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研發(fā)團隊

Teams

自主機器人創(chuàng )新團隊

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2019-10-14
團隊信息
課題組名稱(chēng):自主機器人課題組
課題組網(wǎng)址:ar.sia.cn
負責人:何玉慶 工作單位:中國科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所 學(xué)科領(lǐng)域:機器人學(xué)
課題組院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:楊麗英 辦公電話(huà):024-83601191
手 機:15998250523 E-mail:yangliying@sia.cn
科技處院地合作聯(lián)絡(luò )人員
姓 名:房靈申 辦公電話(huà):024-23970539
手 機:13840267512 E-mail:13840267512 lsfang@sia.cn
團隊介紹

團隊主要研究方向及可轉移轉化的科技成果等


自主機器人團隊致力于工業(yè)級旋翼無(wú)人機系統的研發(fā)與應用。經(jīng)過(guò)十余年的技術(shù)攻關(guān),成功研發(fā)了SIA-40(起飛重量40公斤)、SIA-100(起飛重量100公斤)、SIA-700(起飛重量700公斤)、XY-200(載荷200公斤)等一系列無(wú)人直升機系統。其中,云鸮100(SIA-100)無(wú)人機具備完全自主知識產(chǎn)權,在國內已經(jīng)率先開(kāi)展了災難救援、電力巡檢與架設、精準農業(yè)等行業(yè)應用。翔鷹-200(XY-200)大型無(wú)人直升機實(shí)現了控制系統、動(dòng)力系統、傳動(dòng)系統等關(guān)鍵部件的國產(chǎn)化,在國內首次成功實(shí)現了大型無(wú)人直升機的艦船甲板自主起降技術(shù)驗證。


團隊主要技術(shù)產(chǎn)品為工業(yè)級旋翼無(wú)人機系統。主要研究方向包括:


系列化無(wú)人機本體輕量性、適配性及可靠性設計

無(wú)人機飛行控制自主性及智能性研究

面向典型應用的無(wú)人機系統與標準化載荷一體化技術(shù)

無(wú)人機產(chǎn)品生產(chǎn)、檢測技術(shù)標準化

面向典型行業(yè)的規?;瘧猛茝V

典型轉移轉化項目案例

1.云鸮100無(wú)人直升機系統研制與產(chǎn)業(yè)化


云鸮100無(wú)人直升機是面向科考、救援、電力、農業(yè)、公共安全等領(lǐng)域研制的一款特種機器人,攻克了長(cháng)續航、強抗風(fēng)、高可靠本體設計,復雜氣流中的自主穩定飛行控制,動(dòng)態(tài)環(huán)境中自主軌跡規劃與跟蹤,多機編隊飛行以及雙機自主避碰等多項關(guān)鍵技術(shù),解決了動(dòng)態(tài)平臺自主起降,高海拔環(huán)境、低溫環(huán)境自適應飛行等難點(diǎn)問(wèn)題,為南極科考、電力、農業(yè)、災害救援等行業(yè)應用提供了重要手段和工具。云鸮100按照工業(yè)級無(wú)人機標準設計研發(fā),其智能化與實(shí)用化水平處于國內領(lǐng)先地位。關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)如下:


依照ISO9000標準設計和制造的高可靠的無(wú)人直升機本體,具有有效載荷大,續航和抗風(fēng)能力強的特點(diǎn);完成驗證飛行2000余小時(shí),自評技術(shù)成熟度達到6級;


自主設計研發(fā)全套飛行控制系統,面向風(fēng)擾、故障等不確定性因素的超視距穩定飛行控制技術(shù)經(jīng)過(guò)行業(yè)應用飛行驗證,技術(shù)成熟度達到7級水平;


具備基于視覺(jué)的特定目標自主識別與跟蹤技術(shù),復雜環(huán)境條件(光照、水面反射、雨霧)的影響,實(shí)現對靜、動(dòng)態(tài)目標的高精度識別與持續跟蹤,與同行業(yè)無(wú)人機比具備明顯的技術(shù)優(yōu)勢。自評技術(shù)成熟度達到5級。


技術(shù)指標:最大起飛重量≥100公斤、最大任務(wù)載重≥30公斤、最大平飛速度≥60公里/小時(shí)、最大續航時(shí)間≥2小時(shí)、最大抗風(fēng)能力≥5級、工作溫度范圍-20 C-40 C、可實(shí)現遙控/半自主/全自主飛行。


