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項目成果/簡介:水下機器人作為一種高新技術(shù)手段在海洋開發(fā)和利用領(lǐng)域的重要性不亞于宇宙火箭在探索宇宙空間中的作用。它可以代替人類完成復(fù)雜海洋環(huán)境，特別是深海異常環(huán)境（如地質(zhì)活動頻繁的熱液區(qū)）的環(huán)境探測、資源調(diào)查和開發(fā)等任務(wù)，因而具有十分廣闊的應(yīng)用前景和科研價值。“神龍?zhí)枴鄙詈Ｋ聶C器人（AUV）是一種具有高精度水下自主導(dǎo)航能力和多種海洋要素觀測能力的自主水下探測與運載平臺，可以實現(xiàn)深海復(fù)雜環(huán)境下大范圍、多尺度的精確自主導(dǎo)航以及大深度、大范圍、多參數(shù)、實時觀測，對解決深海大洋研究面臨的重大科學(xué)挑戰(zhàn)、支撐“透明海洋”工程建設(shè)具有重要的意義。該機器人可以完成1500m以內(nèi)的海底地形地貌測繪、自適應(yīng)多AUV組網(wǎng)觀測、多海洋環(huán)境參數(shù)綜合觀測、海底深海礦藏勘查、水下救援等，為突發(fā)海洋事件應(yīng)急處理、深海大洋高機動性實時觀測、水下目標(biāo)探測及預(yù)警等提供了重要設(shè)備支撐。項目階段:工業(yè)化生產(chǎn)階段效益分析:“神龍?zhí)枴鄙詈Ｋ聶C器人搭載自主研發(fā)的基于聲納和水下視覺的高精度組合導(dǎo)航系統(tǒng)，可以克服單一導(dǎo)航系統(tǒng)的不足，充分發(fā)揮聲學(xué)導(dǎo)航、視覺和結(jié)構(gòu)光導(dǎo)航系統(tǒng)各自的優(yōu)勢，為AUV向更廣闊、更長程、更復(fù)雜的工作海域發(fā)展提供有力的保障，對AUV使用成本的降低和產(chǎn)業(yè)化起到極大的推動作用。“神龍?zhí)枴鄙詈Ｋ聶C器人可廣泛應(yīng)用于海底基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、水下考古、深海礦藏勘查，深海環(huán)境考察、海洋工程等領(lǐng)域，應(yīng)用前景十分廣闊，而且經(jīng)濟(jì)效益顯著。與駐青的青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實驗室、青島海洋地質(zhì)研究所、海軍潛艇學(xué)院開展合作，現(xiàn)階段處在項目支持的前期研究中。與外地的合作單位有：中船重工集團(tuán)，國家海洋局等單位。知識產(chǎn)權(quán)類型:發(fā)明專利 、 軟件著作權(quán)知識產(chǎn)權(quán)編號:ZL201010534188.X技術(shù)成熟度:可以量產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)程度:達(dá)到國際先進(jìn)水平成果獲得方式:獨立研究獲得政府支持情況:無獲得經(jīng)費:400.00萬元

項目簡介： 當(dāng)前，我們面臨資源約束趨緊、環(huán)境污染嚴(yán)重、生態(tài)系統(tǒng)退化的 嚴(yán)峻形勢，將新一代信息技術(shù)，包括云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、機 器人、虛擬現(xiàn)實與可視化等技術(shù)應(yīng)用于生態(tài)與自然環(huán)境智能監(jiān)測，對 于建設(shè)生態(tài)文明，保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要的意義。 以多旋翼無人機、自主全地形車、遙觀測機器人生態(tài)智能監(jiān)測站 等機器人平臺為載體，針對野外廣域動態(tài)環(huán)境下大氣、土壤、水資源、 生物多樣性等生態(tài)與自然環(huán)境要素，進(jìn)行立體化、網(wǎng)格化、智能化實時監(jiān)測技術(shù)研究。本報告將介紹基于信息物理系統(tǒng)的智能化立體生態(tài) 監(jiān)測體系設(shè)計，智能無人平臺環(huán)境感知、覆蓋、更新與重建，基于視 覺的動態(tài)目標(biāo)檢測、跟蹤與識別技術(shù)。 應(yīng)用前景分析 通過該項研究成果轉(zhuǎn)化與推廣，可有效提升生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)采 集及分析標(biāo)校能力，逐步實現(xiàn)長期穩(wěn)定的自主化、網(wǎng)絡(luò)化業(yè)務(wù)運行， 為我國進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)立體綜合監(jiān)測提供技術(shù)支撐。 

