科技部2017年度智能机器人重点专项申报指南

为响应《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》及《中国制造 2025》的号召，国家重点研发计划正在火热开展“智能机器人”重点专项。此刻，我们带来2017年度项目指南，向广大科研者发出征集令。

该重点专项的总体目标是突破一系列重大基础前沿技术，包括新型机构、材料、驱动、传感、控制及仿生技术等。我们的目标不仅是提升机器人的智能水平，还要建立新一代机器人验证平台，抢占技术高地。我们还将攻克核心零部件、专用传感器、机器人软件等共性关键技术，提升国产机器人的国际竞争力。

这一专项按照“围绕产业链部署创新链”的原则，从四个层次六个方向进行实施。这一创新之旅为期五年（2017-2021年）。

在2017年，我们计划在六个方向启动42个项目，预算国拨经费约6亿元。我们热切期待社会资源的投入，特别是企业或医院牵头的项目，其配套经费与国拨经费比例不低于1:1。应用示范类项目的配套经费与国拨经费比例更是要达到2:1。项目申报需按照指南中的二级标题进行，每个方向仅支持1-2个项目，但若有技术路线明显不同且评价相近的项目，可例外同时支持两个项目。

接下来，让我们更深入地了解本次指南中的一部分重点研究方向：

基础前沿技术方面，我们邀请研究者们探索机器人新型机构的设计理论与技术，尤其是面向仿生飞行、游动、跳跃等领域的创新设计。机器人智能发育理论、方法与验证也是我们的研究重点，我们希望借助机器学习、人工智能与脑科学的力量，推动机器人在自主作业和自主移动方面的智能发育。

在生-机智能交互与生机电一体化机器人技术方面，我们正在研究神经信号的高分辨率测量、解码与控制技术，以及多模态传感信息的融合方法。我们期待通过这些研究，构建基于多模态传感信息的人机自然交互系统实验平台。

研制顶尖神经信号在体测量系统：我们的目标不仅是研发一个高分辨率的神经信号在体测量系统，更要实现超过20种离散模式的实时解码与控制。单次解码时间疾速控制在200ms之内，准确率则高达95%以上。这一创新技术将在康复辅助机器人、协作型机器人以及运动神经假体等领域得到实验验证，展现出强大的实际应用潜力。

关于人机协作型移动作业机器人：我们致力于研究一体化柔顺关节设计，打造高负重比轻型机械臂，其结构设计轻巧而强大。我们将探索基于关节力感知的机械臂柔顺控制技术等。多指灵巧手机构的设计也将集成力/触觉传感器，实现触觉的精准感知与多指协调控制。全方位移动平台设计技术也将是我们的研究重点。我们将深入研究环境感知、作业对象识别与定位等技术，并探索人的行为意图理解与人机互助协作技术。最终，我们将集成高负重比轻型机械臂、多指灵巧手及移动平台，并在典型应用领域中开展试验验证。

关于助力型外骨骼机器人：我们追求的是人与机器人的完美融合。为此，我们将研究人机相容性设计、关节变刚度驱动、人体运动感知等关键技术。无论是负重移动型外骨骼机器人还是作业增强型外骨骼机器人，我们都将致力于提高机器人的助力效率，确保其在多种复杂环境下稳定运行，为使用者提供实质性的帮助。

共性技术方面：

对于机器人系列化高精度谐波减速器产品性能优化，我们将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研究。目标是开发出多种高精度谐波减速器，满足机器人产业的需求。我们的产品在寿命周期内将展现出卓越的性能够：背隙初始值小于10弧秒，双向传动精度优于2弧分，重复定位精度同样优秀。我们将突破批量制造工艺技术，完善产品质量检验手段，并开展工程化开发和规模化推广应用。

针对机器人系列化高精度RV减速器产品性能优化，我们将进行传动齿形啮合三维动态仿真模拟与优化等关键技术的研究。我们的RV减速器将覆盖不同负载范围的工业机器人需求。在寿命周期内，我们的RV减速器将展现出卓越的齿隙精度、传动精度和效率。我们也将提高批量生产过程中产品的一致性和可靠性，并研究检测工艺，完善产品质量检验手段。

工业机器人系列化产品升级关键技术研究

为了应对现代工业对机器人技术的挑战，我们致力于研发一系列具有自主知识产权的工业机器人伺服电机与驱动产品。我们的目标是为负载范围在6kg至500kg的工业机器人提供强大的驱动力。这些产品不仅支持两种以上的高速工业现场总线接口，还具备惯量自动识别和控制参数自整定等智能功能。我们承诺，产品的平均无故障时间将长达3万小时以上，确保在生产线上稳定运行。我们的目标是在项目周期内，实现超过5万台工业机器人的成功应用示范。

