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瑞士联邦理工学院Zürich ETH
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  • 提供配置文件

  • 我们在产品设计和自主系统两个领域开展研究项目。要了解更多关于我们的项目，您可以通过当前和已完成项目的字母顺序列表访问单个项目说明，或者查看按研究主题排序的两个项目列表。

产品组合

  • 当前的项目

  • 认知系统的贝叶斯方法

  • 当代机器人和其他认知人工制品还没有准备好在复杂的现实世界环境中自主操作。创建认知情境系统失败的主要原因之一是难以处理不完整的知识和不确定性。

    通过从包括人类在内的哺乳动物的大脑中获得灵感，BACS项目将研究和应用贝叶斯模型和方法，以开发可以在现实世界环境中执行复杂任务的人工认知系统。贝叶斯方法将被用于在一个连贯的框架内模拟不同层次的大脑功能，从神经功能到复杂的行为。贝叶斯模型将根据大鼠和人类的神经生理学数据以及对人类的心理物理实验进行验证和调整。贝叶斯方法还将用于开发四个人工认知系统，涉及:
    • 自主和半自主导航
    • 环境的多模态感知和重建
    • 语义面部运动跟踪
    • 人体动作识别与行为分析

    所进行的研究将产生一致的贝叶斯框架，为复杂的现实世界情况下的概率推理提供增强的工具。性能将通过其应用于驾驶员辅助系统和3D地图来展示，这两者都是非常复杂的现实世界任务。

  • blue-c二世

  • blue-c II是ETH与CAAD、CGL、CVG、IWF研究院合作的一个项目。
    blue-c-II的重点是研究和开发协作环境和多模态采集的基本方法，与大型复杂物理环境的交互以及数据的使用。

    在该研究所内，将研究“数据处理”，以支持“虚拟项目室”内共址和远程团队合作的协作过程。因此，它侧重于数据处理，以便详细说明、收集、共享和与数据交互。该项目的最终目标是通过应用眼对眼视频会议和基于视频的交互等新的通信技术，提高协作和跨学科产品设计过程的效率和有效性。

  • COGNIRON(认知机器人伴侣;2004 - 07)

      • 项目描述
        该项目的总体目标是研究具身机器人在以人为中心的环境中的感知、表征、推理和学习能力。该项目开发了建造这种认知机器人的方法和技术，能够以开放式的方式进化和发展与人类密切互动的能力。

        预期结果是基本方法、算法和架构及其集成，以及在不同环境和情况下对具身机器人系统进行长期实验和科学评估。

        本研究的重点是开发一种机器人，其最终任务是作为人类日常生活中的伴侣为人类服务。机器人不仅被认为是一种现成的设备，而且是一种人工生物，它在不断获得新知识和技能的过程中不断提高自己的能力。

        除了感知、移动和行动的必要功能外，这样的机器人还将表现出认知能力，使其能够集中注意力，理解环境的空间和动态结构，并与之互动，表现出社会行为，并根据上下文在适当的抽象水平上与其他智能体和人类进行交流。

        这个人造生物的认知功能的设计，以及持续学习、训练和教育过程的研究和发展，在这个过程中，它将成熟为一个真正的伴侣，是该项目的中心研究主题。

        项目研究领域(空间认知与多模式情景感知)
        为了解决对具身系统如何实现感觉运动数据的概念化的理解，生成在典型家庭环境中导航和操作的计划和行动。概念形成被认为是广义的，即解释情况的能力，即环境状态和环境组成部分之间的关系是静态的或随着时间的推移而变化的。机器人可以观察这些状态，也可以成为进化行动本身的一部分。

        机器人将使用不同的传感方式，也可以采取行动，以提高其对情况的理解或消除其解释的歧义。

      • (学分:LAAS-CNRS)
      • (学分:LAAS-CNRS)

