為落實《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020 年）》和《中國制造2025》等規(guī)劃，國家重點研發(fā)計劃啟動實施“智能機器人”重點專項。根據本重點專項實施方案的部署，現發(fā)布2019年度項目指南。

本重點專項總體目標是：突破新型機構/材料/驅動/傳感/控制與仿生、智能機器人學習與認知、人機自然交互與協(xié)作共融等重大基礎前沿技術，加強機器人與新一代信息技術的融合，為提升我國機器人智能水平進行基礎前沿技術儲備； 建立互助協(xié)作型、人體行為增強型等新一代機器人驗證平臺，搶占新一代機器人的技術制高點；攻克高性能機器人核心零部件、機器人專用傳感器、機器人軟件、測試/安全與可靠性等共性關鍵技術，提升國產機器人的國際競爭力；攻克基于外部感知的機器人智能作業(yè)技術、新型工業(yè)機器人等關鍵技術，創(chuàng)新應用領域，推進國產工業(yè)機器人的產業(yè)化進程； 突破服務機器人行為輔助技術、云端在線服務及平臺技術， 創(chuàng)新服務領域和商業(yè)模式，培育服務機器人新興產業(yè)；攻克特殊環(huán)境服役機器人和醫(yī)療/康復機器人關鍵技術，深化我國特種機器人的工程化應用。本重點專項協(xié)同標準體系建設、技術驗證平臺與系統(tǒng)建設、典型應用示范，加速推進我國智能機器人技術與產業(yè)的快速發(fā)展。

本重點專項按照“圍繞產業(yè)鏈，部署創(chuàng)新鏈”的要求，從機器人基礎前沿技術、共性技術、關鍵技術與裝備、應用示范四個層次，圍繞智能機器人基礎前沿技術、新一代機器人、關鍵共性技術、工業(yè)機器人、服務機器人、特種機器人六個方向部署實施。專項實施周期為 5 年（2017—2021 年）。

1.基礎前沿技術

1.1高性能仿生足式機器人

研究內容：面向室外復雜地形足式機器人自主魯棒靈活移動需求，研究快速跑跳運動機理與方法、仿生腿足機構、高爆發(fā)高功率密度電機驅動、未知擾動動態(tài)平衡控制、復雜環(huán)境感知與運動控制等技術，研制仿生雙足、四足、六足機器人樣機，實現室外自然地形快速穩(wěn)定跑跳運動實驗驗證。

考核指標：研制仿生雙足、四足、六足機器人，實現室外草地、坡地、雪地等多種地形的穩(wěn)定行走，單位里程能耗達到國際同類產品先進水平，具備抗未知外力擾動能力。雙足機器人：最快速度不低于 6km/h，無纜連續(xù)測試距離不低于 1km；四足機器人：最快速度不低于 10km/h，最大爬坡角度不低于 20°，最大跨越高度不低于 0.3m，無纜連續(xù)測試距離不低于 5km；六足機器人：負載不低于 1000kg，最大爬坡角度不低于 35°，最大跨越寬度不低于 1m，最大越障高度不低于 1m，最大續(xù)航里程不低于 12km。至少有 2 項先進前沿技術實現首創(chuàng)或達到同類技術的國際領先水平，并提供佐證材料；發(fā)表高水平論文不少于 5 篇，申請/獲得不少于 10 項發(fā)明專利。

1.2機器人仿生攀附機理與機構創(chuàng)新設計

研究內容：面向機器人仿生攀爬與附著前沿技術，研究生物在不同表面介質下的附著機理，開展新型仿生附著機構創(chuàng)新設計，研制新型仿生附著裝置；研究仿生攀附運動機構、 仿生攀爬步態(tài)、運動穩(wěn)定性與驅動控制，研制仿生攀附機器人驗證平臺，在復雜表面實現攀附運動實驗驗證。

考核指標：研制不少于 3 種仿生附著裝置和相應的仿生機器人驗證平臺，實現在不同表面介質下、不同表面狀況下的攀爬行走，攀爬斜面不低于40°，具有轉彎、前行、后退等行走能力，附著力和攀附機構重量比值優(yōu)于 5。至少有 2 項先進前沿技術實現首創(chuàng)或達到同類技術的國際領先水平， 并提供佐證材料；發(fā)表高水平論文不少于 5 篇，申請/獲得不少于 10 項發(fā)明專利。

1.3靶向藥物輸送場控微納機器人

研究內容：研究微納機器人場驅動機理與控制技術，研究微納米尺度場控機器人的設計與制造技術，研究微納機器人對細胞、基因和靶向藥物等微小目標體的抓取/裝載、釋放控制技術以及生物活體中的靶向藥物遞送；研制場控微納操作機器人集成樣機系統(tǒng)，結合典型應用開展驗證。

