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項(xiàng)目成果/簡介:水下機(jī)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(jī)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(yùn)載平臺，可以實(shí)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(shí)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(jī)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(jī)動性實(shí)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(xiàng)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(jī)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(jī)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(shí)驗(yàn)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(xiàng)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(dú)立研究獲得政府支持情況:無獲得經(jīng)費(fèi):400.00萬元

項(xiàng)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(jī) 器人、虛擬現(xiàn)實(shí)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(jī)、自主全地形車、遙觀測機(jī)器人生態(tài)智能監(jiān)測站 等機(jī)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(shí)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(xiàng)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(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定的自主化、網(wǎng)絡(luò)化業(yè)務(wù)運(yùn)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(yùn)機(jī)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(jī)器人。本項(xiàng)目根據(jù)生產(chǎn)線的 工作要求確定機(jī)器人的各項(xiàng)基本技術(shù)指標(biāo)，為機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供依據(jù)。對于機(jī)器人的機(jī)械 結(jié)構(gòu)部分，基于模塊化的設(shè)計思想，進(jìn)行機(jī)器人本體的總體設(shè)計。將機(jī)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(shí)際要求，方便地設(shè)計出滿足不同載荷和運(yùn)動范圍要求 的機(jī)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(qiáng)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(qiáng)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(jī)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(diǎn)。根據(jù)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立了機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)數(shù)學(xué)模 型，對其運(yùn)動方程進(jìn)行了推導(dǎo)，并分析了機(jī)器人的工作空間。建立了搬運(yùn)機(jī)器人的雅可比矩 陣，反映了機(jī)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(jī)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(duì)研發(fā)。以服務(wù)機(jī)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(jī)器人現(xiàn)已完成樣機(jī)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(shí)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(shí)例或物體類別 ②　無需特定物體模型 ③　支持UR5機(jī)器人或其它標(biāo)準(zhǔn)6軸工業(yè)機(jī)器人通信 （3）機(jī)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(jī)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(jī)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(yùn)動對象干擾，分層路徑規(guī)劃實(shí)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(shí)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(shí)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(jī)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(jī)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(yùn)載平臺，可以實(shí)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(shí)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(jī)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(jī)動性實(shí)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(jī)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(jī)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(shí)現(xiàn)技術(shù)路線的低資源需求的認(rèn)知智能實(shí)現(xiàn)方法，并經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)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(jī)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(shí)現(xiàn)機(jī)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(jī)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(jī)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(qiáng)，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(yùn)載車加六履帶四擺臂的探測機(jī)器人組成的兩級煤礦救援機(jī)器人系統(tǒng)。井下發(fā)生事故后，運(yùn)載車（第一級機(jī)器人）載著探測機(jī)器人（第二級機(jī)器人）利用其自身的自主導(dǎo)航功能沿井下巷道運(yùn)行到所能到達(dá)的距事故地點(diǎn)最近處，且在行走過程中能夠隨機(jī)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(yùn)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(yùn)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(jī)器人離開運(yùn)載車，在一定范圍內(nèi)進(jìn)行探測。兩級機(jī)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。