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机器人与自动化技术及装备研究室

【研究室概述】

清华大学机器人与自动化技术及装备研究室紧密结合国家重大需求,面向航空航天、国防科技、医疗与生命科学及社会服务等重要领域,研究特种操作与移动机器人、仿人与仿生机器人,服务机器人,以及机器人自动化的科学理论与技术方法,研制各种特殊用途的机器人装备与自动化系统,解决国家重大科技与工程应用问题,促进学科发展,建设世界一流先进机器人与自动化技术及装备研究实验室,培养机器人与自动化技术及装备领域的领军和高端专业技术人才。

【研究团队】

陈恳教授负责的机器人及其自动化研究室团队目前共有教学科研和管理人员42人,其中包括:3名教授,7名副教授,3名助理研究员,2名高工,2名工程师,1名行政助理,18名在读博士研究生和6名硕士研究生。

陈恳 博士 教授 博导
(K. Chen)负责人
吴丹 博士 教授
( D. Wu)
刘莉 博士 研究员
( L. Liu)
杨向东 博士 副教授
( X. D. Yang)
杨东超 博士 副教授
(D.C. Yang)
付成龙 博士 副教授
(C.L. Fu)
徐静 博士 副教授
(J. Xu)
宋立滨 博士 助理研究员
(L.B. Song)
王国磊 博士 助理研究员
(G.L. Wang)
【研究方向】
  • 1) 面向航空航天的机器人技术与自动化装备
    • 面向航空航天的机器人与自动化装备理论与技术方法
    • 航空航天自动化涂装智能机器人技术与装备
    • 航空航天数字化装配先进机器人技术与自动化装备
    • 航空航天特种材料精密加工工艺与机器人加工装备
  • 2) 仿人与仿生机器人理论与技术
    • 机器人仿生学、运动规划与稳定性、感知与人机协调理论
    • 仿人与仿生双足及多足机器人技术与系统
    • 娱乐及仿人足球机器人技术与系统
  • 3) 服务与特种机器人技术及自动化系统
    • 面向生命科学和医疗的精密操作机器人技术与仪器
    • 面向社会工作和生活服务的机器人技术与装备
    • 面向工业和特种领域的移动作业机器人技术与系统
    • 特种机器人视觉与感知技术及其应用
【研究室科研进展】
  • 1) 起始年代-1995年
    • 研究主题与成果:"计算机集成制造系统及其工程应用研究", 研究室在国内首批开展计算机集成制造及其示范应用(CIMS工程)、产品数据管理(PDM/PLM)和质量信息计算机辅助管理(CAQ)等理论和技术及工程应用研究,先后完成了北人CAQ/CIMS应用工程,哈电机PDM/CIMS应用工程,航天066、嘉陵集团、东风汽车设备公司、北京机电院、电科院和中船太原等重点国家企业的CIMS工程设计,发表学术论文数十篇,为国内外一流产品制造信息与过程管理软件平台开发和技术服务跨国企业培养了一批高端技术负责和骨干人才。
    • 团队与项目负责:陈恳 教授 博士研究生导师
    • 课题与参研成员:
      • 1995- 北人CAQ/CIMS示范应用工程(国家863项目);硕士研究生:潘海东、李晓峰;
      • 1999- 哈电机等国家重点企业PDM/CIMS应用工程(国家863项目), 博士研究生:纪丰伟,硕士研究生:刘敏、于晓强、钟崇刚、许隽、李姝宁、刘艳菊、李志明
  • 2) 起始年代-1999年
    • 研究主题与成果:"生物芯片和蛋白质微阵列机器人点样与分析技术及仪器研究", 研制出国内首台生物芯片机器人点样仪和蛋白质多孔板机器人点样仪,解决了精密点样狭缝针微量液体样品流动机理及其机器人系统设计和控制等方面的理论技术问题,开发出工程样机,实现了工程示范应用和产业化转移,发表学术论文数十篇,获国家发明专利授权近十项,并培养出一批高层次科技和管理人才。
    • 团队与项目负责:陈恳 教授 博士研究生导师
