武汉科技大学新一代协作机器人团队是一个包含控制科学与工程、机械工程、计算机科学与技术等多学科研究人员的交叉研究团队，是国内最早从事模块化协作机器人研究的团队之一。主要研究方向有协作机器人本体技术、机器智能、多模态人机交互、目标识别、同时定位与制图等，在智能机器人、工业机器人等研究领域开展了深入的研究。团队先后承担了二十余项国家自然科学基金、“863”重点项目、数控重大专项、国家科技支撑计划、“十三五”国家重点研发计划“智能机器人”专项等课题。
闵华松，男，博士，二级教授，博士生导师，武汉科技大学机器人与智能系统研究院院长。博士毕业于武汉大学，北京航空航天大学机器人所博士后出站。863 先进制造领域、国家自然科学基金、博士后基金评审专家，“十三五”国家重点研发计划“智能机器人”及“网络协同制造与智能工厂”专项评审专家，任中国人工智能学会认知系统与信息处理专业委员会常务委员，中国电子学会嵌入式系统与机器人分会委员，中国机械工程学会机器人分会委员，中国协作机器人标准化工作组副组长。主持多项国家自然科学基金、“十三五”科技部“智能机器人”重点研发计划课题、“863”重点项目、数控重大专项、科技支撑计划等国家级项目。
左韬，男，博士，副教授，硕士生导师。美国田纳西大学访问学者。研究方向为目标跟踪与信息融合、机器人、无线通信、嵌入式系统。获授权发明专利1项，实用新型专利4项，发表学术论文50余篇，其中SCI收录8篇，EI收录30余篇。主持完成教育厅基金1项，开放基金4项，横向项目3项，参与省部级以上科研项目6项。
王少威，男，博士，副教授。美国阿拉巴马大学访问学者。研究方向为电机运行与控制、机械臂运动规划与控制。发表论文20余篇，其中SCI/EI收录论文10余篇，主持和参与各类项目10余项。
邓春华，男，博士，副教授，硕士生导师。主要研究方向为机器视觉、模式识别、机器学习。主持国家自然科学基金1项，教育部科研项目、湖北省自然科学基金项目和湖北省教育厅中青年基金项目各1项；先后在IEEE
林云汉，男，博士，副教授，硕士生导师。主要研究方向为机器人智能感知、推理与自动作业。主持“十三五”国家重点研发计划“智能机器人”专项子课题、主持湖北省自然科学基金项目、主持湖北省教育厅中青年人才项目、主持2019第一批教育部产学项目。以第一作者或通讯作者已发表包含IEEE Trans.在内的论文十余篇，其中SCI收录论文5篇。
叶亮，男，博士，讲师。主要研究方向为图像分析与理解、计算机视觉、机器学习。曾参与完成省部级、国家级科研项目3项，目前主持中国博士后科学基金项目1项、湖北省科技活动项目择优资助1项，校企合作横向项目1项。先后在IEEE
郭艺璇，女，博士，讲师。主要研究方向为机器人参数辨识算法、多信息融合测量方法。曾参与国家自然科学基金青年基金1项、国家重点研发计划1项、校企合作项目多项。近五年来，在RCIM等高水平期刊/会议发表SCI/EI论文十余篇，其中第一作者发表SCI/EI论文4篇，申请国家发明专利8项，其中已获得授权3项。
1、机器人技术实训平台
这是一款面向教育培训领域的机器人技术实训平台，可以用来进行机械臂操作的基本教学，包括拖动示教、脚本语言编程、项目规划等，支持的实验内容囊括了目前工业生产中的大部分基本操作，如码垛、点焊、流水线操作、轨迹规划、末端执行器自动更换等。平台还具有灵活的扩展接口，可以根据实际应用需求进行定制开发与集成。
图1 机器人技术实训平台
2、模块化关节测试平台
模块化关节测试平台主要用于帮助开发人员和研究人员快速的了解模块化关节的工作原理，以及快速的进行设计与开发。
通过双编码器以及高精度的电流检测来实现对无刷直流电机速度、位置、转矩的控制。然后，结合转矩传感器以及磁粉制动器共同组成单关节转矩测试环境。最后，利用高性能伺服板，搭载复杂的控制算法，提高了关节实验平台的适用性和可扩展性。
