机器人工程（专业代码085510）

学位点总体概况

机器人工程专硕点属于机械专业学位类别新获批的一个专业领域，该学位点强调理论与实践的结合，旨在培养具备扎实的基础理论、宽广的专业知识、突出的实践能力和创新精神的高级专门人才，以适应快速发展的机器人技术及其在各领域的广泛应用需求。学位点依托的机械工程学科是北京市一级重点学科、北京高校高精尖学科、北京工业大学优势学科，1996年获批机械工程博士后流动站，2005年获得一级学科博士学位授予权，2009年率先通过国际工程教育认证。本学科下设机械制造及其自动化、机械设计及理论、机械电子工程和智能测试及诊断4个系。近五年获得国家级教学成果奖二等奖1项，省部级教学成果奖2项，校级教学成果奖40余项。人才培养成效显著，近年来获得校级优硕论文80篇，校级优博论文8篇，北京市优博论文1篇，1名博士生获得上银优秀机械博论文奖优秀奖，培养北京市优秀毕业生近百人。

师资队伍

面向智能制造、航空航天等高端制造领域需求，机器人工程专业在机构学基础理论与本体设计、运动控制与具身智能、机器人关键零部件制造与检测、智能专用机器人等4个方向形成了特色研究方向。拥有一支高水平教师队伍，共有专任教师132人，正高级职称32人、博士生导师46人，教育部国家重大人才工程特聘教授3人、国家级人才1人、国家自然科学基金优秀青年基金获得者1人、北京市教学名师5人、北京市青年教学名师3人、长城学者5人、科技新星计划12人，市青年拔尖人才6人、市青年人才托举5人、其他市级人才数十人。近年来，本申请点面向国家与首都在智能机器人领域的战略规划，加强人才引育，形成了一支专业性强、结构合理的教师队伍。

研究领域及其特色

围绕北京市“2441”智能化高精尖产业体系及“新智造100”工程实施方案，学位点在医疗康复与应急救援、智能机器人智能高端装备方面开展学科建设和研究，聚焦“智能制造关键技术装备”和“智能制造核心软件”两大领域，打造机器人工程体系建设和人才培养新范式。

研究方向一：机构学基础理论与本体设计

研究冗余度机器人及仿生机器人构型综合、性能分析、智能运动规划等基础理论，揭示机器人运动机理；围绕智能机器人开展基于人机相容性的机构设计与智能控制研究，为智能机器人的应用提供理论支撑；围绕并联机构多模式设计、自由度特征、柔性铰链和静力学模型展开研究；研究基于正逆运动学的机器人驱动-结构一体的优化设计方法与全局性能综合评估，实时评价机器人动态性能；研究机器人在复杂环境下的单臂/双臂运动规划与多任务连续规划，提高其操作能力。

该方向研究团队长期致力于机器人复杂机构设计、运动性能表征、协同运动规划、核心零部件及整机研发等方面的工作，在空间机构、仿生机构、康复机构、冗余度机械臂及机器人核心零部件等方面取得了突出的研究成果，先后承担了工信部专项、国家自然科学基金等项目数十项，申报和获得美国发明专利 3项，国家发明专利 100 余项，发表高水平论文100余篇。所研发的机器人 RV 减速器综合性能达到国际先进水平，被光明日报、新华社、中央电视台等媒体争相报道，解决了中国工业机器人高质量发展的“卡脖子”难题，项目成果实现各类减速器生产总体产值 1.3 亿元；设施农业智慧工厂入选2020中国智能制造十大科技进展；各类机器人机构在航空航天、康复医疗等重大领域得到应用。

研究方向二：运动控制与具身智能

研究多约束条件下的机器人动力学规划与控制技术，突破大载荷机器人末端力位精准控制技术；通过研究非结构化环境中的精准定位、语义地图构建，自主决策算法，提升机器人对复杂焊接场景的适应能力与决策效率；探索全身运动协调的深度学习模型，使机器人在任务中动作更稳定、协调与高效；利用自然语言处理和多模态输入提升人机交互的自然性，构建智能调度与高效协同焊接系统，通过多模态大模型泛化提升机器人的适应性。

该方向研究团队长期致力于智能机器人的智能感知、智能决策、智能控制、智能交互等关键技术及自平衡机器人、协作机器人、特种机器人、仿人/仿生机器人等系统的研究工作，承担国家 973、国家 863、国家重点研发计划、国家自然科学基金等数十项，申报和获得美国发明专利 6 项，国家发明专利 100 余项，实用新型专利 20 余项。研制的基于仿生原理的柔性腰椎两轮直立式自平衡机器人系统达到国际领先水平，荣获第十届吴文俊人工智能科学技术奖技术发明奖二等奖和第十届中国国际工业博览会中国高校展区优秀展品奖一等奖；有关复杂场景移动机器人视觉理解与交互认知关键技术及应用的研究成果荣获中国图象图形学会科技进步奖一等奖；有关外骨骼机器人关键技术与康复应用的研究成果荣获中国发明协会发明创业奖成果奖二等奖；在团队自主研发的500Kg机器人中提出压力/位移与机器人关节扭矩/位置的双约束条件下的机器人动力学规划与控制方法，实现机器人在恶劣服役环境中的精准控制，打破国外在在领域的垄断。

研究方向三：机器人关键零部件制造与检测

研究微型传动系统、精密RV减速器、精密谐波减速器等关键传动部件；研究齿廓修形设计关键技术，突破多齿数特殊齿轮高精度、高效率规模化生产制造工艺与一体化展成磨削工艺；研发齿轮精度理论、齿轮标准和齿轮测试技术等精密减速器综合性能测试技术与系统，解决机器人关节模组性能评估等复杂问题，突破精密机电传动系统质量测试和评价技术。

