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尚伟伟 教授
邮箱: wwshang@ustc.edu.cn
电话: (86)551-63601507
办公室: 科大西区电二楼210
地址: 安徽省合肥市中国科学技术大学自动化系


[个人简介] [研究方向] [代表性论文] [科研项目] [教学] [学会任职]

I. 个人简介


 
     尚伟伟,男,博士,教授,博士生导师。2008年6月毕业于中国科学技术大学,获工学博士学位。 2008年6月至2010年6月在中国科学技 术大学从事博士后研究工作。2010年6月起任中国科学技术大学自动化系副教授。 2013年12月至2014年12月在加拿大阿尔伯塔大学计算 科学系做访问研究。2025年1月起任中国科学技术大学自动化系教授。 担任中国自动化学会机器人智能专业委员会委员、中国仪器仪表学会 智能车与机器人分会委员、中国自动化学会制造技术专业委员会委员、中国指挥与控制学会智能控制与系统专委会、中国自动化学会青年工作 委员会委员、IEEE-RAS神经机器人系统技术委员会委员、IEEE Senior Member,中文期刊《制造业自动化》青年编委。入选中科院年 度团队、中科院青促会优秀会员、安徽省杰青、安徽省教坛新秀,获得海外校友基金会"优秀教学奖"和王宽诚育才奖。
     研究方向为机器人与人工智能,主要涉及机器人化学家、移动操作机器人、双臂协作机器人、绳索牵引并联机器人、工业机器人、机器人自 主学习、AI for Science等。近年来,主持国家自然科学基金(重点、面上、青年)5项,中科院重大项目课题2项,省部级科研项目 和企业委托攻关项目近20项,发表Nature Synthesis、National Science Review、IEEE TRO、IEEE/ASME TMECH等权威 期刊论文50余篇,出版专著1部,申请国家发明专利50余项。先后获得中国机器人学术年会最佳海报奖、国际会议IEEE-ICARM先进机器 人最佳论文奖、国际会议IEEE-ROBIO T. J. Tarn最佳论文提名奖、国际会议IEEE-ICIA最佳论文提名奖等。
 

II. 研究方向


 
   
机器人化学家

      随着人工智能技术的高速发展,人工智能驱动的研究范式在数学、物理、化学、生命等自然科学领域 初显威力(AI for Science)。本实验室致力于科研领域的智能机器人研究,打造了国际领先的机器化学家平台,研制出单臂移动操作机器人和 双臂移动操作机器人,通过多模态感知实现了复杂环境的高精度定位建图和场景理解,通过视觉引导和力觉反馈实现了化学器皿和仪器的仿人灵巧操 作,通过智能调度算法实现了多个机器人与多个自动化工作站的协同控制,完成了大规模化学实验的全自主、智能化和精准化运行。研究成果多次获 新华社、中央电视台等中央媒体报道。 [ Demo1 ]

 
   
柔性协作机器人

      人类的手臂和手经历了数百万年的不断进化,具备独特的骨骼、肌肉、肌腱等柔性结构,以及手臂和手之间高度一体化的感知、驱动和控制能 力,展现出低惯量、变刚度、高负载自重比、灵巧操作等巨大优势,成为柔性机器人结构和功能的最佳模仿对象。本实验室探索了柔性机器人的仿肌 腱驱动机制,研究了绳牵引的肩、肘、腕、指关节结构和模型,突破了仿人手臂和手一体化驱动和控制关键技术,研制出具备双臂14-DOF和双手 40-DOF的全绳牵引柔性机器人,构建了视觉-语言融合的技能迁移策略,实现了结构柔性仿生和系统智能学习的深度融合。 [ Demo2 ]

 
   