图2 模块化关节测试平台
书法机器人系统可以完美的复现各种书法字体。根据我们提出的笔画提取算法自动分析书法的结构特征和运笔特征，生成机械臂的轨迹参数并由机械臂进行书写。
书法教育专业和人才的匮乏是书法文化传承目前面临的巨大困境。借助于外部设备，使用机械臂来模拟人的书法行为和书法创作研究，是近年来兴起的研究方向。机器人书法作为机器人运动规划的典型应用，目前得到了广泛的关注。书法机器人获取合适的轨迹关键点，通过位姿计算和运动学逆解计算出机械臂的各个关节点，从而模拟出人的书写创作过程，实现书法字符书法。我们的书法机器人不仅可以很好的复现书法汉字，还可以将该系统应用到家具雕刻、钢材打标等领域。
4、移动双臂服务机器人
移动双臂服务机器人由一个2自由度的头部、两个7自由度的机械臂、一个伸缩腰身和一个移动底盘组成。
基于该平台研究了一些前沿关键技术，如基于自然语言的“人-机-环境”深度交互技术、基于行为树模型的机器人自主作业算法、主从双臂协调操作、基于ORB的视觉SLAM等。
图4 移动双臂服务机器人
5、新能源汽车充电机器人
新能源汽车充电机器人，通过 3D 结构光相机实现精确的 三维目标识别与 6D 位姿估计，通过机器人的手眼标定、工具坐 标系标定、坐标系转化以及基于 peg in hole 理论的控制算法，达到在无人值守的场景下，让机器人给新能源汽车自动充电。
图5 新能源汽车充电机器人
电容笔测试平台通过机械臂对平板电脑、笔记本电脑等设备的触摸屏进行测试，测试功能包含书写测试、按键测试、连笔测试、压力传感测试等等。
系统大大降低劳动强度，并大幅提高检测精度，可以完全取代人工检测流程。同时系统采用模块化设计方法，后期还可加入视觉识别系统，完成更加复杂的检测。
7、人机环境交互的机器人自动作业系统
本系统将机器人三维环境感知、人-机-环境交互、自动编程等前沿技术集成应用于协作工业机器人的自动作业系统的设计中，设计了一种基于自然语言交互的机器人全自动作业系统。通过设计“规则-场景”的匹配与交互的算法，实现人-机器人-环境的交互，并在用户表达的规则错误或无效时，通过语音引导用户给出正确的规则，在确定规则后通过自动编程与执行算法实现全自动化的作业。
图7 人机环境交互的机器人自动作业系统
8、类人技能学习的移动双臂机器人
随着机器人代替劳动者从事各种工作，要求机器人的操作更拟人化和智能化，机器人从人类演示的运动中进行操作技能的自主模仿学习，模仿学习包含三个阶段：技能演示，技能学习以及技能泛化，通过示教的方式将操作技能特征和任务目标传递给机器人。
本系统技能演示及示教是通过9轴IMU惯性传感器采集演示者动作数据，将演示者的能力转化为模仿者能力的过程，其中关键是运动映射。比如人臂与机械臂有很大的不同，运动映射是将人体动作数据转化为机械臂运动所需要的数据，便可以人体直接遥操作控制机械臂，让机械臂操作更加的拟人化。
图8 基于示范学习的移动双臂机器人拟人化操作
9、基于肌电信号的灵巧手控制系统
本系统通过在人体前臂放置肌电信号传感器，提取与手部运动相关的表面肌电信号，实现手部运动意图的解码。具体来说，通过信号采集、数据处理、训练模型等步骤，建立人体肌电信号到手部运动的映射，将其用于在线解码手部运动意图并转换为相应的控制指令，应用到五指灵巧手的控制。
图9 肌电信号控制五指灵巧手
目前课题组也正在筹备基于脑电信号的研究工作，包括基于脑电信号的假肢手控制系统设计、肌电信号融合脑电信号的人机接口设计等
直角坐标机器人是指能够实现自动控制的、可重复编程的、多自由度的、运动自由度建成空间直角关系的、多用途的操作机。又称大型的直角坐标机器人，也称桁架机器人或龙门式机器人，其工作的行为方式主要是通过完成沿着X、Y、Z轴上的线性运动来进行的。
