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分布式全自主型海洋機器人集群智能協(xié)同技術(shù)演示系統(tǒng)

項目群主要負責人

海面上，多個海洋機器人列隊出征，它們通過組網(wǎng)通訊共享信息，隨著作業(yè)局勢的不斷改變，快速變換著獨特的隊形，在線執(zhí)行的觀察、調(diào)整、決策、行動等動作一氣呵成，最終完成協(xié)同探測、作業(yè)等任務(wù)，這些長著“大腦”和“眼睛”的機器人們可以完全自主作業(yè)，不需要人的干預。

2月初，由哈爾濱工程大學水下機器人技術(shù)國家級重點實驗室牽頭的海洋機器人集群智能協(xié)同技術(shù)項目群成功讓海洋機器人學會了團隊協(xié)作，流暢的典型任務(wù)演示順利通過了海試驗收。

這標志著我國海洋機器人集群智能協(xié)同技術(shù)取得實質(zhì)性突破并達到了國際先進水平，在國內(nèi)首次實現(xiàn)了海洋機器人集群智能協(xié)同架構(gòu)模式從集中式（有中心）/混合式發(fā)展為分布式（無中心），系統(tǒng)協(xié)同智能化水平從半自主升級為全自主，適應(yīng)任務(wù)場景及環(huán)境從確定結(jié)構(gòu)化拓展為未知非結(jié)構(gòu)化。

領(lǐng)銜組建“國家隊”

海洋機器人集群智能協(xié)同屬于“人工智能+海洋無人系統(tǒng)”深度融合發(fā)展的一項基礎(chǔ)性、創(chuàng)新性技術(shù)。作為引領(lǐng)未來裝備發(fā)展、作業(yè)模式變革的一項前沿顛覆性技術(shù)領(lǐng)域而備受各國關(guān)注及傾力投入，也是 “十三五”期間一項具有標志性意義的科研項目。

海洋機器人集群智能協(xié)同技術(shù)項目群包含4個項目，系統(tǒng)龐大、涉及關(guān)鍵技術(shù)眾多、復雜性高。為此，哈工程水下機器人技術(shù)國家級重點實驗室聯(lián)合多家業(yè)內(nèi)優(yōu)勢單位組建了一支國內(nèi)一流的科研攻關(guān)團隊。

就像自然界中魚群、狼群、蜂群一樣，海洋機器人也“長著”耳眼、大腦和手腳，具備環(huán)境感知、自主決策和執(zhí)行任務(wù)能力，海洋機器人集群系統(tǒng)實現(xiàn)了這些智能機器人互聯(lián)互通、態(tài)勢共享、群策群力，從而在未知的海洋環(huán)境中全自主地完成協(xié)同探測、作業(yè)等任務(wù)。

“2個或多個機器人協(xié)同作業(yè)，不是簡單的功能疊加，而會出現(xiàn)1+1>2的群體智能效應(yīng)，涌現(xiàn)出全新的協(xié)同行為模態(tài)，從而完成更加復雜的協(xié)同任務(wù)?！睋?jù)集成項目負責人哈工程船舶工程學院教師廖煜雷介紹,他們的集群協(xié)同技術(shù)能支持至少50個機器人共同作業(yè)，機器人可以隨時加入或退出集群，集群系統(tǒng)自主快速重構(gòu)并重新分配任務(wù)，從而改變作業(yè)規(guī)?；蛐剩煌瑫r，機器人集群協(xié)同技術(shù)可實現(xiàn)機器人全自主操作，也可根據(jù)需求實現(xiàn)人機相互協(xié)作。”

平均年齡26歲的“群智團隊”

受2020年疫情的影響，項目群研制時間被大大縮短，本就困難重重的系統(tǒng)研發(fā)、海試工作難度系數(shù)再次升級。

群智團隊共20余人，平均年齡只有26歲。團隊中很多研究生從2020年6月一直到海試結(jié)束的200余天，僅僅休息過幾天，有的研究生為了完成任務(wù)幾次將手術(shù)延期。最終，他們不負重托順利完成了科研任務(wù)。

經(jīng)過近兩年的攻堅克難，他們突破了信息共享、協(xié)同感知、敏捷編隊、協(xié)同決策、人機協(xié)同、作業(yè)策略、系統(tǒng)集成等核心關(guān)鍵技術(shù)，成功研制出具備多協(xié)同任務(wù)模式、多智能模態(tài)、彈性可重構(gòu)的海洋機器人集群智能協(xié)同技術(shù)演示系統(tǒng)，推動了海洋機器人集群智能協(xié)同的理論創(chuàng)新及技術(shù)發(fā)展。

“我們是站在巨人的肩膀上前行。” 據(jù)決策項目負責人哈工程船舶工程學院副院長李曄介紹，“我國第一代智能水下機器人名叫‘智水’，是水下機器人的奠基人、中國工程院院士徐玉如帶領(lǐng)團隊嘔心瀝血開發(fā)出來的。所以，我們給新一代海洋機器人集群智能協(xié)同技術(shù)演示系統(tǒng)取名為‘群智演示系統(tǒng)’，寓意著傳承和群體智慧，從‘八五’到‘十三五’，一代代哈工程人傳承著前人為國效力、矢志不渝的拼搏精神，推動我國智能海洋機器人技術(shù)研究達到國際先進水平。”



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