第七届中国研究生机器人创新设计大赛

China Postgraduate Robot Innovation and Design Competition

团队成员：蔡强赵旭宁择贤王磊杜畅

指导教师：邵萌李新然

参赛单位：沈阳建筑大学

“灵巧双臂，智护安全”双臂排爆仿生机械手的创新设计与应用

项目简介

本项目由沈阳建筑大学“如果队”研发，属第七届中国研究生机器人创新设计大赛部件组，聚焦公共安全排爆痛点，以双臂排爆仿生机械手替代人工及单臂机器人。

系统含控制、机体本体、执行单元，创新用类人骨骼架构、欠驱动仿生手、霍尔效应触觉传感，集成视觉云台与检测设备。具备五大核心功能，技术指标达标，能在高危狭小环境高效排爆，符合国家战略，具实用与推广价值。

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团队成员：陈茁张鹤吴昊齐林彬赵浩
指导教师：赵燕江张永德
参赛单位：哈尔滨理工大学

面向前列腺饱和性穿刺的变刚度柔性针穿刺机器人

项目简介

本项目围绕“智能化、精准化、微创化”的外科手术趋势，设计并开发了一种面向前列腺饱和性穿刺的变刚度柔性针穿刺机器人系统。针对传统医疗刚性针穿刺易受骨骼、血管等组织限制，难以灵活绕行以及偏差矫正能力差的问题，本项目引入变刚度可控柔性针作为核心执行机构，通过其刚度调节特性，使穿刺过程能够灵活绕过障碍物，提升操作安全性。进一步结合多模态感知系统和路径规划算法，使机器人具备环境感知、自主决策与精准执行能力，实现智能化、精准化的微创手术。

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团队成员：殷乐方嘉润凌昊天汪涛谢天豪
指导教师：尚祖峰
参赛单位：浙江理工大学

编织式变刚度连续体机器人

项目简介

本项目基于柔性编织结构设计了一种用于微创手术的连续体机器人，突破传统刚性手术工具运动能力不足、接触安全性低的局限。机器人采用一种混合编织新构型，通过其内外层间的形变约束关系，丝驱动下可保持完整截面轮廓、实现恒曲率柔顺弯曲；借助机器人辅助编织技术，能实现连续体结构的精准、高效制造；基于编织折展原理建立考虑中性层偏移的机器人运动模型，开环控制下末端误差小于1 . 4 \mathsf {mm } ；设计基于负压的纤维阻塞变刚度方法提高结构刚度6倍，有效负载能力提升至1N。同时机器人结构壁薄、刚度转化快、制造成本低，可根据手术类型作为独立工具或工具通道使用。

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团队成员：鞠枫嘉王子健印鸿刘家秀方宇
指导教师：金弘哲
参赛单位：哈尔滨工业大学

基于仿人上肢体构型的工业搬运机器人系统设计与运动控制

项目简介

本项目提出了一种基于生物启发的仿人上肢体机器人，由22个自由度组成，包括3自由度头部视觉系统，3自由度躯干，以及2个8自由度双臂组成。提出了感知-规划-控制的算法架构，能够实现不同工业场景中的操作任务。开发了高精度的动态目标观测模型，为机器人应对动态目标的抓取任务奠定了感知基础。提出了虚拟阻抗末端避障模型和三角形碰撞面本体避障模型，保证了机器人运动的安全性。提出了躯干与双臂解耦的混合控制架构，通过基于模型的方法保证双臂追踪精度的同时，使用脉冲神经网络模仿人体躯干的运动数据，以实现机器人的灵活运动。

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团队成员：吴生鑫何鹏阳陈辉李宁陈文杰
指导教师：何舟
参赛单位：陕西科技大学