关节机器人，也称关节机械手臂或多关节机器人，其各个关节的运动都是转动，与人的手臂类似。关节机器人是当今工业领域中最常见的工业机器人的形态之一，适合用于诸多工业领域的机械自动化作业。比如，自动装配、喷漆、搬运、焊接等工作，按照构造它有不同的分类。
直角坐标机器人与关节机器人有哪些方面的区别？
一、工作空间与承载能力：
1、直角坐标型标准单根长度6m，拼装后可达到100m；组合成龙门式机器人，其工作空间可以是非常的三维立体空间。单根承载10~200kg,特殊结构可达2400 Kg。
2、关节型最大工作半径3m，在有效半径内可以任何角度工作。承载能力有几种规格5~20Kg可选，但最大1300Kg，这时及其昂贵。
1）直角坐标型：由于结构简单，重复定位精度-im.cn）转载文章仅为传播更多信息之目的，如作者信息标记有误，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。
1-1 为什么说机械制造装备在国民经济发展中起着
制造业是国民经济发展的支柱产业，也是科技技术发展的载体及使其转化为规模生产力的工具和桥梁。装备制造业是一个国家综合制造能力的集中表现，重大装备研制能力是衡量一个国家工业化水平和综合国力的重要标准。
1-2 机械制造装备与其他工业化装备相比，特别强调应满足哪些要求？为什么？
柔性化精密化自动化机电一体化节材节能
符合工业工程要求符合绿色工程要求
1-3 柔性化指的是什么？试分析组合机床、普通机床、数控机床、加工中心和柔性制造系统的柔性化程度。其柔性表现在哪里？
柔性化有俩重含义：产品机构柔性化和功能柔性化。
数控机床、柔性制造单元或系统具有较高的功能柔性化程度。在柔性制造系统中，不同工件可以同时上线，实现混流加工。组合机床其柔性表现在机床可进行调整以满足不同工件的加工。
1-6．机械制造装备的机电一体化体现在哪些方面？可获得什么好处？
答：机械制造装备的机电一体化体现在：其系统和产品的通常结构是机械的，用传感器检测来自外界和机器内部运行状态的信息，由计算机进行处理，经控制系统，由机械、液压、气动、电气、电子及他们的混合形式的执行系统进行操作，使系统能自动适应外界环境的变化，机器始终处于正常的工作状态。
采用机电一体化技术可以获得如下几方面功能：1，对机器或机组系统的运行参数进行巡查和控制；2，对机器或机组系统工作程序的控制；3，用微电子技术代替传统产品中机械部件完成的功能，简化产品的机械结构。
1-7 对机械制造装备如何进行分类？
加工装备：采用机械制造方法制造机器零件的机床。
工艺装备：产品制造是用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具。
仓储运输装备：各级仓库、物料传送、机床上下料等设备。
辅助装备：清洗机和排屑装置等设备。
1-8工业工程指的是什么？如何在设计机械制造装备时体现工业工程的需求？
答：工业工程是对人、物料、设备、能源和信息能组成的集成系统进行设计，改善和实施的一门科学。
产品设计符合工业工程的需求：在产品开发阶段，充分考虑结构的工艺性，提高标准化、通用化程
度，以便采用最佳的工艺方案，选择最合理的制造设
备，减少工时和材料的消耗；合理地进行机械制造装
备的总体布局，优化操作步骤和方法，减少操作过程
中工人的体力消耗；对市场和消费者进行调研，保证
产品合理的质量标准，减少因质量标准定得过高造成
1-9 机械制造装备设计有哪些类型？他们的本质区
1.）机械制造装备设计包括创新设计、变形设计、
2.）创新设计，一般需要较长的设计开发周期，