绳索机器人

     绳索机器人是一种采用柔性绳索代替刚性连杆、牵引动平台运动的新型机器人,具有大空间、高速度的 巨大优势,在高速摄影、飞机风洞试验、大空间装配、天文观测、医疗康复等领域起着无法替代的作用。我国的大科学工程项目——500米口径球 面射电望远镜(FAST工程——http://fast.bao.ac.cn/ ),其馈源支撑系统采用的就是绳索机器人。本实验室在四项国家自然科学基金项 目的资助下,研究了绳索机器人的优化设计、动力学建模、 轨迹规划、先进控制和视觉伺服问题,建成了国内首台8-6结构的绳索机器人、国际 首台4-3可重构的绳索机器人,以及机械臂-绳索机器人 复合系统。我们的研究结果: [ Demo3 ] [ Demo4 ]

 
   
工业机器人

     工业机器人是机器人研究和应用的基础方向,也是智能制造的重要支撑设备。本实验室基于高精度激光测量,解决了大型工业机器人的 运动学参数标定,并且实现了动力学模型的参数辨识及前馈动力学控制,大幅提升了工业机器人的控制精度。此外,面向智能制造领域, 基于视觉测量和动态轨迹规划方法,解决了复杂环境中目标物体的动态定位、动态避障和动态抓取,实现了工业机器人在复杂动态环境中 的智能抓取操作。目前,正在开展新一代智能工业机器人的迭代学习控制和整机性能优化研究。

 
   
智能消防机器人

      消防机器人可以被遥控进入极端危险的火场作业,从而保证消防员的人身安全;或是用于火警的快速响应,在火情较小时自主进行 灭火控制。随着机器人技术的发展,智能的、自主的消防机器人是未来发展趋势。本实验室与国网安徽省电力有限公司合作,研发了变电 站全自主智能消防机器人系统,研制了搭载大容量灭火装置的智能消防机器人软硬件平台,攻克了大空间、复杂环境的SLAM、动态避障 和火焰实时跟踪技术,实现了智能消防机器人与变电站现有消防系统的联动控制,有效完成了特高压变电站的消防灭火任务。

 
   
并联机器人

      并联机器人是指末端执行器与动平台之间具有多条运动链的特种机器人,具有高速度、高精度和大负载能力等突出优点,在 精密运动平台、高档数控机床和飞行模拟器等领域有着非常重要的应用。同时,封闭的运动链结构使得并联机器人的运动学和动力 学非常复杂,其运动控制问题更是令机器人学领域的研究者望而却步。本实验室历经十年的研究,攻克了并联机器人的运动学自标 定、动力学最优辨识、摩擦力非线性补偿、非线性PD型控制、非线性自适应控制、加速度反馈控制和动力学协调控制等关键问题, 建立了系统性的理论框架和实验方案。

 

自主研制/购置的机器人平台

      
         
         
         
 

