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利用多機(jī)器人和多模態(tài)視覺傳感器有效探索與感知復(fù)雜 環(huán)境的三維結(jié)構(gòu)，進(jìn)而理解和分析三維場景。研究從多源異 構(gòu)的機(jī)器人定位與建圖等環(huán)境感知方面、多模態(tài)融合的前景 分割、顯著性檢測和目標(biāo)檢測等場景分析方面取得突破。

清華大學(xué)公共安全研究院和北京辰安科技股份有限公司快速搭建了疫情實(shí)時(shí)態(tài)勢感知與分析系統(tǒng)，對區(qū)域疫情數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)測、搜集、分析和可視化，服務(wù)各級政府疫情應(yīng)急的資源調(diào)度、態(tài)勢研判和決策指揮。該系統(tǒng)在實(shí)時(shí)播報(bào)全國和世界范圍內(nèi)疫情最新動態(tài)的同時(shí)，對省級和地市級的人員遷徙比例與分布進(jìn)行重點(diǎn)信息排查，密切關(guān)注人口流動與疫情分布的內(nèi)在聯(lián)系，為疫情跨區(qū)域傳播規(guī)律和病例溯源提供依據(jù)。該系統(tǒng)深入剖析大數(shù)據(jù)并探查民眾意識和情感傾向，研判民眾主流感情傾向和重點(diǎn)關(guān)注事件等疫情相關(guān)輿情，以“情感分析拼圖”、“事件文章熱詞云”和“全國輿情熱度”等分析結(jié)果為引證，為辟謠和積極引導(dǎo)輿論提供幫助，在國家抗擊疫情最為嚴(yán)重困難的時(shí)期為大眾的理性思考和科學(xué)防備貢獻(xiàn)力量。國疾病預(yù)防控制中心以及廣東省、武漢市、合肥市、深圳市、廣州市、佛山市等20多個(gè)省市在指揮調(diào)度中使用該系統(tǒng)。

自然場景視覺感知與理解是人工智能的前沿?zé)狳c(diǎn)，其主要任務(wù)是對場景中的視覺要素進(jìn)行認(rèn)知，進(jìn)而推斷出其中包含的場景語義。IMAGINE實(shí)驗(yàn)室近年來相繼從場景構(gòu)成分析、場景內(nèi)容推理、場景結(jié)構(gòu)建模等角度對這一問題展開了系統(tǒng)研究，著重探索了融合先驗(yàn)建模與深度學(xué)習(xí)的自然場景視覺理解這一問題。大數(shù)據(jù)具有規(guī)模大、種類多、產(chǎn)生速度快、有價(jià)值數(shù)據(jù)密度低等特點(diǎn)。對大數(shù)據(jù)信息分析具有重要意義，也是目前研究的熱點(diǎn)，其主要任務(wù)是利用數(shù)據(jù)分析的方法從大數(shù)據(jù)中獲取有價(jià)值信息。IMAGINE實(shí)驗(yàn)室近年來結(jié)合深度學(xué)習(xí)前沿技術(shù)和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和預(yù)測，并在海關(guān)大數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目和國網(wǎng)電力冰風(fēng)災(zāi)害預(yù)測項(xiàng)目中進(jìn)行應(yīng)用

01. 成果簡介 本成果涉及一種多模態(tài)觸覺感知裝置，屬于機(jī)器人傳感器技術(shù)領(lǐng)域。與人類相似，機(jī)器人感知外界環(huán)境最真實(shí)、穩(wěn)定、便捷的方式便是通過機(jī)器人手觸摸，機(jī)器人手的感知能力決定了機(jī)器人是否能夠正確認(rèn)知外界環(huán)境以及機(jī)器人的操作精度、成功率等。在新一代機(jī)器人手中，傳感裝置已逐漸趨于陣列化、多功能化和集成化。目前常見的觸覺傳感器有壓阻式、電容式、光電式等，它們都存在密度難以提高、電路處理復(fù)雜等問題。為了克服以上不足，近年出現(xiàn)了基于視覺的觸覺傳感裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、信息豐富等優(yōu)勢。目前基于視覺的觸感裝置仍存在性能提升空間。 本項(xiàng)目將感溫變色油墨材料應(yīng)用于觸感裝置，感知機(jī)器人操作過程中的溫度[1]。同時(shí)提出一種基于微視覺的觸覺三維力檢測方法，通過采集觸覺接觸區(qū)域內(nèi)彈性體的形變圖像的變化，采用一系列圖像處理方法，并且使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合的技巧，定性并且定量的刻畫物理世界中的觸覺、滑覺等，從而提供了一種多模態(tài)觸覺感知裝置，可以得到三維接觸力、接觸物體表面的溫度及紋理等多種模態(tài)信息[2]。本裝置打破了傳統(tǒng)觸覺感知裝置單模態(tài)信息采集的現(xiàn)狀，可在同一感知裝置中集成受力、紋理、溫度等信息的測量，檢測觸覺、滑覺、壓覺三維接觸力，獲得高精度的接觸紋理信息，實(shí)現(xiàn)了多模態(tài)信息的測量，并將這些信息綜合到對一個(gè)物體的識別、抓取操作中，使機(jī)器人更加智能化、人性化。本裝置具有實(shí)時(shí)性好，檢測穩(wěn)定，檢測誤差小，檢測精度高的優(yōu)點(diǎn)。 圖1. 基于微視覺的多模態(tài)觸覺感知裝置結(jié)構(gòu)圖圖2. 結(jié)合多模態(tài)觸感裝置的機(jī)械手02. 應(yīng)用前景 本成果技術(shù)可應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、智能機(jī)器人、人機(jī)協(xié)作、醫(yī)療康復(fù)等領(lǐng)域，應(yīng)用前景廣泛。03. 知識產(chǎn)權(quán) 本成果核心技術(shù)已申請發(fā)明專利3項(xiàng)。04. 團(tuán)隊(duì)介紹 項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)致力于研究具備自主決策和學(xué)習(xí)能力的機(jī)器人操作技能學(xué)習(xí)系統(tǒng)。團(tuán)隊(duì)包括孫富春、方斌、劉華平、宋亦旭四位教師，專注智能機(jī)器人靈巧精準(zhǔn)操作研究，研制了擬人觸覺的傳感裝置、多模態(tài)穿戴交互裝置、殘疾人假肢靈巧手、仿人感知靈巧手和變剛度軟體手，在本領(lǐng)域發(fā)表論文40余篇，申請專利20余項(xiàng)，獲得IROS2016機(jī)器人靈巧操作比賽冠軍、IROS2017服務(wù)機(jī)器人操作比賽亞軍、WRC2016最佳科技創(chuàng)新獎等。同時(shí)團(tuán)隊(duì)和河北清華發(fā)展研究院合作成立了人工智能及機(jī)器人研究中心，共同推動智能機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。05. 合作方式 技術(shù)許可。06. 聯(lián)系方式 郵箱：liuyi2017@tsinghua.edu.cn， fangbin@tsinghua.edu.cn