该方向研究团队在精度保持性及使用寿命上已达到国际先进水平，共完成成果转化经费达3700万元，成功实现了集高精度保持性及高使用寿命为一体的机器人用RV减速器批量化生产制造，打破了我国在工业机器人方面长期依赖国际进口的局面。围绕该研究方向领域，研制出原创摆线行星机电一体化减速器产品，成功应用在探月工程“嫦娥五号”的外骨骼机器人中，研究发展不断向人形机器人关节一体化研究迈进，并紧跟国际先进机器人关节研究的发展方向。同时，在机器人关键零部件，特别是精密减速器的检测上，自主研发的综合性能测试技术与系统，精准高效地解决了机器人关节模组性能评估的复杂问题；积极参与并成功主导了“精密减速器回差测试与评价方法”国家标准的编制工作，填补了国内相关领域的空白，进一步巩固了学校在机器人检测技术前沿的引领地位。

研究方向四：智能专用机器人

研究先进焊接、增材制造、设施农业、医疗康复等特殊服役环境中的智能机器人应用技术，支撑国家重大工程。研究开展机器人-焊接/增材电源一体化能源管理、视觉自主引导与工艺-路径自动规划、多模态数据融合与自适应焊接控制, 满足非结构环境工件柔性化焊接需求；借助传感器、物联网、大数据、云计算等运用，研究开展设施农业机器人-叶菜全程数字化应用、智能感知-端侧精准执行、数据融合快速响应-边缘自治, 智能决策模型-云上智算，满足大型连栋温室设施农机装备的数字化、智能化需求；研究康复/医疗机器人机构学、柔顺物理人机交互、轨迹规划控制与导航定位技术，满足临床对骨畸形矫治、骨折复位与康复训练的自动化需求。

该方向研究团队所研制全国产重载高刚度机器人本体首次采用双RV 减速机设计，全面提升串联机器人刚度，从多方面保证机器人末端控制精度，性能指标优于国内外同类产品；该成果在我国空间站辐射器、新型运载火箭和大型飞机长桁等典型样件中进行了应用验证；通过引入被动关节、刚柔耦合机构设计、柔顺交互控制算法等方面的创新，突破康复机器人的人机相容性和柔顺性难题，目前已进行了临床试验。在智能农机装备领域，承担“国家重点研发计划”、“国家自然科学基金”、“科技部创新方法专项”等课题三十余项，所研成果 “叶菜工厂化高效种植智能装备系统研发及产业化应用”获得2023年度中国商业联合会科学技术奖一等奖。

人才培养质量

学位点始终注重产学研用结合，与航天科技、中航工业、京城控股等企业签署了全面合作协议，为实现学生工程实践能力提供了坚实的支撑。在智能机器人领域，本申请点与企业大力开展科研合作的同时，积极探索研究生创新创业实训基地的建设与开发，旨在实现理论研究与实践能力的结合。以北京智同工大智能传动技术研究院为例，通过本申请点科研团队与企业的合作，不仅支撑了性能优良RV减速器产品相继问世，也为研究生培养提供丰富的项目和平台支撑，相关研究技术企业三年股权融资合计完成交割6亿余元，促进了技术研究产、学、研、用一体化步伐，良好地支持了北京市机器人精密减速器开发与制造领域高端人才的培养。截止目前，本申请点已于30余家企业签订产学研基地共建协议；引进企业专家担任产业导师200余人。具有丰富的产教融合的经验与坚实的平台支持。

学位点始终坚持以国家与首都的战略发展规划为导向，以服务新时代经济社会发展开展科学研究与人才培养工作。本申请点科研团队提出了工业机器人RV减速器主动设计理论与方法，在RV减速器齿廓修形设计、制造工艺及精密快速检测等关键技术取得重大突破。研发出的RV减速器性能指标与进口主流产品相当，通过成果转化实现了工业机器人RV减速器规模化、产业化，产品使用覆盖率已达90%，基本实现国内主流机器人企业全覆盖，打破了国外产品的垄断，解决了我国在该领域的卡脖子问题。同时，本申请点研发的智能焊接成套装备，成功应用于我国载人航天工程的神舟、天宫、天舟系列等航天器，保证了我国空间站、新型运载火箭等国家重大工程项目关键构件焊接制造的顺利实施。本申请点研发的全流程智能种植装备，突破了智能传感器、种植作业机器人等关键技术，获得“2020年中国智能制造十大进展”，实现农村一二三产业融合发展，获得良好经济与社会效益。

项目及奖励

2019年以来，获得国家重点研发计划、国家自然科学基金等纵向项目累计100项，累计批准经费超过1.18亿元，其中重点研发计划15项、国家重大科研仪器研制项目1项、重大研究计划重点支持项目1项、优青项目1项、联合基金项目2项、重点项目1项、面上项目45项、青年基金项目31项。获国家及省部级科研奖励10余项，牵头获2015年国家科技进步二等奖、北京市科学技术进步一等奖2项、北京市科学技术发明一等奖1项、天津市科学技术进步一等奖1项、广东省科学技术进步一等奖1项、高等学校科学研究优秀成果一等奖2项、国防科学技术进步一等奖1项、中国标准创新贡献一等奖1项等多项省部级以上奖励。横向项目累计合同经费2.53亿元，为我国机器人制造、航空航天、船舶工业、汽车工业、石油化工等领域卡脖子技术需求提供了强大技术支撑。

国际交流

无。

就业情况

无。

联系方式

学位点所在二级单位的公众号、二级单位官网网址

机械与能源工程学院

网址：https://jxny.bjut.edu.cn/

学位点联系人：刘凯