投入较大的研制开发工作量；变型设计，变型设计不
是孤立无序的设计，而是在创新设计的基础上进行
的，模块化设计，对一定范围内不同性能，不同规格
的产品进行功能分析，划分一系列的功能模块，而后
1-12 哪些产品宜采用系列化设计方法？为什么？有
系列化设计方法是在设计的某一类产品中，选择
功能、结构和尺寸等方面较典型产品为基型，运用结
构典型化、零部件通用化、标准化的原则，设计出其
他各种尺寸参数的产品，构成产品的基型系列。
优点：1）用较少品种规格的产品满足市场较大范围
2）可以减少设计工作量，提高设计质量，减
少产品开发的风险，缩短产品的研制周期。
3）可以压缩工艺装备的数量和种类，有助于
缩短产品的研制周期，降低生产成本。
4）零备件的种类少，系列中的产品结构相似，
便于进行产品的维修，改善售后服务质量。
5）为开展变型设计提供技术基础
缺点：用户只能在系类型谱内有限的品种规格中选择
所需的产品，选到的产品，一方面其性能参数和功能
特性不一定最符合用户的需求。另一方面有些功能还
1-13系列化设计时主参数系列公比的选取原则是什
么？公比选得过大或过小会带来哪些问题？
答：选取原则产品的主参数应尽可能采用优先数系。
主参数系列公比如选得较小，则分级较密，有利于用
户选到满意的产品，但系列内产品的规格品种较多，
系列化设计的许多优点得不到充分利用；反之，则分
级较粗，系列内产品的规格品种较少，可带来系列化
设计的许多优点，但为了以较少的品种满足较大使用
范围内的需求，系列内每个品种产品应具有较大的通
用性，导致结构相对复杂，成本会有待提高，对用户
来说较难选到称心如意的产品。
1-15 设计的评价方法很多，结合机械制造装备设计，
指出哪些评价方法极为重要，为什么？
技术经济评价可靠性评价人机工程学评价结
构工艺性评价产品造型评价标准化评价
1-16有些方案的技术评价较高，但经济评价一般或不
好，有些方案可能是相反的情况，如何对这些方案进
答：设计方案的技术评价Tj和经济评价Ej经常不会
同时都是最优，进行技术和经济的综合评价才能最终
选出最理想的方案。技术经济评价TEj有两种计算方
1、当Tj和Ej的值相差不太悬殊时，可用均值法
2、当Tj和Ej的值相差很悬殊时，建议用双曲线
技术经济评价值TEj越大，设计方案的技术经济综合
性能越好，一般TEj值不应小于0.65。
1-17可靠性指的是什么？有哪些可靠性衡量指标？
它们之间有哪些数值上的联系？
答：含义：可靠性是指产品在规定的条件下和规定的
时间内，完成规定任务的能力。
可靠性的衡量指标有：1、可靠度；2、积累失效
概率；3、失效率；4、平均寿命和平均无故障工作时
这些可靠性衡量指标之间在数值上都与时间t相关
2-1 机床设计应满足哪些基本要求？其理由是什么?
工艺范围、柔性、与物流系统的可亲性、刚度、
精度、噪声、成产率自动化、成本、生产周期、可靠
2-2机床设计的主要内容及步骤是什么？
答：（一）总体设计：1、机床主要技术指标设计，包
括工艺范围、运行模式、生产率、性能指标等。2、
总体方案设计，包括运动功能、基本参数、总体
结构布局等设计。3、总体方案综合评价与选择4、
总体方案的设计修改或优化。（二）详细设计，
包括技术设计和施工设计。（三）机床整机综合评
2-3机床的基本工作原理是什么？
答：基本工作原理是：通过刀具与工件之间的相
对运动，由刀具切除工件上多余的金属材料，使工件
具有要求的尺寸和精度的几何形状。
2-4机床系列型谱的含义是什么？
为了以最少的品种规格，满足尽可能多用户的不
同需求，通常是按照该类机床的主参数标准，先确定
一种用途最广、需要量较少的机床系列作为“基型系
列”，在这系列的基础上，根据用户的需求派生出若