四軸搬運機器人是應(yīng)用于生產(chǎn)線上的四自由度關(guān)節(jié)型串聯(lián)機器人。本項目根據(jù)生產(chǎn)線的 工作要求確定機器人的各項基本技術(shù)指標(biāo)，為機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供依據(jù)。對于機器人的機械 結(jié)構(gòu)部分，基于模塊化的設(shè)計思想，進(jìn)行機器人本體的總體設(shè)計。將機器人的腰部、大小臂部 件、腕部設(shè)計成模塊的形式，可以根據(jù)實際要求，方便地設(shè)計出滿足不同載荷和運動范圍要求 的機器人產(chǎn)品，減少設(shè)計周期，降低制造成本，有利于批量生產(chǎn)。在材料選擇上，小臂和腕部 采用高強度鋁合金，體現(xiàn)質(zhì)量輕和易成型的要求。大臂采用組合焊件，用薄壁鋼板圍成空腔， 在保證強度和剛度的前提下，追求重量輕、加工周期短、用材少。基座采用鑄鐵，吸振和成型 性能好。在機器人的傳動和結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，體現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單、單元集成度高、系統(tǒng)優(yōu)化的現(xiàn)代設(shè) 計理念。 傳動應(yīng)保證傳動路線短，結(jié)構(gòu)緊湊。采用RV減速器，大減速比減速器安裝在傳動鏈的最 后一級，盡量縮小傳動間隙的影響。RV減速器是一種新型的二級封閉行星輪系，是在擺線針 輪傳動基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型傳動，而且其具有體積小、重量輕、傳動比范圍大、壽命 長、精度保持穩(wěn)定、效率高等優(yōu)點。根據(jù)機器人的結(jié)構(gòu)特點，建立了機器人的運動學(xué)數(shù)學(xué)模 型，對其運動方程進(jìn)行了推導(dǎo)，并分析了機器人的工作空間。建立了搬運機器人的雅可比矩 陣，反映了機器人末端執(zhí)行器的速度與各關(guān)節(jié)速度之間的映射關(guān)系，求解了各個關(guān)節(jié)的速度和 加速度變化情況。

自主移動消毒殺菌機器人，由西北工業(yè)大學(xué)18、19屆校友馬文科、安玉璽、汪志康等組成的團(tuán)隊研發(fā)。以服務(wù)機器人底盤為載體，針對環(huán)境物體表面和空氣進(jìn)行自主移動式消毒作業(yè)，打造全無人的智能消毒殺菌系統(tǒng)。自主移動消毒殺菌機器人現(xiàn)已完成樣機開發(fā)，已在深圳虛擬大學(xué)園投入使用，得到了虛擬大學(xué)園管理者管理方高度認(rèn)可。

（1）基于低成本RGB-D傳感器的平面抓取： ①　非規(guī)則物體的抓取位姿檢測 ②　并可泛化到未訓(xùn)練過的物體實例 （2）基于低成本RGB-D傳感器的全空間6自由度抓取： ①　散亂放置、非規(guī)則物體，可針對特定實例或物體類別 ②　無需特定物體模型 ③　支持UR5機器人或其它標(biāo)準(zhǔn)6軸工業(yè)機器人通信 （3）機器人柔順裝配：基于視覺/力控引導(dǎo)的插孔、層疊裝配。 （4）學(xué)習(xí)與人機協(xié)同功能：從人的視頻示范中學(xué)習(xí)任務(wù)與抓取姿態(tài)約束，針對人機協(xié)作裝配任務(wù)，從人的操作示范中學(xué)習(xí)并預(yù)測人的動作。

(1) 長時間魯棒定位與建圖：未知室內(nèi)外環(huán)境下激光雷達(dá)/視覺建圖，基于深度學(xué)習(xí)的跨時段場景識別克服天氣/季節(jié)/場景變化并修復(fù)運動對象干擾，分層路徑規(guī)劃實現(xiàn)高效率自主導(dǎo)航。 (2) 電力設(shè)備表計識別：基于圖像識別算法研發(fā)形成移動終端側(cè)的典型指針式表計自動讀數(shù)技術(shù)。 (3) 電網(wǎng)設(shè)備圖像部件級實例分割： ①　RGB-T自動標(biāo)注技術(shù)突破了制約設(shè)備樣本獲取難的共性瓶頸； ②　基于深度學(xué)習(xí)的實例分割技術(shù)攻克了背景復(fù)雜、目標(biāo)占比小和多目標(biāo)共現(xiàn)的電網(wǎng)設(shè)備部件級分割難題； ③　弱/半監(jiān)督學(xué)習(xí)技術(shù)提高了樣本利用率，大大降低標(biāo)注成本； ④　模型壓縮與加速技術(shù)使得基于深度學(xué)習(xí)的電力設(shè)備識別方法在低功耗移動終端側(cè)應(yīng)用成為可能。 (4) 設(shè)備圖像故障監(jiān)測：基于紅外/紫外/可見光的電力設(shè)備過熱、滲水、漏油、明火等典型故障檢測與故障報警，具備自定義通信報文與遠(yuǎn)程推送功能。

