智能机器人重点专项

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1、智能机器人重点专项“智能机器人”重点专项2018 年度项目申报指南建议为落实国家中长期科学和技术发展规划纲要（ 20062020 年）、国家创新驱动发展战略纲要和中国制造 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 2018 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

2、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-1- 我国特种机器人的工程化应用。本重点专项协同标准体系建设、 技术验证平台与系统建设、典型应用示范，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

3、，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（20172021 年）。1.基础前沿技术1.1 仿灵长类高机动运动机器人研究内容：面向野外丛林等复杂环境自主移动需求，研究足、踝、 腿、脊椎、臂、爪等仿生机构和爆发式高功率密度驱动技术、高机动 运动控制方法等，研制仿灵长类机器人原理样机，实现走、跑、跳、 攀爬等多种运动方式，开展典型地形环境的实验验证。考核指标：机器人自重5100kg,具有两足直立行走、四足行走和 攀爬能力；最大运动速度5k

4、m/h,跳跃高度0.5m,跳跃距离1m, 攀爬垂直障碍高度0.8m,自然坡坡度30;发表系列高水平论文， 申请/获得不少于10项发明专利。1.2 机器人新型复杂变构型机构设计理论与技术研究内容：面向冗余柔性变形、模块化自重构、刚软耦合等机器 人前沿技术，研究具有环境自适应能力的可变形、冗余柔性、-2- 刚软耦合结构设计理论和技术，研究相关机器人的建模、感知、 规划、控制技术，研制相应的机器人实验样机，实现验证。考核指标：研制出具有10种以上变形能力的模块化自重构机器人 具有 20 个自由度以上的高冗余柔性机器人、可抓取不少于10 种外形 材质有显著差异物体的刚软耦合多指灵巧手等3 类实验样机。

5、至少有2 项先进前沿技术实现首创或达到同类技术的国际领先水平，并提供佐 证材料；发表系列高水平论文，申请/获得不少于10项发明专利。1.3 机器人仿生感知与驱动技术研究内容：基于仿生原理，研究新型可穿戴柔性传感器阵列；研 究基于生物细胞机理的类生命视觉感知成像技术与器件实现；研究基 于生物细胞机理的类生命驱动技术与器件实现；研制实验样机，实现 原理验证及功能演示。考核指标：可穿戴柔性传感器阵列具有压力与温度感知功能，集 成度不低于每平方厘米 100 个，单个传感单元（敏感区域）尺寸小于 60pmx60pm;最小可检测压强v 1Pa ;压力响应时间50片；温度 检测范围-2080C,检测分辨率S

6、0.5C。研制可见光和红外2类类 生命视觉感知器件，成像平面内目标姿态分辨率均优于0.2Rad ;类生 命红外感知器件可在室温下正常工作，成像光谱范围 9001400nm。 所研制类生命驱动器器件，实现不少于 3 种可控动作。至少有 2 项先 进前沿技术实现首创或达到同类技术的国际领先水平，并提供佐证材料；发表系列高水平论文，申请/-3-获得不少于 8 项发明专利。1.4 机器人用新型精密减速器研究内容：有别于现有机器人RV、谐波等减速器传动原理，研究 机器人用减速器新型传动原理、新型结构，满足机器人关节大减速比、 高精度、高刚度、高效率、高可靠性的要求；研制原理样机，与现有 RV、谐波减速器

7、进行综合性能对比测试，实现工业机器人的应用验证。考核指标：研制出至少 3 种类型新型原理减速器，在相同减速比、 相同输出扭矩条件下，综合性能达到或优于现有RV、谐波减速器性能 水平，在不少于 5 自由度工业机器人上装机验证。至少有 2 项先进前 沿技术实现首创或达到同类技术的国际领先水平，并提供佐证材料； 申请不少于5项发明专利。1.5 微纳操作机器人技术与系统 研究内容：研究亚纳米精度跨尺度驱动机理与运动控制技术，复 杂环境下纳米探针动力学建模、宽频域 /低噪声驱动与传感技术、多探 针协调控制技术、多参数原位测试表征技术，纳米探针复杂三维轨迹 实时跟踪与控制技术，微米尺度应变感知与流体负压控

8、制技术；研制 微纳操作机器人集成样机系统，结合典型需求开展技术验证。考核指标：研制出基于光学显微镜、原子力显微镜（AFM）、扫 描电镜一透射电镜（SEM-TEM ）的3种微/纳米操作机器人。基于光学显微镜的微操作机器人：不少于8 个自由度，定位精度-4-优于1pm,力测量精度优于10pN,压强控制精度优于O.IPsi ;基于AFM、SEM-TEM的2种纳米操作机器人：不少于6个自由度， 定位精度优于2nm,力测量精度优于20pN，力控制精度优于50pN ; 面向细胞等生物活体、微纳米器件操作等不少于 5 类典型操作开展实 验验证；申请/获得不少于 5 项发明专利。1.6 基于视觉的机器人环境建

9、模与定位导航 研究内容：针对少/弱纹理、运动模糊、光线变化、空旷区域、复 杂动态等室内外环境中机器人环境建模和定位导航，研究基于视觉的 语义级高精度地图自动构建和增量式自动更新、鲁棒定位与实时导航、 动态目标检测与自主适应等技术，搭建机器人实验平台，实现技术验 证与示范。考核指标：针对写字楼、商场、厂区、社区、废墟等 5 种以上、 面积大于5000平方米的典型室内外环境，机器人基于视觉构建三维地 图覆盖度90%.精度0.2m以内；识别柱、窗、门、标志牌、室内外 固定设施等10类以上部件，准确率95%；在存在30m以上长通道/ 走廊/强光线/弱纹理情况的室内场景下， 1km 行走测试平均实时定位