接下来，我们将对工业机器人控制器产品性能进行优化。基于嵌入式实时多任务操作系统，我们的控制器将支持多种硬件架构，并集成智能控制算法和外部传感器接入功能。这款控制器还将提供工艺定制化的二次开发接口，展现出网络化、高安全性、高实时性、高可靠性和高适应性的特点。我们致力于提高产品的一致性和可靠性，并研究检测工艺，完善质量检验手段。项目执行期间，我们计划推广应用到至少5000台套工业机器人上。

在机器人操作系统方面，我们将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。我们的操作系统将实现对多种主流硬件体系和智能硬件加速芯片的支持，并引入设备即插即用式动态配置技术。系统将在保证实时性的支持多任务交互。我们将提供8类以上的功能模块库，并在至少5家机器人企业的6类产品上进行应用验证。

针对工业机器人生产线，我们将研发工艺规划仿真与离线编程软件。这项技术涵盖三维建模、运动仿真、轨迹生成、碰撞检测等功能。软件将分析生产制造流程和工艺规划的效率，并提供故障检测与优化功能。面向行业自动化生产线需求，我们将不断优化和完善这一软件。

在工业机器人可靠性质量保障技术方面，我们将研究机器人可靠性的基本规范、影响因素和特性。我们将探索高可靠性设计方法和可靠性评估建模技术，并研究核心部件与整机的可靠性测试方法。我们的目标是建立一套完善的工业机器人可靠性质量保障技术体系，提高国产工业机器人的平均无故障工作时间。

我们将搭建工业机器人整机性能测试与评估平台。我们将研究机器人整机性能参数及其测量方法，并评估环境因素对机器人性能的影响。平台将涵盖伺服电机、减速器等核心部件的评估方法，并研究基于多基站激光跟踪仪的机器人精度测量技术。我们的目标是形成一系列机器人性能测试与评价的技术规范，并为国产主流工业机器人的综合测试与评估提供支持。

考核指标介绍：多机器人协同打磨展现卓越性能

在追求高精度的制造业领域，多机器人协同打磨技术大放异彩。要求叶片一次装夹打磨区域覆盖至少90%，打磨后的粗糙度更是精益求精，达到优于Ra3.2的精细程度。叶片型面过渡平滑流畅，无任何氧化烧伤痕迹。磨抛面与要求型面的尺寸偏差被精确控制在±0.05mm的范围内。更令人惊叹的是，机器人磨抛速度比人工至少快1.5倍，整个打磨质量完全符合叶片质量检测的行业标准。这一切的成就，离不开企业的深入研究和精准申报。

智能激光焊接技术：大型复杂结构的新突破

针对大型复杂结构焊缝的挑战，我们致力于研究焊缝位置识别和特征尺寸提取技术，以及激光自动化焊接工艺和焊接质量稳定性控制等关键技术。我们的目标是研制出智能激光焊接技术及系统，形成一套完善的工艺规范和数据库。机器人重复定位精度高达±0.05mm，焊缝轨迹跟踪精度优于±0.1mm，焊接加工速度更是达到了惊人的10m/min。这种技术已在航空、航天等关键领域得到了成功的应用验证。

飞机装配的革新：机器人智能钻铆技术与系统

为了满足飞机部件装配的高精度需求，我们专注于研究钻铆工艺规划、精确定位、作业状态实时监测及精确控制等关键技术。我们的智能钻铆系统能够应对飞机复杂构件的装配挑战，机器人末端执行器定位精度高达0.4mm以内。制孔直径和深度控制精度达到了行业领先水平，满足多种材料的制孔要求。我们还开展了在线检测和铆钉头平齐度的精确控制技术研究，形成了飞机构件智能钻铆的工艺规程和规范。

混联机构加工机器人的精准演绎

混联机构加工机器人是我们研究的又一重点。我们深入研究了混联机器人的构型综合、轨迹规划、运动控制等关键技术，并研制出了高性能的5自由度混联机器人。该机器人工作空间广阔，最大速度达到50m/min，定位精度和重复定位精度均优于行业水平。主轴功率强大，能够完成各种钻铣加工任务。

室外无轨导航重载AGV：引领物流新革命

针对室外复杂环境下的物流运输需求，我们开发了高速、大负载、高精度的无轨自主移动AGV。该AGV最大直线行走速度达到30公里/小时，续航时间长达8小时，负载重量超过60吨。在港口物流等典型行业，我们已经部署运行了超过30台AGV，验证了其高效、安全、稳定的运行能力。

液压重载机械臂：工业领域的重装力量

为了满足工业领域的大负载作业需求，我们研究了液压重载机械臂的机构设计、液压驱动伺服控制等关键技术。这款机械臂拥有多个自由度，有效工作半径达到2.5m以上，最大夹持负载超过3000kg。在额定负载下，其最大运动速度不低于0.2m/s，末端重复定位精度更是达到了惊人的0.4mm以内。

