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关键词： 机器人   机器人辅助手术   骨科   脊柱外科   文献计量学   可视化分析  

摘要： 背景:近年来,机器人辅助手术技术在脊柱外科领域的应用日益广泛,显著提升了手术的精准性与微创水平,推动了该领域的快速发展。然而,随着相关文献数量的爆发式增长,研究者亟需通过系统的文献计量分析梳理该领域的研究热点、合作网络与发展趋势,以把握未来研究方向并促进学术交流与合作。目的:通过文献计量学方法分析机器人辅助手术技术在脊柱外科领域的研究热点、发展趋势和国内及国际合作特征,探讨其对脊柱手术精准化、微创化的推动作用。方法:检索Web of Science核心合集中的科学引文索引扩展(Science Citation Index Expanded)数据库2005-01-01/2025-03-31收录的关于机器人辅助脊柱手术的原始研究文献,运用Web of Science在线分析平台、Bibliometric平台以及VOSviewer软件进行文献计量学分析。结果与结论:①共纳入原始研究文献772篇,机器人辅助脊柱外科手术的相关研究呈快速增长态势,相关研究自2019年起年均发文量超过50篇,2024年达历史峰值(136篇);②中国(279篇)和美国(255篇)为发文量最高的国家,英国篇均被引频次最高(69.57次);③《International Journal Of Medical Robotics And Computer Assisted Surgery》(84篇)和《Spine》(33篇,总被引频次539次)是该研究领域的核心载文期刊;研究热点聚焦于机器人辅助脊柱椎弓根螺钉置入的精准性和安全性,高频关键词包括“准确性”“导航”“椎弓根螺钉”等;④国际合作网络显示中美德等国合作密切,中国以北京积水潭医院为核心研究机构,何达教授为发文量最高作者(21篇);⑤高被引文献多围绕机器人与传统术式在螺钉置入准确性、安全性及辐射剂量方面的对比研究;⑥机器人辅助手术技术正推动脊柱外科向精准化、微创化、智能化发展,未来需继续加强国内外跨学科合作,以推动该领域获得更大的发展。

关键词： 智能草坪修剪机器人   轨迹跟踪控制   模糊模型预测控制   滑移率   滑转率  

摘要： 为了使智能草坪修剪机器人能够适用于不同的草坪工况,确保跟踪控制的准确性,提出了一种基于模糊模型预测控制(FMPC)轨迹跟踪算法。首先,针对驱动轮在作业过程中固有的滑移与滑转特性,建立了相应的运动学模型和横向误差模型;其次,通过模糊控制器处理环境中草坪密度和高度等变量,利用预设的模糊规则优化机器人的横向速度,并结合参考轨迹作为模型预测控制(MPC)的期望目标,从而设计出适用于轨迹跟踪控制的FMPC控制器,实现对机器人的实时状态调整;最后,通过MatLab/Simulink仿真进行验证,结果显示:在不同路面附着系数下,该算法均表现出良好的控制效果。在路面附着系数为0.5的情况下,机器人的最大横向误差和航向角误差的跟踪精度分别提升了28.76%和17.02%;在附着系数为0.2时,上述指标的跟踪精度则分别提升了31.18%和19.51%。实车试验结果表明:机器人的横向误差均值低于0.25 m,所提出的算法在草坪路面上具备良好的轨迹跟踪性能。

关键词： 全自主移动机器人   路径规划   长短期记忆(LSTM)  

摘要： 为解决复杂动态环境下全自主移动机器人路径规划存在的效率低、适应性差及多目标权衡难题,提出全自主移动机器人全局最优路径智能规划方法。利用图注意力网络与空间重构单元提取环境的全局最优路径特征,采用改进基于密度的带噪声应用空间聚类(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise,DBSCAN)算法实现静态/动态障碍物与通行区的精准划分,构建长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)运动预测模型与多传感器融合的障碍物轨迹预测模型。在改进蚁群算法框架下进行全局路径搜索,引入路径长度、时间、安全及能耗的复合权重。采用3次B样条曲线平滑优化路径,引入曲率约束以抑制龙格现象。实验显示,该方法在低负载时段平均路径偏差降低约33%,重规划次数减少约66%,动态避障成功率提高至98%;高负载时段平均路径偏差降低40%,重规划次数减少约52%,成功率达95%。