水下機器人作為一種高新技術(shù)手段在海洋開發(fā)和利用領(lǐng)域的重要性不亞于宇宙火箭在探索宇宙空間中的作用。它可以代替人類完成復(fù)雜海洋環(huán)境，特別是深海異常環(huán)境（如地質(zhì)活動頻繁的熱液區(qū)）的環(huán)境探測、資源調(diào)查和開發(fā)等任務(wù)，因而具有十分廣闊的應(yīng)用前景和科研價值。 “神龍?zhí)?rdquo;深海水下機器人（AUV）是一種具有高精度水下自主導(dǎo)航能力和多種海洋要素觀測能力的自主水下探測與運載平臺，可以實現(xiàn)深海復(fù)雜環(huán)境下大范圍、多尺度的精確自主導(dǎo)航以及大深度、大范圍、多參數(shù)、實時觀測，對解決深海大洋研究面臨的重大科學(xué)挑戰(zhàn)、支撐“透明海洋”工程建設(shè)具有重要的意義。 該機器人可以完成1500m以內(nèi)的海底地形地貌測繪、自適應(yīng)多AUV組網(wǎng)觀測、多海洋環(huán)境參數(shù)綜合觀測、海底深海礦藏勘查、水下救援等，為突發(fā)海洋事件應(yīng)急處理、深海大洋高機動性實時觀測、水下目標(biāo)探測及預(yù)警等提供了重要設(shè)備支撐。

1.理論層面。提出了傳統(tǒng)架構(gòu)與人類思維指令有機融合的新型混合計算架構(gòu)；構(gòu)建了邏輯和時序的類人思維指令集，以及指令集擴(kuò)展方式的規(guī)則；便捷開發(fā)流程架構(gòu)和層次分工。2、成果層面。該成果研發(fā)了支持組合與時序邏輯關(guān)系的固件，并與2個系列CPU結(jié)合成為具備一定認(rèn)知智能的人工智能芯片；研發(fā)了包括人機交互、組態(tài)監(jiān)控、仿真調(diào)試、人類思維解釋器等核心軟件，為產(chǎn)業(yè)智能提升提供基礎(chǔ)性開發(fā)平臺；提出了一種新的不同于當(dāng)前人工智能實現(xiàn)技術(shù)路線的低資源需求的認(rèn)知智能實現(xiàn)方法，并經(jīng)過實踐驗證。3、應(yīng)用領(lǐng)域。新型的人工智能芯片（上游），芯片應(yīng)用形成的產(chǎn)業(yè)鏈；新的開發(fā)工具，傳統(tǒng)行業(yè)升級形成的產(chǎn)業(yè)鏈；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)養(yǎng)、智慧建造等，新應(yīng)用形成的產(chǎn)業(yè)鏈。

智能巡檢與撿垃圾機器人系統(tǒng)基于搭載的視覺、激光、IMU、編碼器等傳感器進(jìn)行融合，實現(xiàn)機器人在居民小區(qū)、公園廣場、街道、工業(yè)園區(qū)等典型環(huán)境下的高精度自主定位、建圖與導(dǎo)航，同時基于建立的場景地圖，采用深度學(xué)習(xí)對場景中的物體進(jìn)行圖像分割，識別出垃圾及其種類，獲得垃圾的空間位姿信息，控制機器人完成撿垃圾任務(wù)，并進(jìn)行垃圾的智能分類。智能巡檢與撿垃圾機器人系統(tǒng)不僅具備常規(guī)巡視功能，執(zhí)行巡檢任務(wù)，還具有撿垃圾和智能分類功能。創(chuàng)新性強，技術(shù)水平先進(jìn)，具有很高的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

成果是由能在煤礦井下巷道自主行走的輪式運載車加六履帶四擺臂的探測機器人組成的兩級煤礦救援機器人系統(tǒng)。井下發(fā)生事故后，運載車（第一級機器人）載著探測機器人（第二級機器人）利用其自身的自主導(dǎo)航功能沿井下巷道運行到所能到達(dá)的距事故地點最近處，且在行走過程中能夠隨機布放通信中繼，快速搭建應(yīng)急救援無線通信網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)運載車被障礙物阻止或巷道地面受到嚴(yán)重破壞，不能繼續(xù)前移時，運載車打開倉門，在安全區(qū)域的救援人員利用應(yīng)急無線通信網(wǎng)絡(luò)遙控探測機器人離開運載車，在一定范圍內(nèi)進(jìn)行探測。兩級機器人上均裝有 CCD 攝像頭、超聲測距儀和瓦斯、一氧化碳、氧氣、溫度、濕度測試儀等傳感器，能夠隨時檢測周圍的環(huán)境信息，并進(jìn)行記錄和處理。