III. 代表性论文


 
[37] Q. Zhu, Y. Huang, D. Zhou, L. Zhao, L. Guo, R. Yang, Z. Sun, M. Luo, F. Zhang, H. Xiao, X. Tang, X. Zhang, T. Song, X. Li, B. Chong, J. Zhou, Y. Zhang, B. Zhang, J. Cao, G. Zhang, S. Wang, G. Ye, W. Zhang, H. Zhao, S. Cong, H. Li, L. Ling, Z. Zhang, W. W. Shang*, J. Jiang*, Y. Luo*, Automated synthesis of oxygen-producing catalysts from Martian meteorites by a robotic AI chemist, Nature Synthesis, Vol. 3, pp. 319–328, Mar. 2024.
[36] J. Zhou, M. Luo, L. Chen*, Q. Zhu, S. Jiang, F. Zhang*, W. W. Shang*, J. Jiang*, A multi-robot-multi-task scheduling system for autonomous chemistry laboratories, Digital Discovery, vol. 4, no. 3, pp. 636–652, Mar. 2025.
[35] T. Song, M. Luo, X. Zhang, L. Chen*, Y. Huang, J. Cao, Q. Zhu, D. Liu, B. Zhang, G. Zou, G. Zhang, F. Zhang*, W. W. Shang*, Y. Fu*, J. Jiang*, Y. Luo*, A multiagent-driven robotic AI chemist enabling autonomous chemical research on demand, Journal of the American Chemical Society, doi.org/10.1021/jacs.4c17738.
[34] B. Zhang, Z. Li, X. Wang, W. W. Shang*, X. Gao, Y. Ma, R. Yao, H. Li, J. Yin, Q. Yang, Q. Li, Trajectory planning of radio source tracking for the new feed cabin mechanism in FAST, IEEE Trans. Control System Technology, 10.1109/TCST.2025.3534531.
[33] C Chaoxia, W. W. Shang*, J. Zhou, Z. Yang, F. Zhang, Sim-to-real transfer of automatic extinguishing strategy for firefighting robots, IEEE Robotics and Automation Letters, vol. 10, no. 1, pp. 1-8, Jan. 2025.
[32] X. Zhang, F. Zhang, X. Tang, Q. Zhu, L. Zhao, H. Xiao, S. Cong, J. Jiang, W. W. Shang*, Pose estimation of instruments for automatic chemical laboratories using multi-level template matching, IEEE Trans. Automation Science and Engineering, vol. 22, 6327-6339, 2025.
[31] Z. H. Li, W. W. Shang*, B. Zhang, Hybrid impedance control of cable-driven parallel robots using adaptive friction compensation, IEEE Trans. Industrial Electronics, vol. 72, no. 1, pp. 703-713, Jan. 2025.
[30] S. X. Pang, W. W. Shang*, S. Q. Dai, J. Deng, F. Zhang, B. Zhang, S. Cong, Stiffness optimization of cable-driven humanoid manipulators, IEEE/ASME Trans. Mechatronics, vol. 29, no. 6, pp. 4168-4178, Dec. 2024.
[29] X. Li, W. W. Shang*, S. Cong, Offline reinforcement learning of robotic control using deep kinematics and dynamics, IEEE/ASME Trans. Mechatronics, vol. 29, no. 4, pp. 2428-2439, Aug. 2024.
[28] B. Zhang, W. W. Shang*, X. Gao, Z. Li, X. Wang, Y. Ma, F. Zhang, R. Yao, H. Li, J. Yin, Q. Yang, Q. Li, “Synthetic design and analysis of the new feed cabin mechanism in Five-hundred- meter Aperture Spherical radio Telescope (FAST),” Mechanism and Machine Theory, 2024, 192: 105507.
[27] X. Tang, W. W. Shang*, J. Hu, F. Zhang, X. Zhang, “Error state probability based compliance control for peg-in-hole assembly,” IEEE Trans. Automation Science and Engineering, vol. 21, no. 4, pp. 6141-6151, Oct. 2024.
[26] B. Zhang, W. W. Shang*, B. Deng, S. Cong, Z. Li, “High-precision adaptive control of cable-driven parallel robots with convergence guarantee,” IEEE Trans. Industrial Electronics, vol. 71, no. 7, pp. 7370-7380, Jul. 2024.
[25] X Wang, B. Zhang, W. W. Shang*, S Cong, “Optimal reconfiguration planning of a 3-DOF point-mass cable-driven parallel robot,” IEEE Trans. Industrial Electronics, vol. 71, no. 3, pp. 2672-2682, Mar. 2024.
[24] C. Y. Chaoxia, W. W. Shang*, S. Cong. “Weakly aligned multimodal flame detection for fire-fighting robots,” IEEE Trans. Industrial Informatics, vol. 19, no. 3, pp. 2866-2875, Mar. 2023.
[23] X. Y. Wang, B. Zhang, W. W. Shang, F. Zhang, S. Cong. “Constrained path planning for reconfiguration of cable-driven parallel robots,” IEEE/ASME Tran. Mechatronics, DOI:10.1109/TMECH.2023.3234569, early access, 2023.
[22] B. Zhang, B. B. Deng, X. Y. Gao, W. W. Shang*, S. Cong. “Design and implementation of fast terminal sliding mode control with synchronization error for cable-driven parallel robots,” Mechanism and Machine Theory, 2023, 182: 105228.
[21] Q. Zhu, F. Zhang, Y. Huang, H.Y. Xiao, L.Y. Zhao, X.C. Zhang, T. Song, X.S. Tang, X. Li, G. He, B.C. Chong, J.Y. Zhou, Y.H. Zhang, B.C. Zhang, J.Q. Cao, M. Luo, S. Wang, G.L. Ye, W.J. Zhang, X. Chen, S. Cong, D.L. Zhou, H.R. Li, J.L. Li, G. Zou, W. W. Shang*, J. Jiang, Y. Luo. “An all-round AI-Chemist with scientific mind,” National Science Review, Vol. 9, no. 10, nwac190, Oct. 2022.
