科技部发布“智能机器人”重点专项2017年度项目申报指南

近日,中华人民共和国科学技术部发布了“智能机器人”重点专项2017年度项目申报指南。本重点专项总体目标体现在以下六个方面:

  1.提升我国机器人智能水平进行基础前沿技术储备;

  2.建立新一代机器人验证平台;

  3.提升国产机器人国际竞争力;

  4.推进国产机器人产业化及应用创新;

  5.培育服务机器人新兴产业;

  6.深化特种机器人的工程化应用。

  此外,本重点专项严格按照“围绕产业链部署创新”的要求,从基础前沿技术类、共性技术类、关键技术与装备类、应用示范类四个层次,启动了42个项目,拟安排国拨经费总概算约6亿元。并且围绕智能机器人基础前沿技术、新一代机器人、关键共性技术、工业机器人、服务机器人、特种机器人六个方向部署实施。专项实施周期为5年(2017-2021年)。以下是重点专项申报指南全文。

  “智能机器人”重点专项2017年度项目申报指南

  为落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》和《中国制造2025》等规划,国家重点研发计划启动实施“智能机器人”重点专项。根据本重点专项实施方案的部署,现发布2017年度项目指南。

  本重点专项总体目标是:突破新型机构/材料/驱动/传感/控制与仿生、智能机器人学习与认知、人机自然交互与协作共融等重大基础前沿技术,加强机器人与新一代信息技术的融合,为提升我国机器人智能水平进行基础前沿技术储备;建立互助协作型、人体行为增强型等新一代机器人验证平台,抢占“新一代机器人”的技术制高点;攻克高性能机器人核心零部件、机器人专用传感器、机器人软件、测试/安全与可靠性等共性关键技术,提升国产机器人的国际竞争力;攻克基于外部感知的机器人智能作业技术、新型工业机器人等关键技术,推进国产工业机器人的产业化规模及创新应用领域;突破服务机器人行为辅助技术、云端在线服务技术及平台,创新服务领域和商业模式,培育服务机器人新兴产业;攻克特殊环境服役机器人和医疗/康复机器人关键技术,深化我国特种机器人的工程化应用。本专项协同标准体系建设、技术验证平台与系统建设、典型示范应用,加速推进我国智能机器人技术与产业的快速发展。

  本重点专项按照“围绕产业链部署创新链”的要求,从机器人基础前沿技术、共性技术、关键技术与装备、应用示范四个层次,围绕智能机器人基础前沿技术、新一代机器人、关键共性技术、工业机器人、服务机器人、特种机器人六个方向部署实施。专项实施周期为5年(2017—2021年)。

  2017年,拟在6个方向,按照基础前沿技术类、共性技术类、关键技术与装备类和示范应用类四个层次,启动42个项目,拟安排国拨经费总概算约6亿元。为充分调动社会资源投入机器人研发,在配套经费方面,由企业或医院牵头的项目,配套经费与国拨经费比例不低于1:1;第4部分应用示范类项目,配套经费

  与国拨经费比例不低于2:1。项目申报统一按指南二级标题(如1.1)的研究方向进行。拟支持项目数均为1-2项。项目实施周期不超过3年。申报项目的研究内容必须涵盖二级标题下指南所列的全部研究内容和考核指标。项目下设课题数不超过5个,每个课题参研单位不超过5个。项目设1名项目负责人,项目中每个课题设1名课题负责人。

  指南中“拟支持项目数为1-2项”是指:在同一研究方向下,当出现申报项目评审结果前两位评价相近、技术路线明显不同的情况时,可同时支持这2个项目。2个项目将采取分两个阶段支持的方式。第一阶段完成后将对2个项目执行情况进行评估,根据评估结果确定后续支持方式。

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  基础前沿技术

  1.1机器人新型机构设计理论与技术

  研究内容:面向仿生飞行、仿生游动、仿生跳跃等仿生机器人前沿技术,研究机器人新型机构的设计理论与技术,实现与新型材料、新型驱动、新型传感器技术的高度融合,研究新结构、新机构的建模与控制技术,研制相应仿生机器人实验样机,实现验证。

  考核指标:研制仿生飞行、仿生游动、仿生跳跃等不少于3类仿生机器人实验样机,性能达到国际同类研究领先水平,取得一系列原创性成果。

  1.2机器人智能发育理论、方法与验证

  研究内容:利用机器学习、人工智能与脑科学的研究成果,研究基于模仿学习、自主学习的机器人知识、能获取与增长机制及实现方法;面向自主作业和自主移动,研究机器人智能发育的软硬件实现方法;研制机器人实验平台,实现技术验证与示范。