关键词： 应急救援   安全侦测   变胞机器人   具身智能   轻质防爆  

摘要： 发展智能化、无人化侦测装备是推进矿山灾害防治体系和能力现代化的重要途径。现有矿井安全侦测机器人普遍采用单一构态和一种行走方式，在矿井复杂环境中通过性较差、侦测能力不足，难以满足矿井灾变侦测需求。为此，提出矿井智能侦测变胞机器人技术构想。该机器人是指在作业过程中能够根据环境条件或任务需求，自主决策并切换本体构态和行走方式，维持运动稳定性，具备环境感知、灾情侦测和人员搜救等功能的机器人。提出了该机器人的设计理念，确立了以仿生变构为核心，多模态环境感知、智能决策与机器人本体变构深度融合的自适应闭环运行机制；凝练了矿井高通过性变胞机器人机构适配性设计原理、矿井复杂地形变胞机器人动态稳定自适应变构机制、矿井灾变环境退化观测风险要素动态辨识机理等3项关键科学问题；提炼了变胞机器人轻质防爆设计、变胞驱动控制、自主变构行走、智能侦测等4项关键技术；展望了其在日常巡检、灾情侦测、人员搜救和通信保障等典型场景中的应用前景；最后，围绕具身智能、仿生技术、标准化建设指出了其未来发展方向。矿井智能侦测变胞机器人的研究有助于提升矿井复杂环境机器人的通过性与侦测能力，为矿山防灾救灾智能机器人的研发和应用提供理论和技术支撑。

关键词： 连铸平台   机器人   智能化  

摘要： 针对连铸平台作业环境高温高危，人工操作存在安全风险高、作业效率低、劳动强度大等突出问题，提出连铸平台机器人智能作业系统建设方案，重点对工业机器人、机器视觉、智能控制等技术的集成应用，以及油缸拆装、长水口对接和中包测温取样等全流程无人化作业的构建展开设计与研发，得出覆盖“三个替代”（机器人替人、程序替经验、智能联动替离散操作）的全流程无人化作业解决方案，并验证了系统在本质安全提升、连续高效作业、减员降本等方面的可行性与有效性，可彻底将操作人员从高危环境中解放，显著提升操作一致性与资源利用效率，为钢铁企业智能化、绿色化转型提供核心技术支撑。

关键词： 小学科学   微项目式学习   六步法”教学  

摘要： 本文以“为校园设计一个智能迎宾机器人”微项目式学习为载体,探讨“六步法”教学,为微项目在常规教学中的落地提供了操作路径,为学生的实践能力与创新素养培养提供了可参考的案例。

关键词： 智能装备技术研究中心   设施果蔬   农业机器人  

摘要： 北京市农林科学院智能装备技术研究中心农业机器人团队立足于农业机械化支撑粮食安全和乡村振兴的战略需求,针对我国农业生产关键复杂环节无机可用的产业问题,紧跟国际前沿,开展农业机器人前沿基础和共性关键技术理论创新研究。聚焦设施果蔬高效优质生产需求,依托我国人工智能与机器人产业优势,开展农业机器人感知-控制-执行共性技术攻关及机器人装备研发应用,创新实践“机器人+农业”新质生产力的产业化应用。

关键词： 参数推荐   知识图谱   钻铆工艺   知识推理   工艺知识建模  

摘要： 针对双机器人钻铆工艺参数依赖人工经验、工艺知识碎片化导致的智能化决策难题,提出一种融合知识图谱与规则推理的双机器人钻铆智能参数推荐方法.首先,构建双机器人钻铆工艺多层知识图谱,融合工具、工件、工艺、特征、实例层5层的292个实体与711条关系,实现钻铆材料属性、工艺参数、质量指标的多模态语义关联;接着,提出一种两阶段推理方法,通过层次分析法定权的加权余弦相似度算法匹配相似案例,结合基于优先级的规则引擎进行钻铆机器人参数约束与冲突消解,提升双机器人钻铆推荐参数的准确性与一致性;进而,提出一种基于数据与规则约束的动态置信度计算模型,构建双机器人钻铆的数据规模、质量、分布和规则冲突四维评估方法,基于动态权重置信度量化评估实现双机器人钻铆智能参数推荐结果的可解释性.最后,在中国商飞上海飞机制造有限公司的双机器人钻铆工作站的实验表明,该方法推荐参数综合置信度达0.93,且生成参数符合工艺物理约束,满足工艺要求.所提出的方法为航空制造机器人场景的工艺知识沉淀与智能化决策提供了可行的解决方案.

关键词： 皮革企业   工业机器人   机器视觉   废旧物料   智能分拣  

摘要： 针对皮革企业生产过程中的废旧物料分拣环节存在的工作环境恶劣、分拣精度差、分拣整体效率低下等问题,搭建了一种基于人工智能和机器视觉技术的智能化废旧物料分拣系统,该系统包括了数据采集层、边缘计算层、平台层和应用层等。对该系统的工作性能进行测试,结果表明:应用于鞣制完成的皮革切割废料传送带上后,该系统平均分拣成功率超过98.0%,分拣效率为62.0件/min,与传统人工分拣方式相比精度更高、效率也更高。