簡介: 經過多年的努力，國內AUV研究已取得長足進展，然而仍存在可靠性差、智能水平低等問題，難以應對復雜海底環境，不能滿足我們對高效率作業和長期自主性的迫切需求。為解決上述關鍵問題，中國海洋大學致力于研發面向長航程深海觀測任務的具有數據驅動能力的新一代AUV系統。在結合自主導航系統精確定位與高性能的運動控制基礎上，根據AUV調查任務需求，通過對海量高維觀測數據的關鍵特征實行快速分析，賦予AUV系統對航行路徑的智能決策能力，極大提升了海洋調查任務實施的質量與效率。 “旗魚”系列AUV是具備高智能性、自主性、靈活性的自主式水下機器人，在海洋科學研究、資源調查、應急搜救等民用領域，以及情報偵測、探雷滅雷、戰場支援等軍事領域發揮著關鍵作用。旗魚系列AUV具備如下優點： （1）易操作，具有圖形化的任務界面使得任務規劃過程簡單快捷； （2）易布放和收回，三型AUV都配備專用布放回收吊鉤，用戶可以使用簡易回收桿手動使潛器與母船吊放機構建立連接； （3）大航程，可選高配置電池艙，續航力可增加50%； （4）高航速，水動力學優化設計，航速最高可達5節； （5）高可靠性，聲學跟蹤功能、AUV纏繞物切斷與自主擺脫、冗余自救設計、硬件軟件設計和測試等，確保系統高可靠性； （6）模塊化設計，系統包含基本配置與用戶自定義配置，可根據任務要求更換模塊化任務艙段。項目階段:小試、中試階段效益分析:民用市場：未來5年，AUV年需求量5~10倍的增長，集中在海洋漁業、港口安防、近海能源設施無人值守、海洋工程服務、海洋觀測網等。軍用市場：隨著新式作戰模式的確立，將有爆發時發展，未來海上戰爭逐漸走向無人化，各種海洋機器人武器系統將大量裝備。潛在合作單位：青島澎湃海洋探索技術有限公司、青島海力旭機電科技有限公司、青島華通軍工投資有限公司、杭州騰海科技有限公司等。知識產權類型:發明專利 、 軟件著作權知識產權編號:ZL200810237864.X 201510789501.7技術成熟度:通過中試技術先進程度:達到國內領先水平成果獲得方式:獨立研究獲得政府支持情況:無

經過多年的努力，國內AUV研究已取得長足進展，然而仍存在可靠性差、智能水平低等問題，難以應對復雜海底環境，不能滿足我們對高效率作業和長期自主性的迫切需求。為解決上述關鍵問題，中國海洋大學致力于研發面向長航程深海觀測任務的具有數據驅動能力的新一代AUV系統。在結合自主導航系統精確定位與高性能的運動控制基礎上，根據AUV調查任務需求，通過對海量高維觀測數據的關鍵特征實行快速分析，賦予AUV系統對航行路徑的智能決策能力，極大提升了海洋調查任務實施的質量與效率。 “旗魚”系列AUV是具備高智能性、自主性、靈活性的自主式水下機器人，在海洋科學研究、資源調查、應急搜救等民用領域，以及情報偵測、探雷滅雷、戰場支援等軍事領域發揮著關鍵作用。旗魚系列AUV具備如下優點： （1）易操作，具有圖形化的任務界面使得任務規劃過程簡單快捷； （2）易布放和收回，三型AUV都配備專用布放回收吊鉤，用戶可以使用簡易回收桿手動使潛器與母船吊放機構建立連接； （3）大航程，可選高配置電池艙，續航力可增加50%； （4）高航速，水動力學優化設計，航速最高可達5節； （5）高可靠性，聲學跟蹤功能、AUV纏繞物切斷與自主擺脫、冗余自救設計、硬件軟件設計和測試等，確保系統高可靠性； （6）模塊化設計，系統包含基本配置與用戶自定義配置，可根據任務要求更換模塊化任務艙段。