  考核指标:面向自主作业和自主移动,构建不少于2类智能机器人实验平台;实现基于发育的动态非结构化环境认知与行为优化决策,针对5种以上典型应用场景对技术成果实现实验验证。

  1.3生-机智能交互与生机电一体化机器人技术

  研究内容:研究神经信号的时频空高分辨率测量、解码与神经控制技术,脑电、肌电、视觉、触/力觉信息的融合方法,行为意图识别与理解、人机交互控制及生机电系统功能集成等技术;构建基于多模态传感信息的人机自然交互系统实验平台。

  考核指标:研制出神经信号高分辨率在体测量系统;神经控制接口实现20种以上离散模式实时解码与控制,单次解码时间不大于200ms,准确率不低于95%;实现在康复辅助机器人、协作型机器人及运动神经假体中的实验验证。

  1.4人机协作型移动作业机器人

  研究内容:研究一体化柔顺关节设计、高负重比轻型机械臂结构设计、基于关节力感知的机械臂柔顺控制等技术;研究高集成度多指灵巧手机构设计、触/力觉感知与多指协调控制等技术;研究全方位移动平台设计技术;研究基于视觉等传感器的环境感知、作业对象识别与定位、移动臂自标定、臂-手协调控制、反应式行为规划与控制等技术;研究人的行为意图理解与人机互助协作技术;研制高负重比轻型机械臂、多指灵巧手及移动平台集成系统,面向典型应用开展试验验证。

  考核指标:机械臂不少于7个自由度,重量不超过25kg,工作半径不小于900mm,负载能力不小于7kg,重复定位精度优于0.05mm;具备碰撞检测与预警、整臂动态避碰、力顺应及柔顺作业能力。灵巧手具备仿人5指结构、集成力/触觉传感器,每指主动自由度不少于2个。移动平台具备全方位移动、自主避碰能力,定位精度优于5mm。面向不少于2个应用领域开展试验验证。

  1.5助力型外骨骼机器人

  研究内容:研究助力外骨骼机器人的人机相容性设计、关节变刚度驱动、人体运动感知、人机耦合协同控制,以及高功率密度动力源、系统轻量化等关键技术,研制负重移动型外骨骼、以及作业增强型外骨骼机器人,面向典型需求开展试验验证。

  考核指标:负重移动型外骨骼机器人支持行走、站立、转体、下蹲、上下楼梯、上下斜坡等人体运动,可适应水泥、硬质泥土、砂砾等复杂地面,本体重量不大于30kg,最大承载能力不小于90kg,负重50kg状态下行走速度不低于4km/h,连续工作时间不小于6h。作业增强型外骨骼机器人本体重量不大于50kg,搬移托举能力不小于50kg,负重30kg状态下连续工作时间不小于3h。上述两种机器人平均助力效率不小于70%;面向不少于2个应用领域开展试验验证。

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  共性技术

  2.1机器人系列化高精度谐波减速器产品性能优化

  研究内容:针对我国机器人产业对高精度、高可靠性、系列化谐波减速器需求,开展谐波传动啮合齿形设计、啮合过程动态仿真模拟与优化等关键技术研究,形成完善的谐波减速器设计体系;突破谐波减速器制造工艺技术,提高批量生产过程中产品的一致性和可靠性;研究检测工艺,完善产品质量检验手段;开展工程化开发和规模化推广应用。

  考核指标:开发出不少于15种高精度谐波减速器;在谐波减速器寿命周期内,背隙初始值小于10弧秒,双向传动精度优于2弧分,重复定位精度优于20弧秒,额定寿命超过10000小时,满负荷条件下噪声小于60分贝,效率大于70%;批量化生产产品合格率优于97%;实现5万台/年的生产能力,项目执行期内累计销售谐波减速器10万台以上。

  有关说明:由企业牵头申报。

  2.2机器人系列化高精度RV减速器产品性能优化

  研究内容:针对高精度、高可靠性、系列化RV减速器设计、制造和检测需求,开展传动齿形啮合三维动态仿真模拟与优化等关键技术研究,形成RV减速器优化设计技术体系;突破批量制造工艺技术,提高批量生产过程中产品的一致性和可靠性;研究检测工艺,完善产品质量检验手段;开展工程化开发和规模化推广应用。

  考核指标:研制覆盖负载6-500kg工业机器人所需系列化RV减速机;在RV减速器寿命周期内,齿隙精度优于0.5弧分,传动精度优于1弧分,额定载荷条件下效率高于85%,额定寿命不小于8000小时,满负荷条件下噪声不大于70分贝;批量化生产产品合格率优于97%;实现5万台/年的生产能力,项目执行期内累计销售RV减速机产品5万台以上。