  • 四足动物的动态运动

      • 该项目旨在设计和建造一种节能的四足机器人，能够进行各种动态运动，包括快速行走、小跑、跳跃和疾驰。主要的重点是生产一个实际的机械原型。原型和相关的控制策略将被开发，以最大限度地提高动态性能，同时最小化能源消耗。特别是，为了使系统尽可能节能，我们打算利用自然或被动动力学的方式，这些方式已经成为以往重要研究的焦点，并在双足机器人中表现出了有效性。将被动动力学的概念推广到四足机器人，更重要的是，这样一个系统的实际实现，迄今为止很少受到其他研究人员的关注。项目主要包括:
        • 开发仿真能力，以帮助设计计算和评估控制器性能。
        • 开发一种全新的控制策略，将被动动力学的优势特性融入到带有无差拍姿态反馈的最优控制器中。
        • 设计、制造和测试机械原型，以评估控制器的稳定性、鲁棒性和性能。

  • 天外火星

  • 在不平坦的地形上，自动驾驶汽车需要依靠高效的悬挂机制，以通过不同类型的障碍，同时消耗尽可能少的能量来增加自动驾驶的时间。对全地形机器人的需求越来越大，特别是在人类无法到达或人类任务风险太高的地方，例如太空探索或在非结构化、危险或污染环境中的操作。

    ASL参与了Exomars项目的各个阶段，其合作者的工作总结在以下部分:

    前期研究A阶段
    很快……

    前期研究B1阶段
    在可能的悬挂机制候选人之间进行权衡。它涉及到RCL-C, RCL-E和CRAB。为了在同等的基础上测试它们，它们的重量、占地面积和车轮都是相同的。这是通过模块化结构实现的。测试是在定义明确的障碍上进行的(如台阶等)，为所有候选人提供了平等的测试条件。

    阶段B1
    ASL首先负责实现“面包板”探测器的低级控制算法。软件是在LEON2微处理器上使用RTEMS实现的。
    ASL在B1阶段的第二项活动是在Oerlikon空间设施中使用面包板进行测试活动。这在媒体上得到了相当大的反响，如下所示。

  • GTT

      • 快速攀爬机器人，适用于由薄金属片制成的环境
        这个项目最初的目的是对海外船舶的油箱进行检查。这些昂贵的油罐必须定期检查是否有泄漏。为了做到这一点，氦气从后面插入，一个嗅探探头必须被带到油箱的每一个地方，以发现泄漏。目前使用系绳飞艇的方法太慢且不精确。因此，我们的目标是用附着在地面上的爬行机器人进入这些区域。由于以下限制，无法使用最先进的攀爬机器人:
        • 允许质量低，需要高速度吸盘是不可能的，磁轮似乎是唯一有希望的解决方案
        • 薄板材料磁力受地下饱和度的限制
        • 困难的障碍需要机制来推动车轮越过障碍

        我们现在开发了一种新的检测系统，可以解决这一应用中的所有挑战。该系统的主要创新思想是

        • 分离成两个机器人:一个具有高过障碍能力的大型机器人携带另一个机器人越过障碍。第二种机器人非常简单，重量轻，速度快，可以在脆弱的表面上行驶。
        • 专为薄表面优化的磁轮
        • 主动结构，允许通过山脊类型的障碍

        实际结果是对整个系统进行了详细的机器人设计和小型机器人的原型，但该项目暂时处于待机状态。

  • IM2

  • 不通过手动控制机器，而仅仅通过“思考”(即人类主体的大脑活动)来控制机器的想法一直让人类着迷，在过去十年左右的时间里，计算机科学、神经科学和生物医学工程交叉路口的研究人员已经开始开发脑机接口(BMI)的第一个原型。因此，研究人员已经能够训练在大脑中植入数十个微电极的猴子来控制机械臂。在他们这边，人类实验对象已经展示了使用非侵入性脑电图记录在房屋模型中驾驶移动机器人在房间之间移动的可能性。

    尽管这些有前景的初步成果吸引了世界各地越来越多的研究实验室的大量关注，但大多数正在探索的问题都与“增强通信”有关，在这种情况下，快速决策并不重要，因为它是机器人设备和神经假体的实时控制。后一种应用对BMI来说是最具挑战性的，这也是这个项目的目标。特别是，我们将探索基于与运动任务相关的非侵入性大脑活动的移动机器人的心理遥操作(即，受试者想象他们身体的自然运动，转化为机器人的类似动作)和多种反馈模式(视觉、听觉、触觉和前庭)。