考核指標：研制不少于 3 類不同場機理驅動的微納機器人，運動自由度不少于 4 個，體外實驗定位精度優(yōu)于 500nm， 實現微納機器人的制造、靶向藥物裝載和投遞等功能。至少針對 1 種場驅動方式開展小鼠、斑馬魚等生物活體試驗驗證。至少有 2 項先進前沿技術實現首創(chuàng)或達到同類技術的國際領先水平，并提供佐證材料；發(fā)表高水平論文不少于 5 篇，申請/獲得不少于 10 項發(fā)明專利。

2.共性技術

2.1面向服務和工業(yè)領域的實用多指靈巧手

研究內容：面向服務與工業(yè)機器人靈巧操作需求，研究靈巧手的仿生結構設計、伺服驅動、力感知與智能控制、多 指協(xié)調與靈巧操作等關鍵技術，研制低成本、實用化的剛性多指靈巧手，實現典型工件/工具的操作；研究靈巧手的多關節(jié)柔性機構、驅動和智能控制技術，研制高靈活度的柔性多指靈巧手，實現典型物品的靈巧操作；面向實際應用場景進行應用驗證。

考核指標：研制低成本、實用的剛性多指靈巧手和柔性多指靈巧手不少于5種，完成推廣應用不少于50臺。剛性多指靈巧手：抓取重量不低于2kg；柔性多指靈巧手：實現對不少于10種柔性/易碎物品的操作，抓取重量不低于1kg。發(fā)表高水平論文5篇，申請/獲得不少于10項發(fā)明專利。

2.2機構/驅動/感知/控制一體化機器人關節(jié)

研究內容：面向工業(yè)制造業(yè)、社會服務業(yè)中的智能協(xié)作機器人應用需求，研制國產化機構/驅動/感知/控制一體化、模塊化機器人關節(jié)，研究伺服電機驅動、高精度諧波傳動動態(tài)補償、多類型編碼器高精度實時數據融合、模塊化一體化集成等技術，實現高速實時通訊、關節(jié)力/力矩保護等功能； 并在協(xié)作機械臂上開展應用示范。

考核指標：研制不少于 4 種型號系列一體化關節(jié)，性能指標達到國際同類產品先進水平；搭建 4 種型號 6 自由度以上協(xié)作機械臂，具有非預期碰撞條件下安全保護功能，實現500 臺套一體化關節(jié)的應用示范。申請不少于 5 項發(fā)明專利。

2.3機器人環(huán)境建模與導航定位專用芯片及軟硬件模組

研究內容：針對機器人環(huán)境建模、導航定位對低功耗、高運算能力、高處理效率等軟硬件的需求，研究高性能異構多核芯片和硬件運算加速器的集成及核心軟硬件模組技術， 研制面向環(huán)境建模與導航定位的機器人專用芯片，實現機器人視覺處理、環(huán)境建模、定位導航等算法，并在不同類型機器人產品上實現應用示范。

考核指標：提供專用 SoC芯片和軟硬件模塊化組件及SDK 開發(fā)包；支持單（多）目視覺、激光導航算法的芯片化。實現在 5 種以上不同類型機器人產品中的應用示范；實現芯片或核心模組應用不少于 20 萬片(套)。

2.4工業(yè)機器人高精度在線校準關鍵技術

研究內容：針對工業(yè)機器人現場在線高精度校準需求，研究適合工業(yè)現場應用的機器人在線校準方法；研制工業(yè)機器人在線校準系統(tǒng)樣機，完成工業(yè)現場適應性測試與驗證， 并在工業(yè)現場實現工業(yè)機器人在線校準應用。

考核指標：建立工業(yè)機器人在線校準系統(tǒng) ，在10m×10m×10m 范圍內，三維位置測量精度優(yōu)于±0.01mm ， 姿態(tài)角度測量精度優(yōu)于±0.01° ；開發(fā)工業(yè)機器人在線校準軟件，三維位置校準精度優(yōu)于±0.1mm ，姿態(tài)校準精度優(yōu)于±0.1°。實現工業(yè)現場應用不少于 10 套。

2.5基于視覺與電子皮膚的機器人安全控制技術

研究內容：面向機器人安全控制的共性關鍵技術需求，研究基于視覺的作業(yè)空間快速三維重建算法、安全區(qū)域動態(tài)設定、侵入體實時識別以及碰撞判斷算法等技術；研究具有新型傳感方式的機器人電子皮膚，實現對機器人的包裹和穿戴，研究基于電子皮膚的碰撞檢測與機器人的柔順控制技術。在工業(yè)現場開展應用驗證。

考核指標：研制基于視覺的機器人安全控制系統(tǒng)，視野

范圍大于 50m2，檢測分辨率優(yōu)于 10mm×10mm×10mm ，響應時間優(yōu)于 500ms；研制具有力反饋功能的電子皮膚，最小碰撞力檢測優(yōu)于 0.5N，響應時間優(yōu)于 10ms。與機器人控制器配合使用，符合相關行業(yè)標準?；谝曈X的機器人安全控制系統(tǒng)實現工業(yè)場景示范應用 20 套以上，穿戴安全電子皮膚的工業(yè)機器人實現應用 50 套以上。