  有关说明:由企业牵头申报。

  2.3工业机器人伺服电机与驱动产品性能优化

  研究内容:针对我国机器人产业对专用伺服电机和驱动器的需求,开展网络化、模块化、智能化、安全、高效节能等关键技术研究,研制高可靠性、高性能的伺服电机和驱动器产品;提高批量生产过程中产品的一致性和可靠性;研究检测工艺,完善产品质量检验手段;开展工程化开发和规模化推广应用。

  考核指标:研制覆盖负载6-500kg工业机器人所需系列化工业机器人伺服电机与驱动产品,支持两种以上高速工业现场总线接口,具备惯量自动识别和控制参数自整定等功能;平均无故障时间不小于30000小时;项目执行期内累计实现在工业机器人上示范应用5万台以上。

  有关说明:由企业牵头申报。

  2.4工业机器人控制器产品性能优化

  研究内容:基于嵌入式实时多任务操作系统,支持两种以上硬件架构,开发支持智能控制算法、外部传感器接入以及结合工艺定制化的二次开发接口,研制工业机器人网络化、高安全性、高实时性、高可靠性、高适应性的控制器产品;提高批量生产过程中产品的一致性和可靠性;研究检测工艺,完善产品质量检验手段;开展工程化开发和规模化推广应用。

  考核指标:具备2种以上高速总线接口,可实现机器人视觉、力等外部传感器的接入;具备开放式二次开发环境;安全性符合国家或行业相关标准;平均无故障时间不小于10000小时;具有5种以上工艺软件包;项目执行期内累计实现工业机器人上示范应用5000台套以上。

  有关说明:由企业牵头申报。

  2.5机器人操作系统

  研究内容:研究支持多核与网络化分布处理的实时任务分割与通信技术、实时数据分发与交互技术;研究对多种主流硬件体系结构和智能硬件加速芯片的支持技术;研究设备即插即用式动态配置技术、机器人功能组件标准化技术、机器人应用框架描述技术;开发兼具实时性、多任务和交互性的机器人操作系统。

  考核指标:提供机器人作业与移动8类以上常用功能模块库,支持不少于2种的主流硬件架构,支持2种以上现有主流操作系统的运行环境和应用框架,支持10种以上机器人驱动器及传感器,实现微秒级中断任务调度延时和任务切换时间,提供一套可视化调试测试平台,在5家以上机器人企业、6类以上机器人产品进行应用验证。

  有关说明:由企业牵头申报。

  2.6面向工业机器人生产线的工艺规划仿真与离线编程软件

  研究内容:研究工业机器人和周边设备作业环境三维建模与可视化、运动仿真、轨迹生成、碰撞检测、虚拟交互、程序载入等技术;研究生产制造流程和工艺规划的效率分析、故障检测与优化技术;面向行业自动化生产线研制需求,研发工业机器人生产线的工艺规划仿真与离线编程软件。

  考核指标:开发面向工业机器人生产线的工艺规划仿真与离线编程软件,提供不少于3种典型工艺应用软件包;建立机器人及智能设备单元虚拟仿真模型数据库,涵盖不少于3家国产工业机器人主机龙头企业系列产品;生产线中可运动执行部件工作轨迹、可达性、干涉性模拟达100%;在不少于3种工业机器人生产线研制中进行应用验证。

  有关说明:由企业牵头申报。

  2.7工业机器人可靠性质量保障技术

  研究内容:研究工业机器人可靠性工作基本规范、可靠性影响因素与特性;研究工业机器人高可靠性设计方法、可靠性评估建模方法、指标预测与分配技术;研究核心部件与整机的可靠性测试、破坏性测试和加速测试方法;完成相关实验验证,形成工3业机器人可靠性质量保障技术体系。

  考核指标:建立机器人可靠性质量保障技术体系,应用于3家以上国产工业机器人重点主机厂产品,使国产工业机器人平均无故障工作时间达到80000小时。

  2.8工业机器人整机性能测试与评估平台

  研究内容:研究工业机器人整机性能所需参数及其测量方法,研究温湿度、震动、电磁等环境方面对于机器人整机性能的影响,研究伺服电机、减速器等核心部件静动态特性、性能退化评估方法与测试技术,研究由控制器、伺服电机和关节减速器组成的机器人驱动系统的机电耦合动力学特性、系统性能运行品质的仿真模型和评估方法,研究基于多基站激光跟踪仪联动的机器人精度测量技术,建立工业机器人整机性能评估模型,形成机器人性能测试与评价的技术规范,研制机器人整机性能测试与评估系统。

  考核指标:形成机器人测试分析与评估的软件与技术规范、机器人定位精度测试分析规范、机器人联动性能评价方法及其测量技术规范,构建机器人整机性能综合测试与评估系统,完成不少于10种国产主流品牌工业机器人的综合测试与评估;形成相关国家标准草案。

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