成果介紹機器人關節驅動方式主要有氣動、電機驅動和液壓驅動三種。其中，液壓驅動具有功率密度高的特點。近年來，隨著電液伺服技術的發展，電液驅動裝置逐漸向著高壓化、微型化方向發展，越來越多地 應用于機器人中，較為著名的有美國波士頓動力公司開發的機器人系列，但目前旋轉電液驅動關節還沒有實現商業化。技術創新點及參數以7075-T651系鋁合金為主體材料，總質量約為1.5kg、容積約為62ml；額定壓強為10MPa。在額定壓強下，輸出扭矩可達75N·m，工作帶寬5.6Hz（能夠滿足一般足式機器人的步行要求）；密封良好，無外泄漏。采用該驅動關節研制了兩足步行樣機，實驗結果表明，關節跟蹤精度高、運動平穩，能夠滿足機器人關節驅動要求

包含：2.1內空插座，DIP14IC插座，74LS04，74LS08，74LS32，直插式色環電阻，高亮¢5mm紅色發光二極管，高亮¢5mm綠色發光二極管，K2A46臺階插座等。教學功能：完成邏輯關系的概念的引入、三人表決器的原理講解和對數字電路的簡單設計。教學應用：1、利用此示教板在講解邏輯門時作案例，引入邏輯關系這個概念。2、利用此示教板對三人表決器的原理講解。3、通過對如何設計三人表決器的講解，來歸納利用集成電路對數字電路進行簡單的設計的方法。

南開大學蓖麻生物航油集成技術，是在“應對氣候變化、綠色低碳發展”的前瞻理念下，集成南開十幾年蓖麻產業鏈開發基礎及化學化工科研優勢，自主研發，現已取得階段性成果：建立了“生物航油基礎研發基地”，突破了催化劑關鍵技術，打通了工藝流程，產品全項達標，成本在目前所有生物質航油中最低，申請中國發明專利 7 項，列入國家發改委《戰略新興產業重點產品目錄》、《國家重點推廣的低碳技術項目指南》等，獲第四屆國家和天津市創新創業大賽獎項，具有拉動千億元綠色低碳產業鏈的巨大發展潛力。 生物航空煤油（生物航煤）就是以動植物油脂或農林廢棄物等生物質為原料生產的航空煤油，可在航空煤油中大比例的添加使用（50%），且不需要對發動機做任何改進。2012 年開始的歐盟航空碳稅之爭已迫使各國爭相開發生物航煤技術來實現航空業的碳減排。生物航煤的研發契合國家十三五發展戰略規劃，對我國航空業減排、根治霧霾、維護能源安全、以及拉動三農等都有重要作用，是國家大力支持的綠色低碳產業創新增長點，是當前國家急需解決的重大科學難題之一。目前，該項目的技術難題就是核心催化劑脫氧活性不佳、航煤選擇性低、穩定性差。 南開大學李偉教授科研團隊目前已開發出具有完全自主知識產權的蓖麻航油制備及配套催化劑關鍵技術，使原料油轉化率＞99%，蓖麻生物航油產品收率＞80%；經中石化石科院按國際生物航煤最高標準的 ASTM D7566 和國家噴氣 3 號燃料（GB 6537-2006）等指標檢測，全項達標。相關研究內容在《Bioresource Technology》發表論文 1 片、申報中國發明專利 7 項、國際發明專利 2 項。相關技術受到國內外高度重視及新聞媒體關注。在第四屆中國創新創業大賽中以天津賽區第一名成績進入全國總決賽，最終以第 6 名榮獲“全國優秀團隊”稱號。

