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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(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

面向救援機器人區(qū)分建筑殘害和作業(yè)對象能力弱，導(dǎo)致救援對象二次傷害問題，開展作業(yè)對象材質(zhì)識別算法研究及系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)，以期機器人能依據(jù)材質(zhì)準(zhǔn)確識別結(jié)果自適應(yīng)調(diào)節(jié)救援作業(yè)參數(shù)，實現(xiàn)高效率、高可靠性救援。主要研究內(nèi)容包括：

1.救援機器人作業(yè)對象材質(zhì)識別體系結(jié)構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn)：構(gòu)建作業(yè)對象材質(zhì)樣本數(shù)據(jù)集，研究基于深度語義分割網(wǎng)絡(luò)的材質(zhì)識別方法，針對震后場景進行算法優(yōu)化并研究模型應(yīng)用于其他場景的遷移學(xué)習(xí)能力。設(shè)計材質(zhì)識別系統(tǒng)軟件架構(gòu)，部署語義分割模型，識別作業(yè)對象后給出目標(biāo)點三維坐標(biāo)，形成視覺引導(dǎo)方案設(shè)計基礎(chǔ)。

2.作業(yè)對象材質(zhì)樣本數(shù)據(jù)集構(gòu)建及擴增技術(shù)：基于現(xiàn)場拍攝、網(wǎng)絡(luò)搜集等數(shù)據(jù)采集方式，采用手動標(biāo)注和自動標(biāo)注相結(jié)合的方法構(gòu)建數(shù)據(jù)集；研究翻轉(zhuǎn)、添加噪聲、模糊、亮度調(diào)整、天氣變化等數(shù)據(jù)增強策略，篩選有效方法實現(xiàn)數(shù)據(jù)集擴增。

3.基于深度語義分割網(wǎng)絡(luò)的材質(zhì)識別方法：研究全監(jiān)督、自監(jiān)督、半監(jiān)督、無監(jiān)督語義分割算法，評估不同語義分割算法在構(gòu)建數(shù)據(jù)集上的性能表現(xiàn)，分析影響算法性能的關(guān)鍵因素，從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、訓(xùn)練策略等方面對算法進行優(yōu)化，并形成參數(shù)調(diào)優(yōu)方法。

4.材質(zhì)識別種類增量學(xué)習(xí)技術(shù)：研究現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作為固定特征提取器、對預(yù)訓(xùn)練模型進行微調(diào)等遷移學(xué)習(xí)方法，提升模型對不同場景、不同材質(zhì)圖像的特征提取和表達能力，提高模型自適應(yīng)性和遷移能力，形成材質(zhì)識別種類增量學(xué)習(xí)技術(shù)。

5.救援機器人作業(yè)對象材質(zhì)識別系統(tǒng)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(tǒng)部署和集成技術(shù)，實現(xiàn)互聯(lián)互通、集成聯(lián)調(diào)。

1.材質(zhì)識別系統(tǒng)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(nèi)的數(shù)據(jù)集，形成數(shù)據(jù)集快速標(biāo)注與擴增軟件1套；

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

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

5.申請發(fā)明專利1件、軟件著作權(quán)1件。

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單缸插銷起重臂帶載伸縮抖動分析與應(yīng)用

面向起重機吊臂伸縮時抖動問題，擬開展單缸插銷起重機帶載伸縮平順性研究。主要內(nèi)容包括：

1.吊臂伸縮過程抖動機理研究：對吊臂系統(tǒng)（吊臂結(jié)構(gòu)、滑塊、伸縮油缸、平衡閥）建立機、液聯(lián)合仿真模型，進行吊臂系統(tǒng)帶載伸縮過程的動力學(xué)分析，找出影響抖動的關(guān)鍵因子及影響度，指導(dǎo)改進；

2.吊臂伸縮過程抖動改進：提出部件改進設(shè)計方案及其性能參數(shù)的改進要求。進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(tǒng)流量與油缸伸縮速度匹配等方面開展改進，提升吊臂帶載伸縮平順性。并基于載體產(chǎn)品進行實驗測試驗證改進方案的有效性；

3.吊臂帶載伸縮平順性分析計算平臺開發(fā)：根據(jù)吊臂截面形式、伸縮機構(gòu)形式等建立參數(shù)化模型庫，開發(fā)吊臂伸縮運動平順性分析平臺。該平臺能夠?qū)Φ醣蹘лd伸縮抖動影響參數(shù)進行敏感性分析，按照影響從大到小一次輸出，具有自動建模、計算與結(jié)果提取功能。

1.形成吊臂帶載伸縮平順性分析計算書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(shù)設(shè)計規(guī)范1篇，平順性改進驗證測試報告1篇。解決吊臂帶載伸縮抖動難題，指標(biāo)參考值：起重臂頭部的角度變化量小于1°；操縱室座椅處振動加速度小于1m/s2，(特殊值：操縱室座椅振動加速度水平振動避開范圍：1~2Hz，豎向振動避開范圍：4~8Hz)。

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

4.發(fā)表EI或SCI檢索論文1篇，申請發(fā)明專利1件。

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