2.6水下機器人近底精細目標檢測與避障控制共性技術

研究內容：面向水下機器人在海山、海溝、洋中脊等區(qū)域復雜環(huán)境下的目標搜索、環(huán)境監(jiān)控自主作業(yè)需求，研究典型海區(qū)海底環(huán)境特征識別技術，研究水下復雜環(huán)境中動態(tài)、高精度精細目標檢測技術，研究水下機器人深海近底高速運動下自主避障與規(guī)劃控制技術。結合典型水下機器人平臺開展共性技術驗證。

考核指標：研制出水下機器人深海近底復雜環(huán)境精細目標檢測與快速避障控制系統(tǒng)，在近底 1m 內且航速不低于 6kn 情況下，實現目標視覺檢測分辨率優(yōu)于 2cm×2cm 、自主運動與避障實驗驗證。發(fā)表高水平論文不少于 5 篇，申請/獲得不少于 5 項發(fā)明專利。

3.關鍵技術與裝備

3.1重大科學基礎設施 FAST 運行維護作業(yè)機器人系統(tǒng)

研究內容：針對 500 米口徑球面射電望遠鏡（FAST）的激光靶標、索驅動鋼絲繩與滑車、饋源接收機、液壓促動器、 饋源艙位姿測量、環(huán)境監(jiān)測與整治等運行維護需求，研制系列化運行維護作業(yè)機器人及支撐系統(tǒng)，實現大坡度、高落差下球反射面的激光靶標維護、坡面植被清理、驅動纜索與滑車的巡檢維護、饋源接收機拆裝搬運、饋源艙位姿測量、促 動器自動化維護、干擾自動檢測、周界安防等作業(yè)，并開展 現場應用驗證。

考核指標：滿足 FAST 工程運行維護要求，提供支撐保障。其中：單個激光靶標的清潔、更換和標校調整等完成時間優(yōu)于 6h；完成單條鋼索及其上滑車等零部件檢查的時間優(yōu)于 8h；饋源接收機拆裝搬運機器人指標體系滿足饋源接收機拆裝搬運要求；主動反射面下植被維護機器人指標體系滿足FAST 工程植被清整要求；FAST 智能化測量系統(tǒng)實現饋源艙全天候測量；促動器自動化維護平臺具備至少 50 臺/天的流水維護能力；無線電干擾自動監(jiān)測站具有光纖通訊、多臺站協(xié)同干擾監(jiān)測、數據自動識別、定位、實時預警等功能；核心區(qū)周界安防智能系統(tǒng)，實現多個入侵事件識別、定位功能。

3.2大跨度橋梁檢測作業(yè)機器人

研究內容：面向大跨度橋梁的檢測需求，重點開展橋面、纜索和橋梁下部結構等檢測技術研究，研制長臂展高柔性橋梁表面檢測、橋梁主纜和拉索攀爬檢測、橋梁下部結構水下檢測等機器人，實現對橋底主梁表面缺陷的圖像獲取和檢測、纜索 PE 外觀損傷和拉索內部鋼絲腐蝕斷絲等缺陷及主纜索夾滑移的檢測和識別、樁基破損和露筋及沖刷深度的檢測識別，開展應用驗證。

考核指標：研制出具有自主知識產權的大跨度橋梁檢測作業(yè)機器人系統(tǒng)，形成系列化技術專利，根據任務需求提出所研制機器人的量化指標體系。橋梁表面檢測機器人：可檢測鋼箱梁橋底 5mm（長）×5mm（寬）表面損傷，混凝土橋底 0.1mm（寬）×10mm （長）裂紋或直徑 3mm 的凹坑；纜索橋梁檢測機器人：適應索徑直徑 50~200mm，纜索最大傾斜角度 90°，自由段纜索檢測單次長度大于 400m，外部 PE 檢測精度優(yōu)于 0.5mm（寬）×0.5mm （長），自由段可檢出單根斷絲，錨固段可檢出 5%金屬截面積損失；橋梁主纜檢測機器人：具有跨越索夾障礙和檢測外觀破損功能，表面裂紋檢測精度 0.5mm，索夾滑移檢測精度 5mm；橋梁下部結構水下檢測機器人：下水深度優(yōu)于 50m，水下成像分辨率優(yōu)于4mm。

3.3大直徑長引水隧洞水下檢測機器人系統(tǒng)

研究內容：針對大型和特大型水電站、大型引水工程中的大直徑長引水隧洞定期檢測的重大需求，研究機器人水下運動與載荷匹配、水下動靜密封與特殊環(huán)境適應、超遠程運動控制與機械手精細作業(yè)、超長水下高壓供電與臍帶纜安全釋放回收、光學與聲納融合集成精細檢測等技術；研制大直經長引水隧道多功能水下檢測機器人，開展在水狀況下的隧道洞缺陷檢測，并在南水北調等重大工程中開展應用驗證?？己酥笜耍貉兄瞥鼍哂凶灾髦R產權的大直徑長引水隧