驭“风”逐“浪”一智核驱动风-浪能智慧捕能者

项目简介

海洋能资源的理论总储量约为 6 . 1 1 x 1 0 1 1 { k W } ，其中海上风能和波浪能的占比最大，大力开发海上风能和波浪能在推动我国能源转型方面发挥着重要作用。针对传统的海上风机结构复杂、尺寸巨大、维修困难等问题。本团队通过机械结构、硬件设计、软件开发将海上风能和波浪能捕获技术结合起来，通过多传感器融合和先进的算法设计，提出一种陆基式的海上风-浪能智慧发电系统。设备主体由”浪风一号“和深海云能智能监测平台“构成，具有结构简单、智能化程度高、布局灵活、成本低的特点，打破了传统定点采风模式，可实现“自主追风”，为海上风电领域提供了种全新设计方案 {→

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团队成员：高松刘庚其林志玄于金东
指导教师：王斐
参赛单位：东北大学

基于分层语义驱动的机械臂精准操作仿真系统

项目简介

本项目针对传统机械臂任务适应性差、交互门槛高、依赖预编程等问题，构建以分层语义驱动为核心的智能机械臂操作系统，旨在实现机械臂“听得懂、会分解、能执行”的自主任务处理能力。

方案采用“前端感知-高层规划-低层执行"的分层架构，通过多模态语言模型(VLM）与模仿学习控制器的协同，实现从自然语言指令到机械臂动作的端到端映射。高层基于可微调多模态小模型OFSVMs，结合稳定思维链与行为自我纠正机制，完成自然语言指令解析与子任务规划；低层通过两阶段模仿学习模型，融合多模态信息生成高精度动作序列，解决长时序任务误差累积问题。

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团队成员：王浩宇陈海威孙健伟李谦虎悦
指导教师：缪志强王耀南
参赛单位：湖南大学

可变形的陆空跨域多模态机器人系统

项目简介

本项目“可变形的陆空跨域多模态机器人系统”面向复杂非结构化环境，提出一套集成飞行与地面运动的创新方案。机器人采用四旋翼 ^ + 主动轮的轻量化可变形结构，仅依靠少量执行机构即可实现空地无缝切换，大幅降低结构复杂性与控制难度。在感知层面，设计了激光雷达与惯性测量单元的深度融合定位架构，保证在GNSS拒止环境下依旧具备高精度与高鲁棒性定位能力。在控制层面，基于非线性模型预测控制（NMPC）结合控制障碍函数，既能实现多模态轨迹的高精度跟踪，又确保动态环境下的实时避障与安全性。该系统在救援、巡检等任务中展现出跨域机动、长续航与高适应性的技术优势，为多模态机器人发展提供新范式。

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团队成员：牛余新李胜国宁志远苏贝克指导教师：白争锋教授参赛单位：哈尔滨工业大学航天学院

空间灵犀臂 面向在轨服务的绳驱灵巧柔性空间机械臂

项目简介

本项目面向航天器狭窄环境的在轨维护任务，设计了一种顺应性强、灵巧性高、质量轻、尺寸小的绳驱柔性空间机械臂。具备驱动后置的动力源和欠驱型柔性模块化关节。在运动学模型中引入运动补偿模型以实现运动解耦，减小运动耦合效应对机械臂运动精度的影响。提出的超冗余自由度逆运动学求解方法和运动规划算法，提高了求解效率，为实时运动控制奠定基础。建立含间隙的非线性动力学模型，揭示了机械臂刚度特性和绳索力、摩擦力之间的耦合机理。本项目为绳驱机械臂的研究奠定了理论基础，为航天器的在轨维护任务提供了可靠的技术支持，具有重要的科学意义和广阔的应用前景。

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团队成员：张嘉兵章树鸿指导老师：张时毓陈钢参赛单位：北京邮电大学

面向星表探索的异构多机器人动态优先级任务协同调度系统

项目简介

本项目紧密围绕中国探月工程四期建立月球科研站的战略需求，针对星表探索环境下异构多机器人协同作业调度的核心问题，创新性地提出一套深度强化学习（DRL）驱动的动态协同调度解决方案。方案包含三个核心部分：异构机器人协同任务调度策略、基于AC-Attn-DRL的动态任务调度算法和ROS动态任务调度仿真验证平台。突破了长序列任务在线求解、高优先级任务快速响应和多机器人协同耦合全局优化等关键技术，构建了“策略-算法-验证”一体化闭环架构。项目通过动态优先级更新机制应对未知环境，利用AC-Attn-DRL实现智能决策，并在ROS仿真平台上提供高效、可视化的验证，最终形成完整的工程应用解决方案。