10、 精度优于15cm ;在存在光照变化、复杂动态等情况的室外场景下， 1km行走测试平均实时定位精度优于50cm ;动态环境下基于视觉避 障成功率 90%。至少有2项先进前沿技术实现首创或达到同类技术的 国际领先水平，并提供佐证材料；发表系列高水平论文，申请 /获得不 少于10项发明专利。1.7 人机器人智能融合技术-5-研究内容：针对人机协作型新一代机器人所处环境和完成 任务的复杂性、多变性、不确定性，研究人在回路移动、作业机 器人的人机协作环境认知、行为优化决策、自主学习、任务级指令交 互等混合智能技术，研制机器人实验平台，实现技术验证与功能示范。考核指标：构建不少于 2 类人机智能融合机器

11、人实验系统，实现 人在回路的机器人协同混合智能；针对不少于 5 种典型应用场景，实 现技术验证与功能演示。至少有 2 项先进前沿技术实现首创或达到同 类技术的国际领先水平，并提供佐证材料；发表系列高水平论文，申 请/获得不少于8项发明专利。1.8 多模态融合的机器人自然交互研究内容：研究自然语言、手势、体势、面部微表情等多模态融 合的人机自然交互理论和方法，研究机器人与人的交互关系模型、对 基本社交准则的学习、交互意图的识别方法，实现多模态的机器人与 人自然交互，研制机器人实验平台，实现技术验证与功能示范。考核指标：面向机器人与人多模态融合自然交互，构建不少于 2 类智能机器人实验平台；实现自

12、然语言、手势、体势和微表情的识别， 识别正确率95%,可基于多模态信息实现交互意图理解；针对5种以 上典型应用场景实现实验验证。至少有 2 项先进前沿技术实现首创或 达到同类技术的国际领先水平，并提供佐证材料；发表系列高水平论文，申请/获得不少于 10 项发明专利-61.9 互助型冗余灵巧作业机器人研究内容：研制具有轻量化、高精度、大负载自重比、可变刚度、 安全性高、编程简单、易于使用等特征的互助型冗余灵巧作业机械臂 系统，具备牵引示教、柔顺力控作业、安全行为决策、人机友好交互 等功能，支持应用程序二次开发；对整机功能与性能进行综合测试与 验证，并面向典型应用开展实验验证。考核指标：互助型冗余

13、灵巧作业机器人不少于 7 个自由度，重量 20kg, 工作半径900mm,负载能力7kg,末端最大运动速度 1m/s,重复定位精度优于0.1mm;整臂碰撞检测精度优于10N。 面向不少于 2 个应用领域开展实验验证。1.10 穿戴式外肢体辅助作业机器人研究内容：面向单人作业对辅助作业机械臂（穿戴式外肢体）的 需求，开展穿戴式外肢体机构设计、便携式动力源与高功率驱动系统、 人机混合系统动力学建模、机械肢体的智能操控、机器人辅助作业策 略等研究，研制穿戴式辅助作业机器人系统，实现复杂作业过程中机 器人辅助操作、安全保护等功能，开展应用验证。考核指标：研制出穿戴式辅助作业双臂机器人系统，总自重 15

14、kg,具备支撑卸荷能力，单臂主动驱动自由度不少于2个，单臂 最大出力150N，重复定位精度优于0.5mm,精细作业力控误差 1N。针对3种以上典型作业场景开展实验验证。-7-2.共性技术2.1 面向机器人应用的激光扫描测距仪 研究内容：针对机器人环境建模、导航定位、姿态测量等任务对 激光扫描测距传感器的需求，研发低成本、可靠的单线、多线激光扫 描测距仪，实现高精度高速解码、跟踪滤波、高精度深度感知。开展 单线激光测距仪、多线激光扫描测距仪工程化开发和规模化推广应用。考核指标：单线激光扫描测距仪：水平测量角度270,角分辨 率0.25,扫描频率25Hz,测量距离70m,精度优于30mm, 工作温

15、度-3050弋；多线激光扫描测距仪：不少于16线，水平测量 角度 360,水平角分辨率0.1,垂直测量角度30,垂直角分辨率 2,扫描频率520Hz，测量距离100m,精度优于20mm,工 作温度-1060弋。实现激光测距仪推广应用不低于2000套。有关说明：由企业牵头申报。2.2 机器人六维力和触觉传感器 研究内容：针对我国机器人产业对高精度、高可靠性、系列化力 触觉传感器需求,研发六维力传感器的新型结构、多维力信息的全方 位提取和动态解耦算法；研究仿生触觉传感器的制备、信号解耦、传 感器标定、触视觉协同感知等技术。开展力和触觉传感器工程化开发 和推广应用。考核指标：研制出不少于5种型号六维

16、力传感器产品,力/-8-力矩量程范围10N5000N/0.2Nm350Nm,测量精度 优于5%F.S.（满量程），其他指标达到或优于国际同类产品先进水平， 提交第三方权威机构检测报告,实现机器人典型作业的应用验证,实 现推广应用不少于200台套；研制触觉传感器，传感器单元厚度 1mm ,点阵密度不低于每平方厘米16点,全向弯折角度达90 ,力觉 测量范围050N/cm2，测量精度优于5%F.S.（满量程），响应时间 90ms。实现机器人典型应用验证，实现推广应用不少于200套。有关说明：由企业牵头申报。2.3 面向工业机器人的三维视觉测量单元研究内容：研制面向工业机器人的大场景固定基座高精度三维视 觉测量单元，实现弱纹理材质、