智能护理机器人与截瘫患者助行机器人的温馨守护

关于助行机器人

针对身高在150-185cm范围内的截瘫患者需求，研发了一款助行机器人。这款机器人本体轻盈，重量不超过25kg，为穿戴者提供稳定的行走支持。它具备至少4个主动自由度关节，续航时间长达2小时以上，平均行走速度至少为1km/h。该机器人已经完成了至少50例截瘫患者穿戴站立行走实验，每例实验时间不少于1小时，展现出其在实际应用中的稳定性和可靠性。

关于服务机器人云服务平台

借助互联网，构建了一个基于开源共享的云端数据库，为服务机器人提供海量数据的获取与存储技术。通过对环境、目标、交互等数据的获取与云端存储，实现对服务机器人的自主推理与规划以及自主学习等数据挖掘技术。此平台提供环境感知建模、目标识别理解、智能交互等云服务，并已开展应用验证。平台拥有百PB级分布式数据库系统，可实现TB级别数据检索结果的秒级响应。还包括动态场景三维重建、场景分类、人脸识别比对、表情识别、语音识别等云服务功能，并制定了接入标准，支持千万级用户的服务能力。目前已经开展了至少五类服务机器人的应用验证。

关于核电站机器人检修智能作业系统

针对核电站一回路运行维护的需求，研制了多款机器人用于确保核电站的安全运行。包括蒸汽发生器传热管检修定位机器人、核燃料组件破损泄露监测机器人等。这些机器人可以实现蒸汽发生器传热管的检查、定位与破损封堵，核燃料棒包壳的定量检测以及核燃料组件关键指标的检测等任务。其中检修定位机器人具有快速移动和精准定位功能，耐辐照性能强大。其他机器人也拥有高度的检测精度和耐辐照能力。所有机器人在实际应用中都经过了严格的验证。

关于盾构施工机器人智能作业系统

该系统研究了集成环与撑紧功能为一体的安装机器人机构设计技术，可以快速支护局部塌方和破碎围岩。特别研制的敞开式硬岩掘进机钢拱架安装机器人在实际应用中表现出色。该系统的环钢拱架拼装时间极短，并且可以实现自身360°的钢拱架安装。

关于眼科手术机器人系统

为了满足精准安全的眼科手术需求，研发了具备高度灵活性和精确性的眼科手术机器人系统。该系统拥有多项核心技术，包括灵巧机构与新型手术器械设计、多源传感信息融合与导航等。机器人在青光眼靶向治疗、白内障和玻璃体等手术中表现出优异的性能。系统还建立了全手术过程的安全性与有效性评估体系，并通过模型和动物试验进行了验证。

关于经输尿管肾内介入诊疗机器人系统

针对软性输尿管镜体内精确操控的需求，研发了具备高精度操控的经输尿管肾内介入诊疗机器人系统。该系统拥有多个核心技术突破，包括软性输尿管镜体高精度操控机构设计、基于内窥镜图像的辅助定位导引等。机器人的自由度高，推送精准度强，并且配备了力反馈操控装置和内窥镜图像显示及辅助导引功能。系统还建立了全手术过程的安全性与有效性评估体系，并通过模型和动物试验进行了验证。

关于口腔及喉部微创手术机器人系统

针对一系列机器人系统的研发与应用，我们设定了明确的考核指标。这些指标不仅涵盖了机器人的基本性能，还涉及其在特定领域的应用效果。

对于微创膝关节置换手术机器人系统，我们要求机器人至少具备六个自由度，实现精准操控。其末端动态定位精度必须小于0.5毫米，确保手术的精确度。工作空间不小于300毫米×300毫米×300毫米，负载能力达到5公斤以上，力反馈控制精度也需精确至5%以内。机器人需完成精确置换膝关节假体的任务，压力误差、位移误差和角度误差都需控制在极小的范围内。最重要的是，必须建立标准化的机器人辅助膝关节置换手术操作流程，并通过至少10例动物实验验证其有效性和安全性。

在实时导航穿刺手术机器人方面，我们寻求具有至少五个自由度的机器人，其重复定位精度要达到优于0.2毫米的水平。借助医学影像技术，实现目标靶点的精准定位。我们还需确保医学影像空间位置配准误差不大于1毫米。机器人辅助穿刺消融手术操作流程及规范的建设同样重要，也需通过动物实验进行验证。

针对脑卒中康复机器人系统，我们期待研发出一套具有自适应功能的上、下肢康复机器人系统。这套系统应结合肌电信号反馈和电刺激闭环技术，实现多种康复训练模式。主动运动意图的识别率和识别时间也需达到规定的标准。建立标准化的机器人康复操作流程，并进行至少200人次的临床试用。