洞水下檢測機器人系統(tǒng)，形成系列化技術專利，根據任務需求提出所研制機器人的量化指標體系。機器人水下耐壓不小于 3MPa；機器人手臂搭載工具，實現近距離精細化檢測； 配備車載臍帶絞車，電纜長度不低于 25km，實現零浮力布放與回收；支持高清攝像機、圖像聲納、水下激光成像雷達等多功能任務模塊，實現裂縫、塌方、掉塊、露筋等隧洞缺陷檢測，檢測裂縫最小寬度小于 3mm，檢測掉塊最小面積小于 10cm2 。

3.4機場跑道道面安全檢測機器人

研究內容:針對民航機場對跑道道面形貌特征、強度特性、異物障礙等安全檢測需求，研究機器人在不同環(huán)境條件下道面紋理采集與形貌表征、道面抗滑性與耐久性檢測、道面外來異物識別與自主回收、機器人檢測路徑規(guī)劃與智能控制等關鍵技術，研制民航跑道道面安全檢測機器人系統(tǒng)，實現機場道面的高效檢測，進行道面質量評估與危險預警，并開展應用驗證。

考核指標：研制出具有自主知識產權的機場跑道道面安全檢測機器人系統(tǒng)，形成系列化技術專利，根據任務需求提出所研制機器人的量化指標體系。具有在多種環(huán)境條件下的道面安全檢測能力，檢測載荷不少于 3 類；道面裂縫檢測精度優(yōu)于 1mm；道面外來異物有效檢出率不低于 95%；道面抗滑系數測試誤差不超過 5%，滑跑區(qū)連續(xù)測試區(qū)域覆蓋度不低于 90%；路面淺層強度檢測深度不小于 5cm，深度誤差優(yōu)于 5%；道面狀況（雨/雪/冰/橡膠污染等）檢測準確率 100%。實現不少于 10 臺套的應用驗證。

3.5面向國家石油戰(zhàn)略儲備庫安全的儲罐檢測機器人

研究內容：面向國家石油戰(zhàn)略儲備庫大型儲油罐安全檢測的需求，開展儲罐底板和罐壁腐蝕在油檢測技術研究，研制具有吸附、定位、導航等功能的大型儲罐檢測機器人系統(tǒng)， 實現儲罐在油檢測與安全評價，并開展應用示范。

考核指標：研制出具有自主知識產權的大型儲罐腐蝕檢測機器人系統(tǒng)，形成系列化技術專利，根據任務需求提出所研制機器人的量化指標體系。檢測機器人實現儲罐底板和罐壁厚度測量與腐蝕量化檢測，在油檢測速度不低于 5m/min， 最大越障高度不低于 20mm，防水、防油、防爆達到行業(yè)規(guī)定等級；無固體沉積物條件下，對于 8~20mm 的碳鋼底板和罐壁，壁厚測量精度優(yōu)于 0.1mm，可檢測出 JB/T 10765 中規(guī)定的底板下表面壁厚 20%深的人工缺陷；在固體沉積物厚度為 200mm 條件下，可檢測出底板不小于 20%的壁厚減薄量， 測量精度優(yōu)于 1mm。提出大型常壓儲罐底板安全評價方法， 制（修）訂國家或行業(yè)標準 1 項；實施檢測應用的國家戰(zhàn)略儲備基地不少于 2 個。

3.6涉核裝置事故應急處置機器人系統(tǒng)

研究內容：面向涉核裝置事故應急處置和作業(yè)需求，研究強輻射條件下機電安全防護、實時圖像采集與信息傳輸、大負載低超調多自由度機械臂、高剛度混聯(lián)切削、自主規(guī)劃與遠程控制等關鍵技術；研制涉核裝置事故應急處置的搬運和拆解機器人，并進行實驗驗證。

考核指標：研制出具有自主知識產權的涉核裝置事故應急處置機器人系統(tǒng)，形成系列化技術專利，根據任務需求提出所研制機器人的量化指標體系。應急處置機器人，耐輻射劑量率不低于 100Gy/h，累計總劑量不低于 1000Gy。搬運機器人：具備移動、抓取、爬坡、避障、越障等功能，最大爬坡坡度不低于 30°，抓取搬運重量不低于 800kg，夾持力超調量不高于 5%，遙控距離不低于 2km；拆解機器人：最大切割厚度不低于 15mm，空間重復定位精度±0.02mm 。

3.7微器件機器人檢測裝配一體化系統(tǒng)

研究內容：面向微機電系統(tǒng)與微器件中不規(guī)則形狀、易變形微小部件高精度裝配與測量需求，研究微器件的高精度快速定位、位姿測量及對準、視覺伺服控制、裝配協(xié)調控制等關鍵技術，研制微器件機器人檢測裝配一體化系統(tǒng)，結合典型微器件的精密組裝與檢測實現應用驗證。