  • 基于知识的定制服务

      • 解决的问题
        为了追求日益增长的灵活性和竞争力的需求，制造机器变得越来越复杂。因此，这些机器执行的任务也变得复杂起来。机器性能与相关工艺参数之间的更大的集成也成为制造机器用户难以掌握和控制的关键要求。因此，任务规划、维护、配置、培训……也变得复杂，需要新的能力和对工艺参数、机器性能及其相互作用的更广泛的知识。

        项目简介
        项目目标是促进能够提供“KoBaS服务”的中小企业网络，其中服务是基于知识的定制解决方案，由于在项目中研究和实现的方法和工具，针对特定机器开发，将在以下几个方面提高机器性能:
        • 基于低成本虚拟现实的人机界面
        • 基于知识系统的机器任务编程
        • 创新的三维定制环境中的机器任务仿真
        • 实时分析服务，用于评估所生产项目的质量
        • 机器配置支持和机电一体化
        • 具有自主决策和学习能力的先进机器维护
        • 基于虚拟现实技术的机器训练
        • 机器管理功能

        KoBaS联盟由27个国际合作伙伴组成，来自10个不同的欧洲国家和中国，包括17个中小企业，2个行业和8个RTD表演者。苏黎世联邦理工学院的ASL负责“机器配置支持和机电一体化”服务。

  • 磁轮:具有高机动性的紧凑磁轮检测机器人

      • 动机
        用小型移动机器人检测复杂环境
        1. 内径范围广:从200mm(最大。机器人空间外壳)可达700mm。
        2. 局部突兀内径变化，可达50mm: 90°凸或凹障碍。
        3. 障碍的复杂排列和顺序:三重台阶或间隙。
        4. 任何倾斜都可以遇到:攀爬能力是必需的。
        5. 在狭窄的位置机动，并在圆周路径上旅行。



        机器人的概念

    • 带升降器/稳定器臂的车轮单元
    • 机器人在平面上
    • 曲面上的机器人

  • muFly

      • 自主微型飞行机器人结合了各种各样的技术挑战，因此是领先的微/纳米技术及其与信息技术的集成，以实现完全可操作的智能微系统的绝佳展示。因此，该项目提出开发和实施第一架在尺寸和重量上与小鸟相当的全自动微型直升机。该项目的主要挑战包括电源、传感器、执行器、导航和直升机设计的创新概念，以及将它们集成到一个非常紧凑的系统中。设想中的全自动微型直升机重量不到30克，直径只有10厘米。该项目应在以下方面开发和展示创新方法和技术:
        1. 自主微型飞行器系统级设计与优化，
        2. 组件的多功能使用(相机和距离传感器的集成，电池兼作结构元件，或用于陀螺仪稳定的螺旋桨)
        3. “智能”微型惯性传感器和极性像素排列全向视觉传感器的设计
        4. 小型举办的,
        5. 具有增强功率重量比的微型压电驱动器，以及
        6. 控制和导航概念，可以应付有限的传感器和处理性能。

        最终的系统预计将应用于建筑物监控和大型室内区域，这些区域很难用轮子或腿进入，在其中执行救援任务
        自然灾害或恐怖袭击后的建筑，危险地区的监视，化学和核电站或公共场所的执法。由此产生的微型直升机将代表其大小的完全自主室内飞行机器人的首次演示，其成功实现将是集成微/纳米技术和微型飞行器的里程碑式成就。

  • robots@home

  • robots@home的目标是提供一个开放的移动平台，让机器人大规模进入每个人的家庭。
    创新将是:
    1. 一个可扩展的，负担得起的平台，以响应四个行业合作伙伴的不同应用场景:口齿学，安全，食品配送和老年护理。
    2. 嵌入式感知系统提供多模态传感器数据，用于学习和绘制房间，并对家具的主要物品进行分类。
    3. 一种安全可靠的导航方法，最终为各地家庭使用该平台奠定了基础。该系统在四个家庭和一个大型家具商店(如宜家)进行了测试。开发人员和非专业人员将带领机器人四处参观，指示房间和家具，然后通过命令它走到冰箱或餐桌前来测试它的能力。