在示范应用领域，我们将重点支持面向港口机械超大型构件的机器人制造技术与系统、高铁白车身机器人自动化生产线以及面向新能源汽车全铝车身制造机器人生产线的研究与应用。这些项目将涉及机器人定位与识别技术、工艺流程参数优化技术等多项关键技术。相应的考核指标将确保生产线的配置、精度、无故障运行时间等达到行业领先水平，并在典型企业开展示范应用。

针对工业制造领域的创新突破，我们致力于实现多项机器人自动化生产线的升级改造。想象一下，我们的生产线能够自动化生产两种以上车型，每年生产纲领高达十万台，生产速度飞快，节拍不超过120秒。更令人振奋的是，我们的生产线上活跃着数十台国产工业机器人，它们在精密作业中发挥着不可替代的作用。

在面向炼钢工艺流程的自动化作业系统中，我们更是将机器人的能力发挥到极致。钢铁业的炼钢环境恶劣、危险且需要大量人工操作，我们的机器人将替代这些繁重的人工作业，实现铁水预处理、精炼、电炉及连铸等流程的精准化作业。这些机器人能够在高温环境下稳定工作，快速取料、实时投料，它们的作业效率令人惊叹。

在电子行业制造领域，我们的机器人同样展现出了强大的实力。面对小型、轻质、多样化的机械和电子零部件的生产需求，我们的机器人具备视觉引导、精密快速定位、手眼力协调控制等关键技术。它们能够完成贴附、组装、分拣、打磨、点胶、检测等典型工艺的智能化作业，大幅提升生产效率。

我们还将机器人技术应用于矿热炉冶炼、家具喷涂、纺织行业等领域。在矿热炉冶炼领域，我们的机器人能够在危险恶劣的环境中稳定工作，实现自动化生产和重劳动作业的替代。在喷涂机器人技术及在家具行业的示范应用中，我们研发出支持多种家具产品并线喷涂的柔性机器人喷涂生产线，满足家具制造的柔性化需求。在纺织行业，我们的机器人自动化生产线实现了高自动化率和数据可追溯功能。

不仅如此，我们还针对老年人照护需求和边远地区的医疗需求，研发出多种助老机器人产品和远程骨创伤手术机器人产品。这些产品在敬老院和边远地区医院得到广泛应用，为老年人和病患提供辅助和远程医疗服务。

我们的机器人技术正在引领工业制造的革新，实现多个领域的自动化生产示范应用。无论是钢铁业、电子制造业、矿热炉冶炼还是家具行业、纺织行业，甚至是敬老院和边远地区的医疗服务，我们的机器人都在发挥着巨大的作用。它们不仅提高了生产效率，还为人们带来了更安全、更便捷的工作和生活体验。申报指南

针对手术机器人的精准度与临床应用示范，开展以下三个方面的申报项目：

一、骨科手术机器人的精准定位与应用研究

考核指标：机器人定位精度必须达到或超越以下标准——手术机器人定位精度优于 0.5mm，骨折复位位置精度优于 1mm，角度精度优于 1.5°，复位力大于 400N。目标是为长骨骨折、骨盆骨折等常见骨科手术建立机器人手术技术规范，并完成不少于 60 例的患者临床试验，最终取得医疗器械注册证。

申报要求：由企业或医院牵头申报。

二、颅底及面侧深区穿刺诊疗机器人的研发与应用

研究内容：开发一款能够精准到达颅底及面侧深区的穿刺诊疗机器人，实现活检、放射性粒子植入、射频消融等穿刺类手术。

考核指标：机器人导航定位精度需达到 2mm 内，拥有不少于 5 个自由度，并能够完成颅底及面侧深区的肿瘤活检、放射性粒子植入、射频消融等手术。同样需要完成不少于 60 例的患者临床试验，并建立相应的医疗器械检测标准与方法，最终获得医疗器械注册证。

申报要求：此项研究由企业或医院主导申报。

三、微创血管介入手术机器人的研发与应用探索

研究内容：致力于微创血管介入手术机器人的研发，实现自主和半自主的高精度血管介入手术。

考核指标：该手术机器人的递送装置推进速度需达到 0-100mm/s，旋转速度达到 0-4πrad/s，最大推进力超过 5N，推进精度和旋转精度分别优于 1mm 和 3°。术中导管的实时定位和跟踪精度也必须达到 1mm 以内。同样需要完成不少于 60 例的患者临床试验，并建立相关医疗器械的检测标准与方法，最终获取医疗器械注册证。

申报要求：此项目由企业或医院牵头进行申报。

以上各项研究对于提升手术机器人的临床应用效果，提高医疗服务的精准度和效率具有重要的意义，期待各方积极参与申报，共同推动医疗科技的进步。