考核指標：研制出具有自主知識產權的機器人系統(tǒng)，形成系列化技術專利，根據任務需求提出所研制機器人的量化指標體系。微器件機器人檢測裝配一體化系統(tǒng)裝配效率提升

50%以上。

3.8畜禽類肉品高效精準機器人自主分割系統(tǒng)

研究內容：針對我國畜禽肉分割效率低、損耗多、肉品容易污染及無法溯源等問題，研究快速、精準分割控制技術， 基于視覺、力覺的識別與定位技術，研制畜禽類肉品機器人自主精準分割系統(tǒng)，實現精準掃描、快速自主剔骨、肉品追溯等功能，研制基于國產工業(yè)機器人的畜禽類肉品機器人自主精準分割工作站，并基于該工作站研發(fā)畜禽肉自主分割生產線，在國內大型畜禽肉分割企業(yè)開展綜合應用驗證。

考核指標：研制出具有自主知識產權的機器人系統(tǒng)，形成系列化技術專利，提出所研制機器人的量化指標體系。畜禽類肉品機器人自主精準分割工作站胴體剔肉率高于 95%， 合格率大于 98%，分割操作工序減少 30%，畜禽肉品分割速度提高 100%，損耗率降低 75%；畜禽類肉品高效精準機器人自主分割生產線實現畜禽肉品分割全程自動化作業(yè)，每條禽類分割線作業(yè)效率不小于 10000 只/小時，畜類分割線作業(yè)效率不小于 1500 頭/小時。在國內大型畜禽肉分割企業(yè)完成4條以上生產線的應用驗證，每條生產線應用國產機器人不少于 10 臺套，形成我國畜禽肉分割機器人作業(yè)體系行業(yè)標準 2 項。

3.9發(fā)動機高溫合金構件修復及磨拋機器人系統(tǒng)

研究內容：面向發(fā)動機高溫合金構件損傷修復需求，研究構件表面變形、區(qū)域隨機狀態(tài)下的損傷部位識別、修復及磨拋等技術，研究修復/磨拋熱變形及應變在線視覺表征評估方法，突破多源參數在線補償控制、基于力控-位置數據驅動的自適應磨拋、熔敷/磨拋軌跡規(guī)劃等關鍵技術；研制快速修復及磨拋機器人加工系統(tǒng)，并開展應用驗證。

考核指標：采用國產工業(yè)機器人開發(fā)修復及磨拋機器人加工系統(tǒng)樣機 1 套，形成系列化技術專利，提出所研制機器人的量化指標體系；開發(fā)智能磨拋軟件 1 套。修復成形效率不低于 600cm3/h，變形誤差優(yōu)于 0.8％，磨拋表面誤差優(yōu)于0.05mm，修復后抗拉強度、疲勞性能等指標不低于母材的90%。實現 2 種以上典型件修復及磨拋的應用驗證；形成修復工藝標準或規(guī)范 1 套。

3.10復雜狹窄艙內結構探測清除作業(yè)機器人

研究內容：針對大型復雜機電產品裝配、檢修過程中復雜狹窄艙內多余物檢測難度大、效率低、失誤率高的難題，研究機器人本體結構優(yōu)化、探測軌跡自主規(guī)劃、多余物自動識別和抓取等技術；研制復雜艙內多余物探測和清除作業(yè)機器人系統(tǒng)，實現多余物探測、識別和排除，并開展應用驗證。

考核指標：研制復雜狹窄艙內多余物探測及清除機器人系統(tǒng) 1 套。機器人手臂直徑不超過 50mm，可伸入長度不低于 2m，負載不低于 1kg，最大彎曲角度 90°、半徑不大于400mm，可識別和清理的多余物不少于 3 種，多余物自動識別準確率不低于 90%。完成不少于 2 種場景的應用驗證。

3.11近距離放療微創(chuàng)機器人系統(tǒng)

研究內容：針對顱頜面、肝部與肺部等晚期惡性腫瘤、復發(fā)性腫瘤等疾病放療存在的手術進程周期長、多次照射、影像偏移等問題，重點研究多模態(tài)影像數據融合、靶區(qū)自動識別、放射性粒子布源規(guī)劃、術中可視化導引、放療操作臂定位與控制等技術；研制面向顱頜面、肝部與肺部等近距離放療微創(chuàng)機器人系統(tǒng)，開展模型及動物實驗。

考核指標：研制近距離放療微創(chuàng)機器人系統(tǒng)，根據任務需求提出所研制機器人的量化指標體系。手術圖像導引系統(tǒng)定位精度優(yōu)于 0.5mm，機器人在手術圖像導引系統(tǒng)下定位精度優(yōu)于 1.5mm，粒子布源偏差度不大于 5%；具有自主導航、主從控制等多種作業(yè)模式；建立放療過程安全性與有效性評估體系、機器人操作流程及規(guī)范；完成動物實驗不少于 10例。申請/獲得不少于 5 項發(fā)明專利。

