海洋机器人完成协同探测任务 集群智能协同技术发展
- 2021/3/22 10:21:29 22334
- 来源：仪表网
【仪表网 仪表下游】海面上，多个海洋机器人列队行进，它们通过组网通讯共享信息，随着作业局势的不断改变，快速变换队形，终完成协同探测等任务。并且这些任务完全由机器人们自主作业，不需要人为干预。由哈尔滨工程大学水下机器人技术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展示了机器人组团海上出征的场面，并顺利通过了海试验收。
本次团队协作演示在国内实现了海洋机器人集群智能协同架构模式从集中式/混合式发展为分布式，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，这标志着我国海洋机器人集群智能协同技术取得了实质性突破并达到了先进水平。
海洋机器人是一类能够遥控或自主操控完成特定功能的无人海上航行器。海洋机器人发展的历史约有70年，经历了从载人到无人，从直接操控、遥控到自主、智能，从单机、多机到集群的主要发展阶段。受计算机、人工智能、材料、通信、传感器等技术的推动，近30年来，海洋机器人发展迅猛，如今人工智能技术正在推动海洋机器人进入智能海洋机器人时代。
海洋机器人的集群智能协同也克服了单个机器人作业能力弱、工作范围小和工作效率低等缺点，可实现单个机器人不具备的功能，并显著提升系统的作业效率或能力。机器人集群智能协同技术可将人工智能、大数据、云计算等技术作用下的机器人的通信、感知、认知、决策、控制与行为有效融合，实现集群系统下个体的互联互通、态势共享、群策群力，在复杂恶劣的环境下，表现出与人类相当或超越人类的能力。
海洋机器人集群智能协同技术可应用于海洋环境监测、防灾减灾、海洋科学调查、海底观测，支撑构建广域立体化海洋观测网，进而实现“数字海洋”；还可应用于海底地形测绘、航道测量、油气勘探等，实现快速大范围海洋探测，支持海洋经济发展；有助于维护海洋权益、保障海洋安全等，对我国发展人工智能战略、建设海洋强国具有重要意义。
海洋机器人集群智能协同是“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，作为未来装备发展、作业模式变革的一项前沿颠覆性技术而备受关注，也是“十三五”期间一项具有标志性意义的科研项目。
此次海试的海洋机器人集群智能协同技术项目群系统庞大、涉及关键技术众多、复杂性高。海洋机器人集群智能协同技术主要面临三大技术挑战。首先，在海洋机器人编队中，不同种类的机器人被赋予不同的使命；同时，它们的船型多样、机动性差异大、载荷种类多，智能算法如何有效匹配不同类型的机器人并发挥集群效能是一大难点。
海洋机器人处于复杂、恶劣的作业环境，在这种典型的强干扰、弱通信和弱观测环境里，机器人的智能系统会受到显著影响，运动扰动大、感知不准确、信息交互难。因此，在这样的情况下，如何让机器人具备良好的生存能力和作业性能是科研攻关面临的第二个挑战。
集群协同架构从集中式到分布式的跨越，对机器人在线的感知、决策、作业等能力和系统智能化水平提出了更高要求。廖煜雷表示，经过近两年的攻坚克难，科研团队突破了信息共享、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，有力推动了海洋机器人集群智能协同领域的理论创新及技术发展。
资料来源：科技日报
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