智能仿鳥撲翼飛行機器人

所屬學院：人工智能研究院

合作方式：?整體轉讓 ?技術許可 ?作價入股 ?合作開發 ?其它_____

成果簡介：

智能仿鳥撲翼飛行機器人的設計靈感來源于自然界中鳥類的飛行模式，通過機翼拍打空氣的反作用力產生升力和推力，具有低能耗、隱蔽性強、高機動性等優勢。智能仿鳥撲翼飛行機器人集仿生學、空氣動力學分析、機械結構、能源、通信、控制等多學科技術于一身。以鴿子為仿生對象，通過研究鴿子的飛行機理，構建了仿鳥撲翼空間機構，實現了多自由度仿生撲翼運動；通過對鴿子飛行策略的研究，構建了“感知—導航—控制”一體化系統，實現了仿鳥撲翼飛行機器人的高效自主飛行；通過模仿生物鴿群編隊機制，提出了仿鳥撲翼飛行機器人集群協同控制方案，提升了仿鳥撲翼飛行機器人協同偵察的能力。所研發的智能仿鳥撲翼飛行機器人融合了高精度傳感設備、智能飛控系統、自穩云臺系統、WIFI通信模塊、航拍及地面站等模塊，具備自主飛行、目標跟蹤能力，能夠實現地圖構建、路線規劃、實時航拍、圖像回傳等功能。

成熟程度及推廣應用情況：

目前處于何種研發階段：?研發?小試?中試?小批量生產?產業化；樣機：?有?無

推廣應用情況：智能仿鳥撲翼飛行機器人融合了位姿控制、自穩云臺系統、航拍及地面站系統等技術，充分發揮了其高仿生性、低能耗的優勢，在農田驅鳥、野外監控等應用環境推出了定制化業務。

技術優勢：

不同于固定翼和旋翼飛行器，撲翼飛行器通過撲動推進方式可充分利用空氣動能，具備更高的空氣利用效率，可顯著提高續航能力。所研發的智能仿鳥撲翼飛行機器人具有高仿生性，可充分發揮其隱蔽性強的優勢，完成一些高原、城市等場景中的隱蔽偵察任務。同時，智能仿鳥撲翼飛行機器人配備有仿生視覺系統，具有靈敏度高、視場大、探測距離遠以及識別精度高等優點。另外，智能仿鳥撲翼飛行機器人具有極好的智能性和功能化，集成的高精度傳感器可提供準確的狀態信息，自主研發的智能飛控系統保證仿鳥撲翼飛行機器人具備穩定自主飛行能力以及良好的環境適應能力。圖像回傳功能可提供局部區域實時圖像信息，為環境監控、區域搜索等任務實施提供有力保障。此外，多臺智能仿鳥撲翼飛行機器人可通過WIFI通信模塊完成自組網、自規劃，形成規?；瘏f同工作模式，顯著提高任務完成效率。

性能指標：

樣機翼展≤70cm，質量≤250g，負載能力≥100g，續航時間≥30min，可搭載攝像頭、微型云臺等裝置；具有遙控飛行和自主飛行兩種模式，具備自主避障、實時航拍、圖像回傳等功能；可實現不少于3架的智能仿鳥撲翼飛行機器人集群編隊飛行。

市場分析：

從國內外無人機市場來看，無人機的應用需求正在逐步增加。目前全球共有超過500家無人機公司，主要以固定翼和旋翼無人機為主。撲翼飛行機器人作為一種新型仿生無人機，在軍事和民用領域具有廣泛的市場前景，發展潛力巨大，是開拓市場較好的選擇。智能仿鳥撲翼飛行機器人首先在農作物保護方面具有良好的應用前景，利用其高仿生性能，通過設計猛禽外觀和配備蜂鳴器發出猛禽叫聲進行驅鳥，保護農作物。

經濟效益分析：

近年來，隨著人工智能技術的不斷完善，無人機行業得到了快速發展。智能仿鳥撲翼飛行機器人涉及科技領域廣泛，包括結構設計、新型材料、微機電系統整合、電子通信等，能夠促進微電子、精密加工、新型材料制造等行業的發展，從而帶動社會經濟的發展。隨著軍事偵察、環境監管、地形勘測、娛樂教育等多元應用需求的增加，也會加速提升智能仿鳥撲翼飛行機器人的技術規格，擴大商機。同時，隨著政府利好政策的持續出臺，無人機市場進入了健康發展期，智能仿鳥撲翼飛行機器人的應用市場場景將會不斷拓展，市場需求不斷攀升，能夠帶來可觀的經濟效益。

成果亮點：

1. 具有自主知識產權，研究成果已授權發明專利13項，申請30項。

2. 成果來源：國家自然科學基金重點項目、北京市自然科學基金杰青項目、裝備預研教育部聯合基金項目、國家自然科學基金面上項目等。

3. 技術先進性：國際先進，國內領先。團隊研發的智能仿鳥撲翼飛行機器人機身設計中大量采用柔性材料，具備高仿生外形；尾翼具有兩個自由度，能夠實現穩定姿態控制。智能仿鳥撲翼飛行機器人搭載團隊自主研發的智能飛控系統，可實現穩定自主飛行。設計了仿生視覺系統，提高了目標檢測、識別、跟蹤的效率和精度。自主研發了微型云臺，有效消除了智能仿鳥撲翼飛行機器人飛行過程中機翼振動引起的航拍圖像抖振問題。

4. 獲獎情況：教育部自然科學一等獎；吳文俊人工智能科學技術獎自然科學一等獎。

團隊簡介：

團隊在仿生撲翼飛行機器人系統設計與自主飛行控制方面進行了大量研究，自主研發設計了一系列仿生撲翼飛行機器人。團隊現有教授2人、副教授3人、講師1人、博士后1人、博士生15人、碩士生28人。團隊實驗室總面積約為400平方米，配有OptiTrack運動捕捉系統、高速攝像頭、力測試平臺等設備。團隊負責人賀威教授，現任北京科技大學人工智能研究院院長、自動化學院副院長，入選國家“萬人計劃”科技創新領軍人才、科技部中青年科技創新領軍人才、教育部青年長江學者、國家優青。主要研究方向是仿生撲翼飛行機器人、機器人智能控制等。目前擔任《IEEE Transactions on Robotics》、《IEEE Transactions on Control Systems Technology》、《IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems》、《IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems》、《IEEE/CAA Journal of AutomaticaSinica》、《SCIENCE CHINA Information Sciences》、《自動化學報》、《控制理論與應用》等國內外知名期刊的編委。現擔任中央軍委裝備發展部航空機電技術專業組成員、中國自動化學會理事、青年工作委員會主任、IEEE SMC學會北京分部主席。

聯系方式：

北京科大科技園

010-62333830,62335841,62335665,62333626