3.12平衡障礙患者康復機器人

研究內容：針對平衡障礙患者康復過程中環(huán)境單一、個性化不足、運動狀態(tài)量化評估缺失等問題，重點研究康復機器人構型、運動環(huán)境仿真、平衡障礙量化評估標準、個性化康復處方生成等技術；研制平衡障礙患者康復機器人，開展臨床試驗驗證。

考核指標：研制平衡障礙患者康復機器人系統(tǒng)，根據任務需求提出所研制機器人的量化指標體系；系統(tǒng)能夠模擬平路、臺階、山路、沙灘等場景；足底力量測量精度優(yōu)于 0.5N，動作捕捉精度優(yōu)于 2mm，可實時監(jiān)測患者姿態(tài)、肌電等信息；建立平衡障礙康復安全性及量化評估體系；完成患者臨床試驗不少于 10 例。申請/獲得不少于 5 項發(fā)明專利。

3.13面向消化道等基于實時顯微成像診療一體化手術

機器人系統(tǒng)

研究內容：針對中國早期癌癥診斷率低導致癌癥死亡率高的問題，重點研究多自由度操作機構與自適應控制、成像探針力感知與控制、多模影像融合、控制單元-實時顯微成像一體化協(xié)同、手術工具集成等技術；研制面向消化道等早期癌癥的診療一體化手術機器人系統(tǒng)，開展模型及動物實驗。

考核指標：研制面向消化道等早期癌癥的診療一體化手術機器人系統(tǒng)，根據任務需求提出所研制機器人的量化指標體系；診療工具直徑不大于 10mm，具有可更換功能；淺表顯微成像分辨率優(yōu)于 5μm，顯微圖像拼接面積大于 25mm2， 立體顯微圖像成像深度大于 2mm；建立全手術過程的安全性與有效性評估體系、機器人手術操作流程及規(guī)范；完成動物實驗不少于 10 例。申請/獲得不少于 5 項發(fā)明專利。

3.14飛秒激光微創(chuàng)手術機器人系統(tǒng)

研究內容：針對口腔、咽喉等軟組織切除手術視野受限、術區(qū)暴露程度差、周圍神經血管密集、危險性高等問題，重 點研究飛秒激光刀機器人操控精準病灶切除、狹小空間三維實時圖像監(jiān)控與實時檢測、機器人自動縫合以及人體突發(fā)生理動作應急安全保護等技術；研制飛秒激光微創(chuàng)手術機器人系統(tǒng)，開展模型和動物實驗。

考核指標：研制飛秒激光微創(chuàng)手術機器人系統(tǒng)，根據任務需求提出所研制機器人的量化指標體系；系統(tǒng)具備在狹小空間內的三維圖像實時獲取、導航定位、精準切除及自動縫合等功能。導航定位精度優(yōu)于 0.5mm；飛秒激光刀病灶切割精度優(yōu)于 20μm 、軸向偏差不大于 1°；建立全手術過程的安全性與有效性評估體系、機器人手術操作流程及規(guī)范；完成動物實驗不少于 10 例。申請/獲得不少于 5 項發(fā)明專利。

3.15多器械協(xié)同遞送心血管支架植入手術機器人

研究內容：研究具有多器械協(xié)同遞送功能的心血管支架植入手術機器人設計方法；研究手術器械操作的精確力覺感知、實時反饋與安全性機制、動態(tài)心臟環(huán)境下多模態(tài)影像數據融合以及實時力感數據融合、術中器械的精準定位和預測控制及智能化導引控制、術中影像和控制信息流近程/遠程雙向實時傳輸接口與實現等技術；研制心血管支架植入手術機器人，開展模型與動物實驗。

考核指標：研制多器械協(xié)同遞送心血管支架植入手術機器人系統(tǒng)，根據任務需求提出所研制機器人的量化指標體系；同時協(xié)同遞送不少于 2 種器械；心臟跳動情況下，基于圖像數據信息的器械定位精度優(yōu)于 1mm；在機器人輔助工作狀態(tài)下，手術器械的操控推送精度優(yōu)于 0.5mm；手術機器人軸向推進力感的檢測精度優(yōu)于 0.1N；建立全手術過程的安全性與有效性評估體系、機器人手術操作流程及規(guī)范；完成動物實驗不少于 10 例。申請/獲得不少于 5 項發(fā)明專利。

3.16人工耳蝸微創(chuàng)植入機器人系統(tǒng)

研究內容：針對人工耳蝸植入手術創(chuàng)傷大、精度低、手術視野小等問題，研究人工耳蝸微創(chuàng)植入機構與控制、電極植入通道自動規(guī)劃、自動鉆制、電極植入等技術，研制人工耳蝸微創(chuàng)植入機器人系統(tǒng)，制訂機器人手術操作流程與規(guī)范，進行手術療效評價，并開展模型及動物實驗驗證。

考核指標：研制人工耳蝸微創(chuàng)植入機器人系統(tǒng)，根據任務需求提出所研制機器人的量化指標體系；具有精細力控制功能，力控制最小分辨率優(yōu)于 0.5N；建立全手術過程的安全性與有效性評估體系、機器人手術操作流程及規(guī)范；完成動物實驗不少于 10 例。申請/獲得不少于 5 項發(fā)明專利。

