项目名称：基于AI遗传算法和神经网络的机器人焊接工作站控制关键技术及其应用
提名单位：福建水利电力职业技术学院
主要完成人：辛顺强，王文成，兰建军，曾伟明、陈亮、陈永坤
主要完成单位：福建水利电力职业技术学院
福建明鑫智能科技股份有限公司
提名奖项类型及等级：发明创业奖创新奖一等或二等
项目简介：
工业焊接机器人在智慧工厂应用广泛，应用场景繁多，控制技术要求高，是整个生产的核心。智能工业焊接机器人应具有自适应强、高精度、强鲁棒性的智能控制体系，而常规线性技术无法满足高精度，场景多变的生产控制要求。
项目在省区域发展重大科技项目的专项资助下，围绕非线性动态系统控制、复杂多目标控制和高效轻量化处理等技术瓶颈，开展多年校企联合技术攻关，突破工业焊接机器人的自适应性强、高精度、强鲁棒性等技术难题，发明制造了具身智能工业焊接机器人技术产品。主要技术创新为：
①先进的非线性自适应神经网络控制技术解决模块化焊接工作站的复杂动态建模问题。针对模块化焊接工作站的动态系统的非平稳特性，使控制系统操作准确性低的技术瓶颈，提出非线性自适应神经网络控制技术，建立神经网络逼近能力与自适应机制，解决系统不确定性、时滞、约束等复杂动态建模问题，实现了非线性机械动作控制灵敏度提高10%。
②智能多模态神经网络模型构建AI免示教“具身智能焊接工作站”的深度感知、快速决策和超强适应能力的控制系统。针对AI免示教“具身智能焊接工作站”的控制系统的动态扰动，使控制精度与适应性差的技术瓶颈，提出智能多模态神经网络整合图像、文本、语音等多源异构数据构建深度融合机械系统的多源感知数据与先验知识技术，解决机械系统的环境感知能力与决策效率差问题，实现了复杂环境AI免示教控制准确度提高5%。
③高效轻量化的自适应遗传优化算法快速处理特征识别及多目标控制策略。针对特征识别及多目标控制系统中机械系统参数复杂的技术瓶颈，提出通过动态调整交叉率、变异率，结合精英保留策略与混合编码机制的高效轻量化的自适应遗传算法，解决了机械控制系统中的多目标控制、非线性参数优化难题，实现多目标轻量化控制系统，使系统响应效率提高10%。
项目获发明专利4项，实用新型专利20项，软件著作权 2项，参编团体标准1项，版权1项，发表相关论文13篇，攻克了非线性动态系统控制、复杂多目标控制和高效轻量化处理3大技术难题，整体技术达到国际先进水平，成果已经转化应用，供应比亚迪、宁德时代、特斯拉等国内外一线企业，通过应用，双模态传感系统（激光+电弧），检测精度达到±0.2mm级、根据构件形态自动生成焊枪移动路线，减少35%无效移动、参数推理引擎，工艺自动匹配准确率达98.6%以上、焊接质量闭环反馈机制，过程参数数据记录精度达0.1秒级以上。近三年，全国市场占有率约25%，新增销售额2.33亿元，效益显著。该项目符合中国发明协会发明创新奖条件，推荐该项目为中国发明协会发明创新奖一等或二等。
| 项目成果 | ||||
| 序号 | 成果名称 | 成果类型 | 成果完成时间 | 发表刊物或专利号等 |
| 1 | BREVETD’INVENTION | 发明专利 | 2023.08.04 | LU500459 |
| 2 | 一种机器人焊接双丝cmt焊枪的清枪剪丝装置 | 发明专利 | 2024.11.08 | ZL202411810979.9 |
| 3 | 轴承自动装配生产线 | 发明专利 | 2016.10.07 | ZL201610764556.7 |
| 4 | 一种石墨毡过液不均匀性筛选装置 | 发明专利 | 2019.11.02 | ZL201911262405.1 |
| 5 | 一种对接式管道焊接机器人工作站 | 实用新型专利 | 2023.02.17 | ZL202321725479.6 |
| 6 | 一种变位机 | 实用新型专利 | 2023.02.17 | ZL202321725986.X |
| 7 | 一种用于机械臂动作学习的装置 | 实用新型专利 | 2021.02.15 | ZL202121579501.1 |
| 8 | 一种锻造用上下料机械手 | 实用新型专利 | 2021.02.07 | ZL202120729664.7 |
| 9 | 一种机油滤芯自动更换设备 | 实用新型专利 | 2021.02.06 | ZL202120603512.2 |
