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救援機器人作業(yè)對象材質(zhì)識別算法研究及系統設計與實(shí)現

面向救援機器人區分建筑殘害和作業(yè)對象能力弱，導致救援對象二次傷害問(wèn)題，開(kāi)展作業(yè)對象材質(zhì)識別算法研究及系統設計與實(shí)現，以期機器人能依據材質(zhì)準確識別結果自適應調節救援作業(yè)參數，實(shí)現高效率、高可靠性救援。主要研究?jì)热莅ǎ?/span>

1.救援機器人作業(yè)對象材質(zhì)識別體系結構設計與實(shí)現：構建作業(yè)對象材質(zhì)樣本數據集，研究基于深度語(yǔ)義分割網(wǎng)絡(luò )的材質(zhì)識別方法，針對震后場(chǎng)景進(jìn)行算法優(yōu)化并研究模型應用于其他場(chǎng)景的遷移學(xué)習能力。設計材質(zhì)識別系統軟件架構，部署語(yǔ)義分割模型，識別作業(yè)對象后給出目標點(diǎn)三維坐標，形成視覺(jué)引導方案設計基礎。

2.作業(yè)對象材質(zhì)樣本數據集構建及擴增技術(shù)：基于現場(chǎng)拍攝、網(wǎng)絡(luò )搜集等數據采集方式，采用手動(dòng)標注和自動(dòng)標注相結合的方法構建數據集；研究翻轉、添加噪聲、模糊、亮度調整、天氣變化等數據增強策略，篩選有效方法實(shí)現數據集擴增。

3.基于深度語(yǔ)義分割網(wǎng)絡(luò )的材質(zhì)識別方法：研究全監督、自監督、半監督、無(wú)監督語(yǔ)義分割算法，評估不同語(yǔ)義分割算法在構建數據集上的性能表現，分析影響算法性能的關(guān)鍵因素，從網(wǎng)絡(luò )結構、訓練策略等方面對算法進(jìn)行優(yōu)化，并形成參數調優(yōu)方法。

4.材質(zhì)識別種類(lèi)增量學(xué)習技術(shù)：研究現有網(wǎng)絡(luò )結構作為固定特征提取器、對預訓練模型進(jìn)行微調等遷移學(xué)習方法，提升模型對不同場(chǎng)景、不同材質(zhì)圖像的特征提取和表達能力，提高模型自適應性和遷移能力，形成材質(zhì)識別種類(lèi)增量學(xué)習技術(shù)。

5.救援機器人作業(yè)對象材質(zhì)識別系統集成與驗證：基于模型蒸餾等模型壓縮技術(shù)，獲得輕量化模型，形成系統部署和集成技術(shù)，實(shí)現互聯(lián)互通、集成聯(lián)調。

1.材質(zhì)識別系統原型樣機1套；

2.形成至少包含混凝土、金屬、木材、塑料4種材質(zhì)及救援對象在內的數據集，形成數據集快速標注與擴增軟件1套；

3.形成材質(zhì)識別算法軟件1套，每類(lèi)材質(zhì)識別準確率不低于90%；

4.形成材質(zhì)識別模型遷移算法，使材質(zhì)識別模型具備場(chǎng)景遷移能力；

5.申請發(fā)明專(zhuān)利1件、軟件著(zhù)作權1件。

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單缸插銷(xiāo)起重臂帶載伸縮抖動(dòng)分析與應用

面向起重機吊臂伸縮時(shí)抖動(dòng)問(wèn)題，擬開(kāi)展單缸插銷(xiāo)起重機帶載伸縮平順性研究。主要內容包括：

1.吊臂伸縮過(guò)程抖動(dòng)機理研究：對吊臂系統（吊臂結構、滑塊、伸縮油缸、平衡閥）建立機、液聯(lián)合仿真模型，進(jìn)行吊臂系統帶載伸縮過(guò)程的動(dòng)力學(xué)分析，找出影響抖動(dòng)的關(guān)鍵因子及影響度，指導改進(jìn)；

2.吊臂伸縮過(guò)程抖動(dòng)改進(jìn)：提出部件改進(jìn)設計方案及其性能參數的改進(jìn)要求。進(jìn)一步從滑塊本身材料屬性、組合安裝形式，平衡閥特性匹配，系統流量與油缸伸縮速度匹配等方面開(kāi)展改進(jìn)，提升吊臂帶載伸縮平順性。并基于載體產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)驗測試驗證改進(jìn)方案的有效性；

3.吊臂帶載伸縮平順性分析計算平臺開(kāi)發(fā)：根據吊臂截面形式、伸縮機構形式等建立參數化模型庫，開(kāi)發(fā)吊臂伸縮運動(dòng)平順性分析平臺。該平臺能夠對吊臂帶載伸縮抖動(dòng)影響參數進(jìn)行敏感性分析，按照影響從大到小一次輸出，具有自動(dòng)建模、計算與結果提取功能。

1.形成吊臂帶載伸縮平順性分析計算書(shū)1篇，平順性測試報告1篇。

2.形成吊臂帶載伸縮平順性參數設計規范1篇，平順性改進(jìn)驗證測試報告1篇。解決吊臂帶載伸縮抖動(dòng)難題，指標參考值：起重臂頭部的角度變化量小于1°；操縱室座椅處振動(dòng)加速度小于1m/s2，(特殊值：操縱室座椅振動(dòng)加速度水平振動(dòng)避開(kāi)范圍：1~2Hz，豎向振動(dòng)避開(kāi)范圍：4~8Hz)。

3.形成吊臂帶載伸縮平順性分析計算軟件1份，軟件使用說(shuō)明書(shū)1份。抖動(dòng)角度仿真精度大于85%。

4.發(fā)表EI或SCI檢索論文1篇，申請發(fā)明專(zhuān)利1件。

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