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LGGY-BL23X型人形機器人七軸手臂科研應用

一、人形七軸手臂的功能特點

本方案所涉及的產品和科研應用場景，均以人形七軸手臂為核心。七軸手臂相比六軸而言，在運動過程中沒有奇異點，可以非常流暢的到達空間中的任意位置，從而盡可能還原人類手臂的運動模式。

1.完全擬人形態

2.一控二機器人控制器

3.雙臂協同與深度視覺

4.電子皮膚

5.開源控制算法

二、動態軌跡跟蹤與目標捕獲系統

1.產品概述

該系統主要面向手臂靈巧控制技術的研發，以設計一款可靈活捕獲用戶拋出的球體的系統為應用場景。

2.主要技術參數

（1）平臺結構：碳鋼鈑金側板和底板，加固處理，內部可安裝運算單元、電氣系統和其他部件；

（2）平臺拓展有移動導軌，通過IO口控制，支持水平方向的快速移動；

（3）移動導軌：運行負載：≥30kg；重復定位精度：≤土0.1mm；最大運行速度：≥200mm/s；

（4）移動導軌上安裝1臺七軸手臂和高幀率深度視覺系統，手臂可在平臺上執行動態軌跡跟蹤與目標捕獲任務；

（5）運算單元：CPU：i7 11代及以上；內存：16G及以上；硬盤：512G及以上；顯存：8G及以上獨立顯存；

（6）手臂為擬人結構，包含肩關節、肘關節、腕關節，其中肩關節3個自由度、肘關節2個自由度、腕關節2個自由度，共7個自由度；

（7）手臂長度：≥750mm，有效工作半徑：≥450mm；

（8）手臂自重：≤12kg，最大負載≥5kg；

（9）手臂重復定位精度：±1mm；

（10）具備實時構建環境三維點云信息功能：視覺系統可對環境中的目標進行三維建模，生成三維點云信息，并分析目標姿態和與機械臂的距離；

（11）具備基于視覺的目標捕獲功能：視覺系統可獲取機器人前方的實時畫面，當用戶拋出球體等目標時，視覺系統可實時完成目標的捕獲，并啟動手臂開啟抓取模式；

（12）具備基于軌跡預測的目標跟蹤功能：視覺系統可結合實時變化的圖像信息分析物體的運動軌跡，并對其全局軌跡進行預測，從而引導手臂完成捕獲前的準備；

（13）具備機器人空中動態目標實時捕獲功能：手臂可根據視覺系統反饋的目標軌跡和距離，實時控制移動導軌的運動方向，并調節手臂末端的空間姿態，當目標到達手臂末端時，可自動捕獲目標物體，支持捕獲如乒乓球、網球、皮球等不少于三種彈性物體。

三、人形機器人手眼協同開發平臺

1.產品概述

該系統主要面向手眼協同技術的研發，以設計一款通過深度相機的目標位姿分析實現手臂自主抓取的平臺為應用場景。該場景的特點在于，相比傳統工業現場的相機從頂部垂直向下俯拍安裝，或者復合機器人的相機水平向前拍攝安裝的方式，該平臺的深度相機為30°～60°可調式安裝，從而高度還原人的眼睛觀察世界的角度，具有更加實際的應用價值。

2.主要技術參數

（1）平臺結構：碳鋼鈑金側板和底板，加固處理，內部可安裝運算單元、電氣系統和其他部件；

（2）平臺上方安裝T型支架，手臂以吊裝形式安裝在支架一側，支架上可固定深度相機，滿足各項手眼協同任務的開發需求；

（3）深度相機為斜向俯視角度安裝，與水平方向夾角30°～60°可調，高度還原人眼與手臂的相對位姿，可進行平臺目標識別與手臂的引導控制；

（4）運算單元：CPU：i7 11代及以上；內存：16G及以上；硬盤：512G及以上；顯存：8G及以上獨立顯存；

（5）手臂為擬人結構，包含肩關節、肘關節、腕關節，其中肩關節3個自由度、肘關節2個自由度、腕關節2個自由度，共7個自由度；

（6）手臂長度：≥750mm，有效工作半徑：≥450mm；

（7）手臂自重：≤12kg，最大負載≥5kg；

（8）手臂重復定位精度：±1mm；

（9）具備實時構建環境三維點云信息功能：視覺系統可對平臺上的目標進行三維建模，生成三維點云信息，并分析目標姿態、距離；

（10）具備視覺引導手臂抓取功能：深度視覺系統通過手眼標定，可向手臂發送目標姿態、位置、距離等信息，引導手臂進行精準抓取；

（11）提供不少于3個AI+3D視覺協同控制案例，至少包含：螺絲刀抓取、膠帶抓取、純凈水瓶抓取，且所有案例均要求在視覺系統斜向俯視角度安裝的方式下完成；

（12）提供基于語音控制的手眼協同產品分類案例：根據用戶語音發出的產品分類需求，機器人通過算法分析，將物料筐中的產品依次取出，按照類別有序的擺放于操作平臺上，比如螺絲刀（不少于2把）、膠帶（不少于3卷）、U盤（不少于2個）等；

（13）提供基于語音控制的的產品組裝案例：根據用戶語音發出的產品組裝需求，機器人通過算法分析，從操作平臺上的物料筐中挑選出指定的零部件，組裝為指定的產品，比如軸承零部件、筆筒零部件等，并組裝為對應的產品。