3.17人機協(xié)同開顱手術機器人系統(tǒng)

研究內容：面向神經外科開顱手術的臨床需求，研究顱骨術區(qū)不規(guī)則復雜結構力學特性、工具器械與生物組織交互作用建模、術前手術規(guī)劃與術中實時導航、基于虛擬約束與穩(wěn)定手術切削相融合的人機協(xié)同共享控制、手術操作意圖識別與預測、顱鉆/銑切削邊界失穩(wěn)失速狀況下的安全交互控制等技術；研制人機協(xié)同開顱手術機器人系統(tǒng)，開展模型及動物實驗驗證。

考核指標：研制人機協(xié)同開顱手術機器人系統(tǒng)，根據任務需求提出所研制機器人的量化指標體系；導航系統(tǒng)空間定位精度優(yōu)于 0.5mm；力交互最小分辨率優(yōu)于 0.5N；分離硬膜操作末端手術器械安全活動度范圍分級可控，顱鉆/銑切削邊界失穩(wěn)失速狀況下系統(tǒng)響應時間優(yōu)于 0.2s。建立全手術過程的安全性與有效性評估體系、機器人手術操作流程及規(guī)范； 完成動物實驗不少于 10 例。申請/獲得不少于 5 項發(fā)明專利。

4.應用示范

4.1協(xié)作機器人系統(tǒng)典型應用示范

研究內容：面向汽車主要零部件裝配對協(xié)作機器人柔性作業(yè)的需求，研究高可靠的人機安全、碰撞檢測、人機緊密協(xié)調作業(yè)、快速示教和配置等關鍵技術；研究人-機協(xié)同裝配、 多機器人協(xié)同裝配和柔性作業(yè)等工藝，形成典型工藝庫；研究人機協(xié)作作業(yè)模式；研制輕量化、低功耗協(xié)作機器人系統(tǒng)， 實現精密裝配、涂漆、檢查等功能，開展應用示范。

考核指標：實現 5 種典型場景應用，實現不少于 6 自由度國產協(xié)作機器人 100 臺套以上示范應用。

4.2大場景自主清潔機器人典型應用示范

研究內容：面向大型室內場所、城市道路等的清潔需求，研究大面積環(huán)境建圖與導航定位、動態(tài)路徑規(guī)劃和自動避障、清潔作業(yè)策略分配和作業(yè)路徑規(guī)劃等技術，研制室內外大場景自動清潔機器人，實現大面積無人化清潔作業(yè)，開展應用示范。

考核指標：室內清潔機器人：運行速度不低于 0.6m/s， 清潔效率不低于 1200m2/h，續(xù)航時間不低于 5h，定位精度優(yōu)于±5cm ，通過一體式多功能工作站可實現機器人全自主加水排水和充電，實現 100 臺以上應用推廣；室外清潔機器人：清潔效率不低于 3000m2/h，運行速度不低于 1m/s，續(xù)航時間不低于 6h，定位精度優(yōu)于±10cm ，實現 100 臺以上應用推廣。

4.3石化爆燃等危險環(huán)境防爆型作業(yè)機器人

研究內容：面向石油、化工、危爆品生產儲存等高危場所巡檢偵測、救援滅火、應急處置等需求，研究有毒、易爆、 高溫、濃煙、復雜地形等情況下機器人惡劣環(huán)境適應性、自主定位與導航、設備識別與儀器儀表智能讀取、多模式人機交互與遠程監(jiān)控、自主或半自主應急處置作業(yè)等關鍵技術； 研制具有自主/半自主作業(yè)與多機協(xié)作能力的高可靠性、高適應性的防爆型作業(yè)機器人，實現在石油、化工等典型高危環(huán)境的應用驗證。

考核指標：研制出巡檢、應急處置、高倍數泡沫、排煙、滅火等不少于 5 種防爆型機器人，達到石油、化工等高危環(huán)境下作業(yè)防爆等級要求，防護等級優(yōu)于 IP65，適應環(huán)境溫度不低于 300℃；機器人底盤爬坡不小于 40°，越障高度不小于250mm，涉水深度不小于 350mm；處置作業(yè)臂不少于 4 自由度，負載不低于 25kg。在典型行業(yè)實現應用驗證，推廣應用不少于 1000 臺，制訂行業(yè)標準不少于 2 項，申請不少于 10項發(fā)明專利。

4.4國產機器人核心零部件應用示范

研究內容：面向工業(yè)機器人國產核心零部件批量應用的迫切需求，突破機器人精密減速機、伺服電機和驅動器、機器人控制器等核心零部件的集成及應用技術，研制核心零部件全國產化的焊接、搬運、噴涂、裝配等機器人系列產品， 實現應用示范。

