仿人机器人关键技术及应用-教育部科技发展中心.PDF

提名国家技术发明奖项目公示 项目名称 仿人机器人关键技术及应用 提名单位 教育部 提名单位意见： 我单位认真审阅了该项目提名书及附件材料，确认全部材料真实有效，相关栏目 均符合国家科学技术奖励工作办公室的填写要求。 按照要求，我单位和项目完成单位都已对该项目的拟提名情况进行了公示，目前 无异议。 该项目面向仿人机器人在公共安全、国防、航天、老龄化社会服务等领域的重大 需求，发明了基于人体运动规律的仿人机器人运动规划方法，解决了多自由度机器人 拟人化复杂运动的难题，有效提高了仿人机器人运动的自然性、稳定性；发明了传感 反射及多模态协调的控制方法，解决了复杂环境下突发扰动的运动控制难题，显著提 高了仿人机器人适应环境变化的能力和反应速度；发明了仿人机器人功能仿生机构， 提出了机器人部件与系统匹配的设计方法，解决了部件与系统性能一致性匹配问题， 研制成功了集成度高、运动协调、环境适应能力强的 6 代仿人机器人，研制了世界首 个集行走、爬行、翻滚、摔倒保护等多模态运动于一体的仿人机器人，入选国家重大 科技成果2 次，入选“砥砺奋进的五年”大型成就展。该项目共申请国家发明专利61 项，其中已授权42 项。核心发明已在载人航天国家重大工程、国家公共安全等领域得 到应用，在多家军民口企业实现了成果转化与应用，创造经济效益超亿元。教育部组 织的鉴定委员会意见认为，项目整体技术达到了国际先进水平，在复杂动态动作的仿 生规划与传感反射控制技术方面处于国际领先水平。曾获2015 年度教育部技术发明奖 一等奖。对照国家技术发明奖授奖条件，提名该项目申报2018 年度国家技术发明奖二 等奖。 项目简介： 仿人机器人在公共安全、国防、航天、老龄化社会服务等领域有重大需求。仿人 机器人能直接适应以人为中心的环境、直接使用和操控人用的工具和装备，代替或辅 助人类工作。仿人机器人是一个不稳定的非线性强耦合的复杂多体动力学系统，技术 难度高，存在着拟人化、系统复杂集成难等关键性技术瓶颈。抢占仿人机器人技术制 高点是重大的国家需求。 该项目在国家863 计划重点项目、国家自然科学基金项目的支持下，历经15 年的 技术攻关，提出了仿人机器人的仿生规划与控制基础理论，突破了多项仿人机器人关 键技术，取得多项原创性发明。主要发明点如下： 1)发明了基于人体运动规律的仿人机器人运动规划方法。发明了无需预设零力矩 点的仿人机器人运动规划新方法，首创了运动相似性评价准则，提出了拟人多模态运 动的全身协同规划方法，解决了多自由度机器人拟人化复杂运动的难题，有效提高了 仿人机器人运动的自然性、稳定性。 2)发明了传感反射及多模态协调的控制方法。发明了传感反射行走控制方法、基 于人体运动规律的仿人机器人反射式摔倒应对保护方法，以及仿人机器人多模态运动 决策及转换控制方法，解决了复杂环境下突发扰动的运动控制难题，显著提高了仿人 机器人适应环境变化的能力和反应速度。 3) 提出了机器人部件与系统匹配的设计方法，解决了部件与系统性能一致性匹配 问题，研制成功了集成度高、运动协调、环境适应能力强的6 代仿人机器人。 研制的仿人机器人入选国家重大科技成果 2 次、入选“砥砺奋进的五年”大型成 就展。教育部主持的鉴定会鉴定意见：“从仿生角度系统地研究了仿人机器人的仿生运 动规划、控制及系统集成，攻克了核心技术”、“整体技术达到了国际先进水平，在复 杂动态动作的仿生规划与传感反射控制技术方面处于国际领先水平”。获 2015 年度教 育部技术发明奖一等奖。 该项目取得的成果得到国际同行高度肯定。发表SCI、EI 论文 120 余篇，其中发 表在国际机器人顶级期刊 IEEE T-RA 上的仿人机器人运动规划论文 SCI 单篇他引 255 次，是该刊近15 年来仿人机器人方向他引次数最高的论文。获IEEE-IROS 等国际机器 人会议 8 篇优秀论文奖和提名奖。项目第一完成人“因对仿人机器人设计和控制方面 的贡献”当选IEEE Fellow。 该项目申请国家发明专利 61 余项，其中已授权42 项。从关键技术发明、核心部 件研发到应用创新，形成了一整套技术成果，已在载人航天国家重大工程、国家公共 安全等领域得到应用，在多家军民口企业实现了成果转化与应用，近 3 年创造经济效 益超亿元，取得重大社会、经济效益。 客观评价： 1. 成果鉴定 2014 年8 月11 日教育部主持的“仿人机器人的仿生控制技术及系统”成果鉴定会， 鉴定委员会鉴