四、人形手臂實時防碰撞路徑規劃平臺

1.產品概述

該系統主要面向手臂實時防碰撞與路徑規劃技術的研發，以設計一款可對手臂與抓取目標之間的障礙物進行實時分析，自主規劃抓取路徑并繞過該障礙物的機器人系統。

2.主要技術參數

（1）平臺結構：碳鋼鈑金側板和底板，加固處理，內部可安裝運算單元、電氣系統和其他部件；

（2）平臺上方一側安裝三層貨架，另外一側安裝不少于3個位置可調的障礙物，通過在貨架上和障礙物后方放置目標物體，構建人形手臂實時防碰撞進行路徑規劃的抓取場景；

（3）深度相機為2臺，分別安裝于人形手臂末端和障礙物上方，用于對環境變化進行感知，引導手臂進行障礙規避和路徑規劃；

（4）運算單元：CPU：i7 11代及以上；內存：16G及以上；硬盤：512G及以上；顯存：8G及以上獨立顯存；

（5）手臂為擬人結構，包含肩關節、肘關節、腕關節，其中肩關節3個自由度、肘關節2個自由度、腕關節2個自由度，共7個自由度；

（6）手臂長度：≥750mm，有效工作半徑：≥450mm；

（7）手臂自重：≤12kg，最大負載≥5kg；

（8）手臂重復定位精度：±1mm；

（9）具備實時構建環境三維點云信息功能：視覺系統可對平臺上的目標和障礙物進行三維建模，生成三維點云信息，并分析目標姿態、距離，障礙物的位置、尺寸大小；

（10）具備運動學正逆解功能：手臂開放從底層驅動到上層運動建模與控制的源代碼，可進行基礎運動學正逆解模型的搭建，并在此基礎上進行路徑規劃；

（11）具備實時無碰撞路徑規劃功能：通過平臺集成的深度視覺系統，獲取手臂周圍的多維環境感知數據，當手臂在運動過程中遇到障礙物時，可根據預先學習的避障策略，結合當前障礙物的位置和形狀等信息，自動決策出最佳的避障動作（如減速、繞行、暫停等）；

（12）提供貨架商品自主抓取路徑規劃應用開發案例：在貨架的三層分別放置一個商品，手臂末端深度相機實時獲取商品的位置，計算出最佳的抓取路徑，引導手臂依次將商品取出，放置到平臺，并實時規避與貨架的碰撞；

（13）提供障礙物阻擋下的目標抓取應用開發案例：在三個障礙物的后方分別放置一個純凈水瓶或球體，確保障礙物位于手臂和目標之間，此時，通過頂部深度相機對環境的三維點云分析和建模，計算出可行的避障路線，進而為手臂規劃最佳的抓取姿態，直至依次完成三個目標的抓取。

五、咖啡制作機器人

1.產品概述

人形機器人在商業場景中的應用和探索越來越廣泛，比如巡檢、配送、問診、接待等，而“咖啡制作”作為一個典型的商業應用，具有廣泛的推廣潛力。本產品采用人形七軸手臂開發，通過打造“咖啡制作”這一高交互性的應用場景，可以面向機器人、自動化及人工智能相關學科構建“產教研融合”創新平臺。

2.主要技術參數

（1）平臺結構：碳鋼鈑金側板和底板，加固處理，內部可安裝運算單元、電氣系統和其他部件；

（2）平臺上方安裝有七軸手臂、咖啡機、牛奶機、紙杯存儲單元、顯示屏等設備，可實現全自動的咖啡制作流程；

（3）咖啡機：全自動咖啡機，支持多種預設飲品配方，具備自動清洗功能，可通過通訊接口與機器人聯動控制；

（4）牛奶機：全自動牛奶機，根據用戶口味需要在咖啡中添加牛奶，可通過通訊接口與機器人聯動控制；

（5）紙杯存儲單元：采用立式多層結構，可容納≥100個紙杯，支持機器人順暢夾取，具備余量檢測和防卡杯設計；

（6）深度相機安裝于機器人手臂末端，用于對環境進行感知，引導手臂進行路徑規劃，完成咖啡的全自動制作；

（7）運算單元：CPU：i7 11代及以上；內存：32G及以上；硬盤：1T及以上；顯存：24G及以上獨立顯存；

（8）顯示屏：10寸以上觸摸屏，采用IPS硬屏，用于訂單管理和用戶操作；

（9）手臂為擬人結構，包含肩關節、肘關節、腕關節，其中肩關節3個自由度、肘關節2個自由度、腕關節2個自由度，共7個自由度；

（10）手臂長度：≥750mm，有效工作半徑：≥450mm；

（11）手臂自重：≤12kg，最大負載≥5kg；

（12）手臂重復定位精度：±1mm；

（13）平臺需部署AI大語言模型，無需聯網，支持在本地進行復雜語音和文本指令的識別和分析；

（14）平臺內置語音識別模塊，可實現語音喚醒、識別、語義理解和交互對話功能，支持用戶通過語音下單；

（15）支持模糊語義解析（如“濃一點的冰拿鐵半糖”），支持語音播報制作進度（如“預計等待30秒”），異常情況提示（如“牛奶不足”）；

（16）提供語音下單咖啡制作應用開發案例：用戶通過語音指令選擇咖啡品類（如美式、拿鐵）、濃度、是否加奶等需求，咖啡機根據品類需求控制水溫，機械臂抓取杯子承接咖啡液，同步完成牛奶定量注入，放置至取餐臺。

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