南開大學蓖麻生物航油集成技術，是在“應對氣候變化、綠色低 碳發展”的前瞻理念下，集成南開十幾年蓖麻產業鏈開發基礎及化學 化工科研優勢，自主研發，現已取得階段性成果：建立了“生物航油基礎研發基地”，突破了催化劑關鍵技術，打通了工藝流程，產品全 項達標，成本在目前所有生物質航油中最低，申請中國發明專利 7 項， 列入國家發改委《戰略新興產業重點產品目錄》、《國家重點推廣的低 碳技術項目指南》等，獲第四屆國家和天津市創新創業大賽獎項，具 有拉動千億元綠色低碳產業鏈的巨大發展潛力。 生物航空煤油（生物航煤）就是以動植物油脂或農林廢棄物等生 物質為原料生產的航空煤油，可在航空煤油中大比例的添加使用 （50%），且不需要對發動機做任何改進。2012 年開始的歐盟航空碳 稅之爭已迫使各國爭相開發生物航煤技術來實現航空業的碳減排。生 物航煤的研發契合國家十三五發展戰略規劃，對我國航空業減排、根 治霧霾、維護能源安全、以及拉動三農等都有重要作用，是國家大力 支持的綠色低碳產業創新增長點，是當前國家急需解決的重大科學難 題之一。目前，該項目的技術難題就是核心催化劑脫氧活性不佳、航 煤選擇性低、穩定性差。 南開大學李偉教授科研團隊目前已開發出具有完全自主知識產 權的蓖麻航油制備及配套催化劑關鍵技術，使原料油轉化率＞99%， 蓖麻生物航油產品收率＞80%；經中石化石科院按國際生物航煤最高 標準的 ASTM D7566 和國家噴氣 3 號燃料（GB 6537-2006）等指標 檢測，全項達標。相關研究內容在《Bioresource Technology》發表論 文 1 片、申報中國發明專利 7 項、國際發明專利 2 項。相關技術受到 國內外高度重視及新聞媒體關注。在第四屆中國創新創業大賽中以天 津賽區第一名成績進入全國總決賽，最終以第 6 名榮獲“全國優秀團 隊”稱號。 市場應用前景： 生物航油市場需求巨大，據國際民航組織規定，2020 年中國航空燃油的 30%（約 1200 萬噸）要打上“生物質標簽”，如果按“50%生 物質航油：50%化石航油”摻混，需要 600 萬噸“純”生物質航油， 總產值達數千億元。但 2014 年全國生物航油產量不足 100 噸，離規 模化相差甚遠。蓖麻航油具備占據 50%市場份額的可能性，按 5 年生 產蓖麻生物航油 300 萬噸計算，僅技術轉讓和催化劑銷售利潤就可達 5 億元以上。同時，使用生物航油可降低 50%以上的污染物排放，可 有效減排治霾，維護我們的環境安全。 擬開展合作方式： 現已申請中國發明專利 7 項，擬開展合作方式：建設年產萬噸級生物航油 及配套催化劑示范生產裝置，采用股權合作或實施許可的方式合作。

本實用新型公開了一種球狀果實采摘機器人末端執行器，包括旋轉電機組件、伸縮氣缸組件和弧形手 指切割組件。其利用旋轉電機通過聯軸組件帶動四個弧形刀片對其間任意位置的果柄進行旋轉切割，這省 掉了對果柄位置的檢測，單桿雙作用氣缸通過活塞桿的伸出和縮回動作帶動四個弧形手指的張開和合攏， 四個弧形手指合攏時所包圍的空間大于果實的三維空間，采摘時其不與果實發生接觸，保證了手指可與果 實發生相對轉動，為弧形刀片旋轉切割果柄提供了條件，也免去了復雜的夾持果實的壓力控制，本實用新 型采摘方式可靠，動作控制難度低，成本低廉，通用性強。 

本實用新型涉及一種機器人末端執行器，包括本體(1)、電機(10)、手指 座(4)以及中間傳動環節，其 特征在于所述中間傳動環節采用蝸輪蝸桿副，其 中蝸桿(3)直接與電機(10)的輸出軸相連，蝸輪(7)與手指 座(4)組合成 一體，蝸輪——手指座組合體對稱安裝在蝸桿兩側本體(1)上，所述手指座(4) 上開有開放式 快速裝卸槽，手指(6)與手指座(4)間通過螺釘(5)連接緊固。 本實用新型采用電機提供驅動動力，可以直 接利用電源工作，沒有額外的動力 源要求；采用蝸輪蝸桿直接傳動手指座張合，結構簡單；開放式快速裝卸槽可 以實現手指的快速裝卸。