圖1 云鸮-100無(wú)人直升機


圖2 大連海面溢油監測與處置


圖3 高壓輸電線(xiàn)纜跨江架設


圖2 農業(yè)噴灑應用


云鸮100無(wú)人直升機在電力應用領(lǐng)域,實(shí)現了巡線(xiàn)和電力線(xiàn)架設,創(chuàng )造經(jīng)濟效益超過(guò) 3 億元,實(shí)現了國內首次無(wú)人直升機超高壓線(xiàn)架設,其中跨長(cháng)江作業(yè)長(cháng)達 15 公里,屬世界首創(chuàng )。旋翼無(wú)人機電力巡檢與架設相關(guān)技術(shù)成果榮獲遼寧省科技進(jìn)步一等獎、國家電網(wǎng)科技進(jìn)步獎二等獎、中國電力科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎三等獎、中國科學(xué)院科技促進(jìn)發(fā)展科技貢獻二等獎,該旋翼無(wú)人機在電力巡檢與架設方面的應用于2011年通過(guò)省級科技成果鑒定,其中不斷航跨長(cháng)江、黃河等架線(xiàn)作業(yè)模式屬?lài)H首創(chuàng )。在公共安全與災害處置領(lǐng)域,與消防部門(mén)合作完成了火情災后的信息獲取應用;與武警部門(mén)合作,實(shí)現了對群體性突發(fā)事件進(jìn)行空中監控、投放非殺傷性武器的演示;隨國家救援隊參與蘆山 4.20 地震救援,為人員救助提供了信息保障;參加了大連新港輸油管線(xiàn)爆炸后的海面溢油監測及化油劑噴灑處置,在國內首次開(kāi)展無(wú)人機進(jìn)行溢油監測工作。在農業(yè)領(lǐng)域,創(chuàng )新提出了一種超低空超微量施藥方式,應用無(wú)人機控制系統完成農田導航、飛行控制及藥量控制,在增大農藥沉積率的同時(shí)極大地減少了施藥量。無(wú)人機精準施藥系統在新疆、安徽、江蘇、黑龍江、吉林、遼寧等省份建立了20 萬(wàn)畝的示范應用基地,并于2013 年獲得第二十屆農高會(huì )最高獎項——“后稷特別獎”。


2.翔鷹200無(wú)人直升機系統研制與產(chǎn)業(yè)化


翔鷹200無(wú)人機系統是項目團隊另一項核心技術(shù),技術(shù)路線(xiàn)采用載人直升機進(jìn)行無(wú)人化改造的技術(shù)路線(xiàn),已實(shí)現對濰坊天翔V-750大載荷無(wú)人機、羅特威A-600直升機的無(wú)人化改造,主要包括飛行控制系統研發(fā)、電氣及傳動(dòng)機構改造、系統參數辨識以及大量的驗證試驗。目前,翔鷹-200大型無(wú)人直升機已經(jīng)實(shí)現了控制系統、動(dòng)力系統、傳動(dòng)系統等關(guān)鍵部件的國產(chǎn)化,在國內首次成功實(shí)現了大型無(wú)人直升機的艦船甲板自主起降技術(shù)驗證。項目團隊成功完成了兩個(gè)型號的無(wú)人機改造,在國內具有領(lǐng)先地位;該量級的無(wú)人直升機系統在國內尚無(wú)成熟可靠的機型,關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)如下:


具備系統功能:全功能自主飛行(自主起飛、自主降落、自主懸停);超視距自主航跡跟蹤飛行、地勢等高飛行;起降環(huán)境要求低,無(wú)需跑道;能夠搭載多種類(lèi)型的先進(jìn)有效載荷;能夠在數據鏈失效的情況下安全返航和著(zhù)陸;能夠配置在有直升機降落平臺的艦艇使用;操作簡(jiǎn)單、迅速投入行動(dòng)、最少的人工干預、最低限度的操作基地需求。


操作特點(diǎn):操作簡(jiǎn)單;系統自檢;自動(dòng)返航;油量、電量顯示;一個(gè)地面站可控制多架飛機;可以從移動(dòng)平臺控制飛機。操作模式:自主垂直起降;自主巡航飛行;手動(dòng)速度控制(穩定模式);遙控飛行。


技術(shù)指標:最大起飛重量700公斤、最大載荷200公斤、續航時(shí)間2-4小時(shí);


圖3-1 翔鷹-200大載荷無(wú)人直升機


圖3-1 翔鷹-200大載荷無(wú)人直升機艦載起降實(shí)驗驗證


大載荷無(wú)人直升機已實(shí)現自主起降、航跡飛行等,整體技術(shù)路線(xiàn)可行,但是技術(shù)成熟度尚未達到YX-100無(wú)人直升機的技術(shù)水平,需要進(jìn)一步研發(fā)和技術(shù)迭代。將來(lái)翔鷹-200無(wú)人直升機在海洋執法、現代農業(yè)、應急救援等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。


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