    场景驱动方法的灵感来自于最近在认知科学、神经科学和动物导航方面的工作:一个包含拓扑、度量和语义信息的分层认知地图。它建立在新开发的可靠嵌入式立体视觉系统的结构特征上，并辅以飞行时间和声纳/红外传感器。这个解决方案将沿着三个逐步具有挑战性的里程碑发展，最终形成一个移动平台，该平台可以学习四个家庭，安全导航，并至少学习十件带注释的家具。

  • Sky-Sailor

  • 该项目的目标是设计和建造一架用于自主探索的太阳能微型飞机。这个系统被命名为Sky-Sailor，在导航和发电方面完全自主。它在机翼上安装了太阳能电池，从太阳中获取能量，为推进系统和控制电子设备供电，并将剩余的能量给电池充电。在晚上，唯一可用的能量来自电池，它放电缓慢
    直到第二天早上，新的循环开始。
    该项目于2004年开始，根据与欧洲航天局的合同，研究火星Solair飞机的可行性。从太阳能电池到螺旋桨，在能量链的各个元素的优化上做了大量的工作。实际原型机重2.4公斤，翼展3.2米。在夏季中午，216块硅太阳能电池能够提供高达90瓦的电力，而飞机在水平飞行时的功耗为16瓦。2008年6月，Sky-Sailor的目标达到。这架飞机连续自主飞行了27小时以上。这次874公里的飞行首次证明了仅使用太阳能就能在空中保持恒定高度，而不需要在夜晚前增加高度或热飙升的帮助。

  • SPARC

  • SPARC项目是欧洲通过将智能X-by-wire技术应用于车辆动力系统来改善一般交通安全的努力。在这个项目中，ETH的自主系统实验室参与了智能驾驶员辅助系统的开发，使车辆能够独立于驾驶员检测车道和其他交通参与者等环境特征，并制定策略以在特定环境中做出良好的反应。
    SPARC代表使用高级冗余控制的安全推进。SPARC的目标是在动力系统中使用智能x-by-wire技术，大幅提高重型货车的交通安全和效率。为了证明这一标准化概念，将开发一个可扩展的汽车软件/硬件平台，从重型货车到小型乘用车(sPC)都可以使用，并将其集成在其中。SPARC将提出一个开放系统架构的完整汽车概念，不同合作伙伴的软件功能可以轻松集成。将构建并评估该体系结构的两个验证工具。

  • 完成项目

  • 前端

  • 该项目的目标是为产品创新过程的前端开发综合方法。它是与toolpoint和ITEM, St. Gallen大学合作进行的。

  • I-Puls

  • I-Puls:创新能力的测量与发展

    该项目的目标是开发一种方法来衡量和提高瑞士中小企业的创新能力。该方法已与几个项目合作伙伴(Alcan, Mammut, Furrer-Jacot, Marquardt等)共同开发和应用。该方法由Web应用程序(www.ipi.ethz.ch)支持，因此允许记录整个过程。

    由cti资助的I-Puls项目于2007年完成。我们继续应用和改进I-Puls工具。

  • MPPro

  • 模块化产品族的变体管理

    如今，企业面临着日益增长的成本压力和日益增长的产品定制需求。这双重挑战的答案是使用模块化产品族进行有效的变体管理。这允许通过重用模块和通过特定于客户的模块配置进行定制来实现规模经济。虽然存在许多完善的方法来最初定义模块化产品族，但在市场阶段模块化产品族的变体管理还没有在研究中得到回答。

    然而，这个问题至关重要。许多公司经历，在模块化产品家族的市场阶段，越来越多的特殊产品被推向市场，其成本/销售价格比明显低于标准产品。结果，模块化产品家族作为一个整体变得越来越不赚钱。所需要的是在市场阶段支持模块化产品家族的变体管理的概念和工具。所需的概念和工具是在这个项目中开发的。

  • 跳过

  • 该项目的目标是改善瑞士中小企业的创新过程。由此产生的创新过程模型被记录在www.ipi.ethz.ch和Markus Bircher (2005): Die integrale producktinnovation。创新前端的模拟工具记录在Vera de Vries (2006): systemtheortischer Ansatz für die frühe Phase des product - innovationsprozesses中。