作者:温才妃 来源:中国科学报 发布时间:2021/2/26 9:39:41
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让海洋机器人学会团队协作

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分布式全自主型海洋机器人集群智能协同技术演示系统

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项目群主要负责人

海面上,多个海洋机器人列队出征,它们通过组网通讯共享信息,随着作业局势的不断改变,快速变换着独特的队形,在线执行的观察、调整、决策、行动等动作一气呵成,最终完成协同探测、作业等任务,这些长着“大脑”和“眼睛”的机器人们可以完全自主作业,不需要人的干预。

2月初,由哈尔滨工程大学水下机器人技术国家级重点实验室牵头的海洋机器人集群智能协同技术项目群成功让海洋机器人学会了团队协作,流畅的典型任务演示顺利通过了海试验收。

这标志着我国海洋机器人集群智能协同技术取得实质性突破并达到了国际先进水平,在国内首次实现了海洋机器人集群智能协同架构模式从集中式(有中心)/混合式发展为分布式(无中心),系统协同智能化水平从半自主升级为全自主,适应任务场景及环境从确定结构化拓展为未知非结构化。

领衔组建“国家队”

海洋机器人集群智能协同属于“人工智能+海洋无人系统”深度融合发展的一项基础性、创新性技术。作为引领未来装备发展、作业模式变革的一项前沿颠覆性技术领域而备受各国关注及倾力投入,也是 “十三五”期间一项具有标志性意义的科研项目。

海洋机器人集群智能协同技术项目群包含4个项目,系统庞大、涉及关键技术众多、复杂性高。为此,哈工程水下机器人技术国家级重点实验室联合多家业内优势单位组建了一支国内一流的科研攻关团队。

就像自然界中鱼群、狼群、蜂群一样,海洋机器人也“长着”耳眼、大脑和手脚,具备环境感知、自主决策和执行任务能力,海洋机器人集群系统实现了这些智能机器人互联互通、态势共享、群策群力,从而在未知的海洋环境中全自主地完成协同探测、作业等任务。

“2个或多个机器人协同作业,不是简单的功能叠加,而会出现1+1>2的群体智能效应,涌现出全新的协同行为模态,从而完成更加复杂的协同任务。”据集成项目负责人哈工程船舶工程学院教师廖煜雷介绍,他们的集群协同技术能支持至少50个机器人共同作业,机器人可以随时加入或退出集群,集群系统自主快速重构并重新分配任务,从而改变作业规模或效率;同时,机器人集群协同技术可实现机器人全自主操作,也可根据需求实现人机相互协作。”

平均年龄26岁的“群智团队”

受2020年疫情的影响,项目群研制时间被大大缩短,本就困难重重的系统研发、海试工作难度系数再次升级。

群智团队共20余人,平均年龄只有26岁。团队中很多研究生从2020年6月一直到海试结束的200余天,仅仅休息过几天,有的研究生为了完成任务几次将手术延期。最终,他们不负重托顺利完成了科研任务。

经过近两年的攻坚克难,他们突破了信息共享、协同感知、敏捷编队、协同决策、人机协同、作业策略、系统集成等核心关键技术,成功研制出具备多协同任务模式、多智能模态、弹性可重构的海洋机器人集群智能协同技术演示系统,推动了海洋机器人集群智能协同的理论创新及技术发展。

“我们是站在巨人的肩膀上前行。” 据决策项目负责人哈工程船舶工程学院副院长李晔介绍,“我国第一代智能水下机器人名叫‘智水’,是水下机器人的奠基人、中国工程院院士徐玉如带领团队呕心沥血开发出来的。所以,我们给新一代海洋机器人集群智能协同技术演示系统取名为‘群智演示系统’,寓意着传承和群体智慧,从‘八五’到‘十三五’,一代代哈工程人传承着前人为国效力、矢志不渝的拼搏精神,推动我国智能海洋机器人技术研究达到国际先进水平。”

 
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