考核指標：研制不少于 5 種規(guī)格、6 自由度及以上關節(jié)型工業(yè)機器人，重復定位精度等指標達到國際同類產品水平；實現機器人核心零部件的全國產化，包括基于高速總線的通用型機器人控制器、高密度伺服電機和高性能伺服驅動器、高精度 RV 減速器和諧波減速器。工業(yè)機器人產品平均無故障時間大于 50000h；實現工業(yè)機器人批量應用 300 臺套以上。

4.5大型農業(yè)機器人智能協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)

研究內容：面向國有規(guī)模化農場對大型農田作業(yè)機器人高質、高效、精準作業(yè)的需求，研究雷達/視覺等多元異構傳感信息融合、北斗/慣導組合導航、自動駕駛與避障、路徑規(guī)劃與機群調度、多機協(xié)調與智能控制等關鍵技術，研制支撐關鍵農田作業(yè)環(huán)節(jié)的智能農業(yè)機器人，研發(fā)基于云平臺的農業(yè)機器人機群協(xié)同作業(yè)管控系統(tǒng)，在國有規(guī)?；r場進行應用示范。

考核指標：研制農業(yè)機器人自動駕駛、導航與控制系統(tǒng)5種 100 套，作業(yè)路徑跟蹤精度±2.5cm ；施肥、播種、噴灑等精準作業(yè)相對誤差不超過 5%；開發(fā)智能農業(yè)機器人機群作業(yè)平臺系統(tǒng) 1 套，支持協(xié)同作業(yè)機器人不少于 20 臺，示范作業(yè)面積不小于 10 萬畝。

4.6主動運動結腸檢查機器人

研究內容：面向結腸檢查的臨床需求，重點研究結腸內移動機器人驅動、活檢微操作機構、位姿檢測與控制、路徑規(guī)劃、能源與信息傳遞、基于圖像信息的結腸區(qū)域三維重構等技術；研制主動運動結腸檢查機器人，開展安全性、有效 性評估。

考核指標：研制出具有自主知識產權的主動運動結腸檢查機器人，形成系列化技術專利，提出所研制機器人的量化 考核指標體系。主動運動結腸檢查機器人最大直徑不超過18mm，長徑比小于 2，成像分辨率不低于 1080×720 像素， 機器人在活體腸內前進 1.5m 用時不超過 30min；可完成多次活檢操作，并具有供氣、供水功能；建立主動運動結腸檢查機器人的醫(yī)療器械檢測標準與規(guī)范，完成患者臨床試驗不少于 60 例。整機申報醫(yī)療器械產品注冊證；申請/獲得不少于5 項發(fā)明專利。

4.7脊髓損傷康復機器人

研究內容：面向脊髓損傷后個性化、規(guī)范化康復治療需求，研究基于脊髓損傷癱瘓患者病理大數據的個性化康復行為設計、基于生理信息的運動功能分析、功能性電刺激、模塊化行為輔助機器人機構設計與自適應控制等技術；研制脊髓損傷康復機器人系統(tǒng)，開展臨床試驗及康復有效性評價。

考核指標：研制出具有自主知識產權的脊髓損傷康復機器人，形成系列化技術專利，提出所研制機器人的量化指標體系。康復機器人涵蓋肩、肘、腕、髖、膝、踝等不少于 6 個關節(jié)訓練模塊，實現力/力矩反饋及人機協(xié)調運動柔順控制，力感知分辨率優(yōu)于 0.5N，力矩感知分辨率優(yōu)于 0.05N·m ； 具備生理信息接口以及功能電刺激單元；完成患者臨床試驗不少于 60 例。整機申報醫(yī)療器械產品注冊證；申請/獲得不少于 5 項發(fā)明專利。

4.8面向國產工業(yè)機器人職業(yè)培訓的教育機器人系統(tǒng)

研究內容：針對國產工業(yè)機器人操作維護、安裝調試、系統(tǒng)集成等應用人才的需求和職業(yè)教育領域缺乏工業(yè)機器人教學資源的現實問題，研制基于國產工業(yè)機器人的編程、操作、二次開發(fā)、集成應用等技能知識的工業(yè)機器人實訓系統(tǒng)和教學軟件；研發(fā)工業(yè)機器人技術資源服務平臺，建立國產機器人應用實訓體驗基地，在職業(yè)教育領域開展示范應用。

考核指標：覆蓋 5 個以上主流國產機器人廠商的自主知識產權工業(yè)機器人產品，研制出國產工業(yè)機器人實訓系統(tǒng)和教學軟件不少于 5 套，基于每種機器人的教學及實訓模塊不少于 20 套，實訓系統(tǒng)和教學軟件分別推廣應用 200 套以上；開發(fā)工業(yè)機器人技術資源服務平臺 1 個，建立國產機器人應用實訓體驗基地 5 個以上，服務職業(yè)院校超過 500 家，培養(yǎng)工業(yè)機器人技能人才 1 萬人以上，推廣應用國產工業(yè)機器人100 臺套以上。

轉自：service.most.gov.cn/2015tztg_all/20181206/2802.html