    • 课题与参研成员:
      • 1999- DNA探针分配机器人理论与技术研究(国家863和自然科学基金NSFC项目),博士生:宋立滨,硕士生:李志明、王东、贾振中;
      • 1997- 基于弹性关节的并联微动机器人理论与技术研究(国防预研和NSFC项目),博士生:李嘉,硕士生:董怡、张波;
      • 2008- 生物细胞穿刺机器人理论与技术研究(国家重点实验室重点项目),教师:吴丹副教授;博士生:刘飞、马信国,硕士生:阮和平(越南)、黄慧;
      • 2009-2012 生命科学微量样品自动化操作技术与设备研究(国家863重点项目),教师:吴丹副教授(课题负责),宋立滨博士后、任长志博士后,宾洋博士后,博士生:刘飞、潘玉龙,硕士生:阮和平(越南)、黄慧。
  • 3) 起始年代-2000年
    • 研究主题与成果:"仿人机器人理论与技术研究",研制出国内首台采用曲臂连杆驱动关节,具有独特仿生力学运动特性的仿人机器人系统,解决了仿生双足变驱动力构型设计和动力学控制、双足稳定性分析、基于视觉的运动决策、模块化重组,以及其步态规划和行走与运动协调控制等理论问题,并将研究深入延展到小型仿人机器人、仿人跑步机器人、仿人足球机器人、仿生肌肉驱动机器人、仿生被动与舞蹈机器人等理论和技术研究方面,出版国内第一本仿人机器人专著《仿人机器人理论与技术》,发表学术论文数十篇,获得国家发明专利授权近二十项,并培养出一批高层次科技和管理人才。
    • 团队与项目负责:陈恳 教授 博士研究生导师
    • 课题与参研成员:
      • 2000- 仿人机器人技术与系统研究(国家985项目),教师:刘莉博后、赵明国博后,博士生:杨东超、赵建东,付成龙、夏泽洋,硕士生:欧阳兴、徐凯、林玎玎、邵黎君;
      • 2004-2014 小型仿人机器人理论与技术研究(国家863项目)、双足跑步机器人稳定性与步态规划研究(国家863支撑项目和NSF项目)、被动型伴舞机器人理论与技术研究(NSFC项目)、脑电信号处理算法及其便携式系统研究(中科院专项)、仿生肌肉驱动双足机器人研究(自研),仿人足球机器人研究(自研)、模块化可重构机器人研究(自研)、乒乓球机器人研究(国家863项目)、高性能四足机器人稳定性研究(国家863专项),教师:付成龙副教授(课题负责)、刘莉高工(课题负责)、杨东超副教授、徐静副教授,边柯柯博后,伊强博后,博士生:伊强、夏泽洋、刘召、黄元林、王建美,张继文、周于、高雨浩,硕士生:张继文、何挺、张洪波、汤中华、喻晓雯、星野佑太(日)、聂澄辉、付翱、万超、万鸿俊。
  • 4) 起始年代-2001年
    • 研究主题与成果:"特种移动与操作服务机器人理论与技术研究", 研制出国内首台大型油罐检测爬壁机器人、地下通风管道移动清污机器人和肝癌肿瘤微波消融手术辅助机器人,以及具有独特传动结构的包装机器人、锡焊机器人等自动化机器人装备系统,解决了各种特殊用途服务机器人的结构设计、内外部信息感知与环境识别、图像处理与计算机精密操作控制等理论和技术问题,发表学术论文数十篇,获得国家发明专利授权近十余项,并培养出一批高层次科技和管理人才。
    • 团队与项目负责:陈恳 教授 博士研究生导师
    • 课题与参研成员:
      • 2001- 油罐检测爬壁机器人技术与装备研究(工业项目),教师:杨向东副教授,硕士生:田兰图、赖庆文、李岩、张生果;
      • 2002- 通风管道清污机器人技术与系统研究(国家专项),博士生:宋章军,硕士生:赖庆文;
      • 2003- 宝洁牙膏研发多机器人自动化生产系统研究(国际合作项目),教师:王恒博后、帅梅博后,陈明启高工,博士生:徐静,硕士生:刘顺涛、朱韬、王震;
      • 2005- 肝癌肿瘤微波消融机器人技术与系统研究(国家863支撑计划与北京重大专项),教师:杨向东副教授(课题负责),李金泉博后、郭丽峰博后,曹文敦高工、陈明启高工,博士生:徐静、熊璟、刘少丽,硕士生:冯涛;
