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救援機(jī)器人作業(yè)對(duì)象材質(zhì)識(shí)別算法研究及系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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

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

2.作業(yè)對(duì)象材質(zhì)樣本數(shù)據(jù)集構(gòu)建及擴(kuò)增技術(shù)：基于現(xiàn)場(chǎng)拍攝、網(wǎng)絡(luò)搜集等數(shù)據(jù)采集方式，采用手動(dòng)標(biāo)注和自動(dòng)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(qiáng)策略，篩選有效方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集擴(kuò)增。

3.基于深度語(yǔ)義分割網(wǎng)絡(luò)的材質(zhì)識(shí)別方法：研究全監(jiān)督、自監(jiān)督、半監(jiān)督、無(wú)監(jiān)督語(yǔ)義分割算法，評(píng)估不同語(yǔ)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(duì)算法進(jìn)行優(yōu)化，并形成參數(shù)調(diào)優(yōu)方法。

4.材質(zhì)識(shí)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(duì)預(yù)訓(xùn)練模型進(jìn)行微調(diào)等遷移學(xué)習(xí)方法，提升模型對(duì)不同場(chǎng)景、不同材質(zhì)圖像的特征提取和表達(dá)能力，提高模型自適應(yīng)性和遷移能力，形成材質(zhì)識(shí)別種類增量學(xué)習(xí)技術(shù)。

5.救援機(jī)器人作業(yè)對(duì)象材質(zhì)識(shí)別系統(tǒng)集成與驗(yàn)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(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通、集成聯(lián)調(diào)。

1.材質(zhì)識(shí)別系統(tǒng)原型樣機(jī)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(duì)象在內(nèi)的數(shù)據(jù)集，形成數(shù)據(jù)集快速標(biāo)注與擴(kuò)增軟件1套；

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

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

5.申請(qǐng)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(dòng)分析與應(yīng)用

面向起重機(jī)吊臂伸縮時(shí)抖動(dòng)問(wèn)題，擬開展單缸插銷起重機(jī)帶載伸縮平順性研究。主要內(nèi)容包括：

1.吊臂伸縮過(guò)程抖動(dòng)機(jī)理研究：對(duì)吊臂系統(tǒng)（吊臂結(jié)構(gòu)、滑塊、伸縮油缸、平衡閥）建立機(jī)、液聯(lián)合仿真模型，進(jìn)行吊臂系統(tǒng)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(dǎo)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(shè)計(jì)方案及其性能參數(shù)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(tǒng)流量與油缸伸縮速度匹配等方面開展改進(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(yàn)測(cè)試驗(yàn)證改進(jìn)方案的有效性；

3.吊臂帶載伸縮平順性分析計(jì)算平臺(tái)開發(fā)：根據(jù)吊臂截面形式、伸縮機(jī)構(gòu)形式等建立參數(shù)化模型庫(kù)，開發(fā)吊臂伸縮運(yùn)動(dòng)平順性分析平臺(tái)。該平臺(tái)能夠?qū)Φ醣蹘лd伸縮抖動(dòng)影響參數(shù)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(jì)算與結(jié)果提取功能。

1.形成吊臂帶載伸縮平順性分析計(jì)算書1篇，平順性測(cè)試報(bào)告1篇。

2.形成吊臂帶載伸縮平順性參數(shù)設(shè)計(jì)規(guī)范1篇，平順性改進(jìn)驗(yàn)證測(cè)試報(bào)告1篇。解決吊臂帶載伸縮抖動(dòng)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(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)避開范圍：1~2Hz，豎向振動(dòng)避開范圍：4~8Hz)。

3.形成吊臂帶載伸縮平順性分析計(jì)算軟件1份，軟件使用說(shuō)明書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(qǐng)發(fā)明專利1件。

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