研究意義1. 視覺感知是高鐵、自動駕駛車輛、無人航行器等自動化設(shè)備實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知的重要手段。2. 對運(yùn)動狀態(tài)下產(chǎn)生的圖像模糊進(jìn)行復(fù)原是計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容。3. 運(yùn)動模糊對于基于視覺的目標(biāo)檢測算法的檢測能力具有顯著影響。 研究目標(biāo) 本研究相機(jī)在直線運(yùn)動狀態(tài)下前進(jìn)速度與目標(biāo)檢測算法在產(chǎn) 生的模糊圖像上檢測能力的關(guān)系。通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行具體關(guān)系的 研究與分析。對模糊圖像應(yīng)用合適的去模糊算法，觀察并分 析去模糊后目標(biāo)檢測能力的變化。

Ai視覺檢測機(jī)器人是一款搭載了六軸工業(yè)機(jī)械臂、視覺人工智能和工業(yè)大模型的高科技設(shè)備，充分利用機(jī)械臂的多軸靈活運(yùn)動、重復(fù)定位精度高等優(yōu)勢，主要用于復(fù)雜外形工業(yè)產(chǎn)品的缺陷檢測，特別是汽車零配件、新能源、核電領(lǐng)域等高端制造、品控要求高的產(chǎn)品外觀檢測。

 本課題針對太空服務(wù)機(jī)器人感知系統(tǒng)開展研究工作，重點(diǎn)研究基于腦電、肌電生物電信號及語音信號的多模式、微型化、智能化的人機(jī)交互接口系統(tǒng)，以快速、可靠地提取并識別腦電、肌電、語音信號，將之轉(zhuǎn)換為太空服務(wù)機(jī)器人的作業(yè)任務(wù)和動作指令，并通過已開發(fā)的服務(wù)機(jī)器人驗(yàn)證模擬航天特因環(huán)境下該系統(tǒng)的可行性，探索多模式人機(jī)交互接口技術(shù)的實(shí)用化方法，為我國出艙活動機(jī)器人未來可在載人航天工程中應(yīng)用提供可行性技術(shù)依據(jù)。 課題組在系統(tǒng)的研發(fā)和測試過程中，同中國人民解放軍航天員科研訓(xùn)練中心進(jìn)行卓有成效的合作，項(xiàng)目所開發(fā)的多模式微型化人機(jī)交互平臺在航天員科研訓(xùn)練中心航天特因模擬環(huán)境下進(jìn)行各項(xiàng)測試。測試結(jié)果表明，項(xiàng)目開發(fā)的樣機(jī)已經(jīng)具備航天特因模擬環(huán)境所要求的技術(shù)特征。該系統(tǒng)的研發(fā)成功，將推動多模式腦機(jī)接口技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。

數(shù)字人技術(shù)與大語言模型結(jié)合是當(dāng)前人工智能技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，將數(shù)字人技術(shù)和自然語言處理技術(shù)相結(jié)合，可以創(chuàng)造出更加智能化、真實(shí)感更強(qiáng)的數(shù)字人應(yīng)用。科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過研究實(shí)踐，已取得具有前瞻性的知名汽車企業(yè)和三甲醫(yī)院的合作意向。有望在不久的將來，為汽車、醫(yī)療等領(lǐng)域的企事業(yè)單位提供先進(jìn)的技術(shù)支持。