      • 2006- 微型麦克风锡焊机器人技术与装置研究(工业项目),教师:杨向东副教授、李金泉博后、陈明启高工,硕士生:王鸿博、彭思;
      • 2006- 码垛机器人技术与装备研究(工业项目),教师:杨向东副教授、李金泉博后、路敦民博后、曹文敦高工、陈明启高工,博士生:张传清、邵君奕,硕士生:王鸿博;
      • 2007- 非结构地形轮足式移动机器人理论与技术研究(国家专项),教师:吴丹副教授(课题负责),郭丽峰博后,博士生:赵旦谱、刘宗政
      • 2010-2014 高速IC输片机器人及其控制研究(国家重大专项),教师:付成龙副教授(课题负责)、边柯柯博后,博士生:周于、高雨浩,硕士生:付翱、万超。
  • 5) 起始年代-2007年
    • 研究主题与成果:"航空航天制造先进机器人技术与数字化装配系统研究",研制出具有国际先进水平的大型超长14自由度冗余管道喷涂机器人系统、多机器人自动喷涂系统、机器人自动对合系统、起落架机器人自动装配与检测装备和地面大型测试转台计算机控制系统等飞行器制造自动化装备,并正在研制飞行器数字化装配系统,解决了冗余超长机械臂的拓扑结构设计、弹性臂振动抑制、冗余机械臂多智能体动力学控制、基于狭长管道和工艺约束的多冗余机械臂喷涂轨迹规划、多机器人大型曲面喷涂任务和站位规划、多机器人系统精度分析和标定、机器人喷涂工艺设计与控制、基于视觉图像和柔顺控制的大型多轴孔部件机器人自动对合,发表论文二十余篇,申请发明专利六十余项,获多项部级和科技奖,并培养出一批高层次科技和管理人才。
    • 团队与项目负责:陈恳 教授 博士研究生导师
    • 课题与参研成员:
      • 2007- 飞行器复杂管道喷涂机器人技术及其工程应用研究(专项),教师:杨向东副教授、李金泉副教授、王国磊博士后、付铁副教授、路敦民副教授、曹文敦高工、陈明启高工,博士生:张传清、陈雁、邵君奕、缪东晶、潘玉龙;
      • 2008-飞行器地面测试转台系统设计与计算机控制装置研究(专项),教师:杨向东副教授(课题负责)、李金泉副教授、路敦民副教授,博士生:吴聊,硕士生:彭思;
      • 2010-飞行器外表面自动化喷涂机器人技术与系统研究(专项),教师:王国磊博士(工艺和现场技术负责)、赖庆文高工(结构技术负责)、杨向东副教授(控制技术负责)、宋立滨博士(现场项目管理)、杨东超副教授(涂料系统负责)、曹文敦高工(结构设计和施工监理负责)、路敦民副教授、李金泉副教授、王朝晖博后,博士生:谢颖、刘志、呉聊、缪东晶、任书楠、程建辉、于乾坤、任田雨;
      • 2010- 飞行器起落架装配与检测技术与装备研究(专项),教师:伊强博后(课题技术负责),曹文敦高工,刘峰工程师,博士生:谢颖;
      • 2011- 飞行器机器人自动化对合技术与系统研究(专项),教师:徐静副教授(课题负责)、杨向东副教授、路敦民副教授、李金泉副教授、付铁副教授、曹文敦高工,博士生:谢颖、刘志、万安、马信国
      • 2013-飞行器数字化装配技术与系统研究(专项),教师:吴丹教授(工艺总师)、杨向东副教授(控制总师)、刘莉研究员(管理总师)、徐静副教授(测量总师)、李金泉副教授(结构总师)、陈洪安高工(结构副总师)、王国磊博士(控制副总师)、宋立滨博士、张继文博士、杨建新副教授、路敦民副教授、杨东超副教授、付成龙副教授,博士生:南城根、高雨浩、马信国、万安、于乾坤、任田雨,硕士生:黄慧。
【代表性科研成果】

研究成果已应用于航天航空、医疗与服务,生命科学,教育与娱乐,特种加工与操作等工程与科学领域。近年来,已发表论文近200余篇,其中大部分被SCI、EI收录;授权和申请国家发明专利60余项;出版"仿人机器人理论与技术"等学术专著和教材7部,获得军队科技进步二等奖、中航工业科技二等奖、国防科技三等奖和北京市教学成果一等奖。