机器人智能恐龙

仿生恐龙

“智能仿生恐龙机器人关键技术研究及应用示范”项目

(计划编号 2016GFW0136)于2015 年 11 月申报,2016 年经 省财政厅、省科技厅川财建【2016】43 号文批准立项,项目 总投资200 万元,其中财政专项补助经费100 万元,自筹匹 配经费100 万元。项目起止时间为 2016 年 1 月至 2017 年12 月。

该项目的承担单位为自贡恐龙博物馆,项目协作单位为 成都电子科技大学机器人研究中心和自贡恐龙博物馆旅游服务公司。项目实施1年多来,工作推进顺利,任务完成情况良好,该项目申报内容与具体实施内容相符、切实可行, 申报目标合理可行,资金使用合规合法。

该项目主要目标任务包括:围绕仿生机器人的前沿技 术,攻克拟恐龙化的仿生机构设计技术、仿生恐龙机器人系 统控制技术、仿生动作规划与控制技术等;研制仿生恐龙1具,小型智能恐龙1种,其他文创产品5种,逐步探索创意恐龙文化产品的批量生产、销售模式,力争成为恐龙文化创意的拳头产品;直接提升自贡恐龙博物馆的吸引力,提升文化创意产业,促进游客数量明显增加,赴外商展竞争力显著增强,文创产品品质提升,并形成多元化网络销售平台,文创效益显著增长。通过本项目的实施,应用机器人技术、新材料技术和智能化技术等高新技术研制仿生恐龙,推动高新技术与恐龙文化产业的融合,推动恐龙产品及其衍生品产业化和规模化,带动恐龙行业发展,提高经济和社会效益。

项目组织实施情况

1、项目由自贡恐龙博物馆作为牵头单位,由自贡恐龙

博物馆研究馆员彭光照、成都电子科技大学机器人研究中心 程洪教授作为项目负责人。成立了由自贡恐龙博物馆、电子科技大学机器人研究中心、自贡恐龙博物馆旅游服务公司三家单位的相关科研、技术、管理人员共 10 人组成的项目课题组。

2、项目批准后,自贡恐龙博物馆完成了项目任务书编制,并报经省科技厅批准。由牵头单位分别与两家参与单位签署了正式合作协议。对三家参与单位承担的任务进行了分解;制定了工作进度安排;完成了资金分配和资金拨付;

3、项目实施采取分工协作的方式。牵头单位自贡恐龙博物馆负责项目总体进度把控和工作协调。三家单位分别根据各自的工作任务,按统一的进度安排分别组织实施。

4、建立了项目工作微信群,进一步加强了信息沟通和 资料共享。

5、在实施过程中,三家单位配合紧密,先后开展实地考察、会议座谈、共同举办学术研讨等活动 10 多次。确保了项目实施进展顺利,不走弯路,高效务实。

6、三家单位分别管理按照任务书所分配的专项资金和

配套资金,由自贡恐龙博物馆监督资金的使用进度和要求。

目前,该项目实施进展顺利,各项技术任务正在推进之

中,截止目前完成的主要工作如下:

1、恐龙基础性研究方面,开展课题研究两项;组织开 展了多项野外化石调查工作,包括:四川盆地恐龙化石资源 调查和研究;四川会理、广元、巴中、达州、马边、重庆綦 江等地恐龙化石和恐龙足迹化石合作项目野外调查;由国家 古生物化石专家委员会倡导、自贡恐龙博物馆牵头组织的 “南方丝绸之路化石科考”;两年来共发表恐龙足迹与行走 方式等基础性研究学术论文11 篇,其中 SCI 论文 5 篇。


 

 2、智能仿生恐龙关键共性技术研发方面。

仿真建模已完成各个关节的力学仿真,完成了行走时各

个关节部分的受力情况,为机构设计等提供了基础数据;控 制部分建模基于 Adams&Simulink 完成了静步态以及重心的

控制算法的验证后,基于仿真数据支撑现有的机构力学数据 计算,以及电机等关键组件的选型。步态方面完成简单的系 统搭建及仿真,完成行走的仿真。

主体机构设计机构部分采用轻量化设计,根据恐龙实际

尺寸完成整体机构设计,从仿生学的角度分析恐龙内部骨骼 结构,形成仿生的内部框架机构。当前版本为 V3 版本,去除了腰部自由度, 增大滚珠丝杠导程提高了响应速度, 优化腿部结构布置减轻整体质量, 开放4 个yaw自由度,优化减少了间隙等。

硬件方面实现了硬件设计的模块化,机器人物理环境感

知方式的增加以及通信协议的功能完善,提高了硬件系统的整体稳定性。

软件部分,完成整体系统构架、软件平台、调试 UI、数据可视化以及功能展示 DEMO 等相关工作。

控制部分利用摆动腿轨迹与CoG 轨迹的设计与优化,以

及整个步态时序逻辑状态机的设计,已经实现前进步态、后 退步态,以及前进后退之间的切换;稳态控制已经实现在关 节曲线设计的过程中,对关节轨迹的速度进行控制,保证起 始和结束阶段速度和加速度都为零,提高系统稳态。

3、智能仿生恐龙外形制作

完成了对仿生恐龙外形的选定;根据恐龙身体结构并结

合内部构造、重量等因素,对身体个部位的所有尺寸进行了 设计标定;完成了外形制作材料的比对、试验和选定;试制 了仿生恐龙模型;完成了仿生恐龙头、脖颈、尾部的制作, 并与核心控制部分进行了匹配和调试。

4、文创产品开发

恐龙文创产品开发方面,基于自贡恐龙吉祥物形象, 2016—2017 年开发系列文创产品8 种,其中 2 种已投放市场 销售,6 种恐龙衍生文创产品已经全部打样完毕,其中 3 种 文创产品已打出实物,在进行市场调查;剩余 3 种文创产品 实物将在黄金周期间做市场调查,根据观众需求和喜爱度, 做修改调整。

产品一:钻石颗粒积木(川川)

 

产品二:侏罗纪大冒险 AR 恐龙卡。该产品引入了当前 最新的AR 增强现实互动技术。通过 AR 互动技术,不仅可以 看到立体 3D模型,还可以与 3D 恐龙进行互动合影分享至朋 友圈,并通过语音聆听物种的科学知识。

 

产品三:卡通玩具类

项目实施以来,经过三方的合作研究,先后解决了 恐龙行走步态、整体平衡、整体集成等多项技术问题,撰写 学术论文 10 余篇,申报专利 3 项,目前项目已进入收尾阶段。

项目实施以来,促进了仿真恐龙制造领域的技术变革。在本项目启动以后,一些仿真恐龙制造企业受到带动, 也开始探索仿真恐龙的智能化发展途径。本项目的建设及成果将在结题后发挥持续性的引领作用。将有力地提升自贡恐龙产品的竞争能力和科技服务水平,带动恐龙行业的技术升级和产业发展。还将有力提升恐龙机器人的科技创新能力, 有力推动机器人设计制作业、恐龙产品材料业的发展。

相关恐龙文创产品开发加速推进,部分产品已经投放市场并取得一定的效益。其中,AR卡在全国博物馆数字化委会年会上予以推广。

Powered by junjie俊捷网络