| 10 | 一种轨道交通维护用监控装置 | 实用新型专利 | 2024.02.07 | ZL202420759336.5 |
| 11 | 一种圆柱坐标机器人 | 实用新型专利 | 2021.02.12 | ZL202121241999.0 |
| 12 | 一种轴承外圈锻造自动化生产线 | 实用新型专利 | 2021.02.07 | ZL202120719273.7 |
| 13 | 一种汽车零部件机器人焊接工作站 | 实用新型专利 | 2023.02.22 | ZL202322280506.X |
| 14 | 一种教学用实验挂件 | 实用新型专利 | 2021.02.12 | ZL202121242041.3 |
| 15 | 一种隔热罩支架检测治具 | 实用新型专利 | 2021.02.06 | ZL202120603521.1 |
| 16 | 一种出气端锥检测治具 | 实用新型专利 | 2021.02.06 | ZL202120603496.7 |
| 17 | 一种安装支架焊合检具 | 实用新型专利 | 2021.02.06 | ZL202120603523.0 |
| 18 | 一种远程海运航线监测装置 | 实用新型专利 | 2024.02.08 | ZL202420825994.X |
| 19 | 一种轨道探伤检测小车装置 | 实用新型专利 | 2024.02.09 | ZL202420975342.4 |
| 20 | 一种轨道交通隧道天线 | 实用新型专利 | 2024.02.07 | ZL202420758817.4 |
| 21 | 一种适用于城轨车辆的轨道巡检梁 | 实用新型专利 | 2023.02.03 | ZL202323405757.2 |
| 22 | 徽章（交通工程学院院徽） | 实用新型专利 | 2024.03.03 | ZL202430352407.5 |
| 23 | 吉祥物公仔(交通侠) | 实用新型专利 | 2024.03.03 | ZL202430352408.X |
| 24 | 一种用于光伏发电的高精度太阳跟踪传感器 | 实用新型专利 | 2021.02.10 | ZL202121093132.5 |
| 25 | 工业机器人技术云端工作室小程序V1.0 | 软件著作权 | 2021.08.05 | 2021SR0852175 |
| 26 | 轨道交通信号设备数字孪生监测系统V1.0 | 软件著作权 | 2024.07.07 | 2024SR0776598 |
| 27 | 徽章(福建水利电力职业技术学院交通工程学院院徽) | 授权书 | 2024.02.11 | 国作登字-2024-F-00211742 |
| 28 | 城市交通基础设施监测数据编码技术指南 | 团体标准 | 2024.08.15 | 团体标准T/CI472-2024 |
| 29 | 基于遗传算法和神经网络的汽车板簧支架多目标优化设计 | 论文 | 2022.06.25 | 机械设计 |
| 30 | 准双曲面齿轮数字化建模与时变啮合特性分析 | 论文 | 2021.04.30 | 机械设计与研究 |
| 31 | 轴承保持架自动化生产线控制系统设计研究 | 论文 | 2020.10.19 | 哈尔滨轴承 |
| 32 | 汽车板簧支架多目标优化设计模型研究 | 论文 | 2019.11.07 | 齐齐哈尔大学学报 |
| 33 | RESEARCH ON MOTOR LEARNING AND CONTROL OF MULTI-DOF BIONIC MANIPULATOR | 论文 | 2024.01.24 | International Journal of Robotics & Automation |
| 34 | DEVELOPMENT AND PERFORMANCE TEST OF A NOVEL SOLAR TRACKING SENSOR | 论文 | 2023.02.21 | METROLOGY AND MEASUREMENT SYSTEMS |
| 35 | 基于单目视觉的光电跟踪传感器设计 | 论文 | 2022.08.28 | 仪表技术与传感器 |
| 36 | 电力检修机械臂动作学习与控制研究 | 论文 | 2023.04.12 | 东北电力大学学报 |
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