异构机器人协同工作场景示意图

ROS仿真平台：Rviz可视化（左），Gazebo仿真建模（右）

AC-Attn-DRL模型结构

初始耦合任务基数影响机制

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团队成员：黄世杰、曾凯、唐浩铭、牛传鹏、张峻铭
指导教师：缪志强教授、王耀南教授
参赛单位：湖南大学

天行者：面向复杂环境的陆空两栖机器人系统

项目简介

团队研发的“通过自主研发的分层自适应敏捷控制器(HAAC)和基于支撑力解算的模态切换策略(0.5秒快速切换)，实现了陆空环境无缝转换与高精度轨迹跟踪。该系统具备五连杆轮足机构带来的卓越地面适应性(10cm障碍跨越、 1 8 . 9 ^ { \circ } 抗倾覆)和四旋翼提供的空中高机动性(5kg推力)，采用多传感器紧耦合定位技术(GNSS/IMU/视觉)实现水平误差 { < } 0 . 5 { m } 、垂直误差 { { < } } 0 . 3 { m } 的精准定位，配合CBF避障算法 ( < 1 0 { m s } 反应时间)确保动态环境作业安全，同时地面模态功率节省效率达 78 % ，大幅延长作业时长。该成果已发表于IEEEIROS等顶级会议并获得多项发明专利，为低空经济和应急救援领域提供了革新性技术方案 ★★

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团队成员：孔捷刘宏宇韩鹏志汤新瑞钟毓
指导教师：张兵
参赛单位：江苏大学

基于数字孪生的液驱并联机器人

项目简介

本项目基于数字孪生技术构建冗余液驱六自由度并联机器人仿真平台，通过UnrealEngine与Simulink融合实现多物理场耦合仿真。本项目运用深度学习构建运动学正解模型，解决传统数值方法的多解问题。同时针对刚柔耦合误差补偿模型求解速度慢的问题，采用代理模型进行降阶处理，并使用插值算法求得全局应力应变。在物理和数字实体数据传输上使用UDP通信保障数据同步，并搭配模态解耦控制策略提升控制精度。硬件上采用高精度传感器，依托xPC-Target快速控制原型系统提升系统长期运行可靠性，为高端机电装备数智化升级提供参考方案。

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团队成员：邹屹祁王焱万宇航指导教师：罗欣教授参赛单位：华中科技大学

面向非完全结构化环境下的高负载-柔顺协同仿人灵巧手

项目简介

本项目设计了一款面向非完全结构化环境下的同时具备高负载和柔顺协同抓握能力的仿人灵巧手。整机具备20个自由度，通过对差动机构的设计实现了驱动源功率的灵活分配，在驱动源相同的情况下可以提升指尖力 20 % - 3 0 % 。针对手指的不同关节设计了自适应抓握机构，通过平面四连杆实现手指关节间的耦合运动，连杆当中存在一个弹性连杆可以根据外力作用改变耦合关系，在无需控制算法过多干预下，通过机械结构自身完成对于不同形状、不同尺寸物体的自适应包络抓握。

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团队成员：王奕超陈轶宋安玉韩小林
指导教师：张烈山
参赛单位：浙江理工大学

机器人智能磨削系统

项目简介

本项目通过深度融合三维感知、深度学习与先进路径规划算法，开发一套真正意义上的智能机器人磨削系统，旨在解决行业痛点，推动产业升级。具体目标如下：赋予机器人“眼睛”和“大脑”，实现自主感知与决策，使其能够自动、精确地识别和定位任意工件上的焊缝位置、走向和三维形态，彻底摆脱对固定编程路径的依赖，实现真正的柔性自动化；保证卓越的磨削质量，实现快速、连续的无人化生产从而直接降低人力成本，提高产出；最终改善工人作业环境，将工人从危险、枯燥、有害健康的岗位上彻底解放出来，转而从事更有价值的系统监控、维护和管理工作，>实现人机协同的价值最大化，践行“以人为本”的理念。

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