[20] B. Zhang, W. W. Shang*, S. Cong, and Z. Li. “Dual-loop dynamic control of cable-driven parallel robots without on-line tension distribution,” IEEE Trans. Systems, Man and Cybernetics: Systems, vol. 52, no. 10, pp. 6555-6568, Oct. 2022.
[19] W. W. Shang*, F. J. Song, Z. Z. Zhao, H. Gao, S. Cong, and Z. Li. “Deep learning method for grasping novel objects using dexterous hands,” IEEE Trans. Cybernetics, vol. 52, no. 5, pp. 2750-2762, May. 2022.
[18] S. X. Pang, W. W. Shang*, F. Zhang, B. Zhang, and S. Cong. “Design and stiffness analysis of a novel 7-DOF cable-driven manipulator,” IEEE Robotics and Automation Letter, vol. 7, no. 2, pp. 2811-2818, Apr. 2022.
[17] B. Zhang, W. W. Shang*, S. Cong, and Z. Li. “Coordinated dynamic control in the task space for redundantly actuated cable-driven parallel robots,” IEEE/ASME Trans. Mechatronics , vol. 26, no. 5, 2396-2407, Oct. 2021.
[16] Q. C. Yu, W. W. Shang*, Z. Z. Zhao, S. Cong, and Z. Li. “Robotic grasping of unknown objects using novel multilevel convolutional neural networks: from parallel gripper to dexterous hand,” IEEE Trans. Automation Science and Engineering, vol. 18, no. 4, pp. 1730-1741, Oct. 2021.
[15] H. Ji, W. W. Shang*, and S. Cong. “Adaptive synchronization control of cable-driven parallel robots with uncertain kinematics and dynamics,” IEEE Trans. Industrial Electronics, vol. 68, no. 9, pp. 8444-8454, Sept. 2021.
[14] F. Xie, W. W. Shang*, B. Zhang, S. Cong, and Z. Li, “High-precision trajectory tracking control of cable-driven parallel robots using robust synchronization,” IEEE Trans. Industrial Informatics, vol. 17, no. 4, pp. 2488-2499, Apr. 2021.
[13] W. W. Shang*, B. Zhang, S. Cong, and Y. J. Lou, “Dual-space adaptive synchronization control of redundantly-actuated cable-driven parallel robots,” Mechanism and Machine Theory, vol. 152, art. 103954, pp. 1-19, Oct. 2020.
[12] W. W. Shang*, F. Xie, B. Zhang, S. Cong, and Z. Li, “Adaptive cross-coupled control of cable-driven parallel robots with model uncertainties,” IEEE Robotics and Automation Letters, vol. 5, no. 3, 4110-4117, Jul. 2020.
[11] H. Y. Jia, W. W. Shang*, F. Xie, B. Zhang, and S. Cong, “Second-order sliding-mode based synchronization control of cable-driven parallel robots,” IEEE /ASME Trans. Mechatronics, vol. 25, no. 1, pp. 383-394, Feb. 2020.
[10] W. W. Shang*, B. Y. Zhang, B. Zhang, F. Zhang, and S. Cong, “Synchronization control in the cable space for cable-driven parallel robots,” IEEE Trans. Industrial Electronics, vol. 66, no. 6, pp. 4544-4554, Jun. 2019.
[9] N. Zhang, W. W. Shang*, and S. Cong, “Design of general dynamically-feasible trajectories for a spatial 3-DoF cable-suspended parallel robot,” Mechanism and Machine Theory, vol. 122, pp. 177-196, Apr. 2018.
[8] N. Zhang, W. W. Shang*, S. Cong. “Geometry-based trajectory planning of a 3-3 cable-suspended parallel robot,” IEEE Trans. Robotics, 2017, 33(2): 484-491.
[7] N. Zhang, W. W. Shang*. “Dynamic trajectory planning of a 3-DOF under-constrained cable-driven parallel robot,” Mechanism and Machine Theory, 2016, 98: 21-35.
[6] W. W. Shang*, S. Cong. “Motion control of parallel manipulators using acceleration feedback,” IEEE Trans. Control Systems Technology, 2014, 22(1), 314-321.
[5] W. W. Shang*, S. Cong, Y Ge. “Coordination motion control in the task space for parallel manipulators with actuation redundancy,” IEEE Trans. Automation Science and Engineering, 2013, 10(3): 665-673.
[4] W. W. Shang*, S. Cong, Y. X. Zhang, Y. Y. Liang. “Active joint synchronization control for a 2-DOF redundantly actuated parallel manipulator,” IEEE Trans. Control Systems Technology, 2009, 17(2): 416-423.
[3] B. Zhang, W. W. Shang*, and S. Cong, “Optimal RRT* planning and synchronous control of cable-driven parallel robots,” IEEE International Conference on Advanced Robotics and Mechatronics, Singapore, Jul. 18-20, 2018, pp. 95-100. (Best Paper Award in Advanced Robotics)
[2] Q. C. Yu, W. W. Shang*, Z. Z. Zhao, S. Cong, and Y. J. Lou, “Robotic grasping of novel objects from RGB-D Images by using multi-level convolutional neural networks,” IEEE International Conference on Information and Automation, Fujian, China, Aug.11-14, 2018, pp. 341-346. (Best Paper Finalist)
[1] K. Liu and W. W. Shang*, “Learning probabilistic representation of shape recognition from volumetric grid,” IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics, Macau, China, Dec. 5-8, 2017, pp. 700-705. (T. J. Tarn Best Paper in Robotics Finalist)

IV. 科研项目


  • 国家自然科学基金联合基金重点项目:No. U22A2056,2023.01-2026.12
  • 国家自然科学基金:No. 62173316,2022.01-2025.12
  • 国家自然科学基金:No.51675501,2017.01-2020.12
  • 国家自然科学基金:No.51275500,2013.01-2016.12
  • 国家自然科学基金:No.50905172,2010.01-2012.12
  • 中科院先导专项课题:No.XDB0450302,2023.09-2028.08
  • 安徽省杰出青年基金:No.2108085J32,2021.01-2023.12
  • 中国科学院青年创新促进会人才计划:2017.01-2019.12
  • 中国科学院青年创新促进会人才计划:2012.01-2015.12
  • 国家电网安徽省电力公司项目:2021.01-2022.12
  • 国家电网安徽省电力公司项目:2019.01-2020.12
  • 中国科学技术大学青年创新基金:2010.01-2011.12
  • 安徽省自然科学基金:No.090412040,2009.01-2010.12

V. 教学


VI. 学会任职


  • 中国科学院青年创新促进会优秀会员
  • 中国自动化学会制造技术专业委员会委员
  • 中国自动化学会青年工作委员会委员
  • 中国自动化学会机器人智能专业委员会委员
  • 中国机械工程学会高级会员
  • IEEE Senior Member
  • IEEE Robotics and Automation Society Member