近日,重庆交通大学信息科学与工程学院牛烁洲团队研发的"智驭深蓝-仿生多模态协同水上救援机器人系统"项目取得阶段性突破。该项目针对全球每年超30万例溺水死亡的严峻现状,直击传统水上救援机器人单一传感器依赖、机械抓取适应性差、多机协同效率低等行业痛点,通过融合仿生学、人工智能与多模态传感技术,突破传统救援机器人的单点技术局限,构建了"感知-决策-执行"全链条智能救援体系,为水域救援领域提供了创新性解决方案。
项目团队摒弃传统单一视觉检测模式,构建“视觉+声纳+激光雷达”多源数据融合系统:基于Yolov8算法构建目标检测模型,结合毫米波雷达与声纳数据,通过特征级融合策略消除水面反光、水质浑浊等干扰,将复杂环境下目标检测准确率提升至90%,较单一视觉方案误检率降低40%。团队开发的WSODD-DP数据集覆盖1771张海洋、4114张湖泊等多场景图像,通过LabelImg标注与Pytorch模型训练,实现对落水者的全天候精准识别。
仿生机械与群体智能驱动执行革新。颠覆传统机械臂设计的仿生章鱼触手救援机构,采用柔性驱动与自适应抓取机理,内部嵌入钢丝绳增强韧性,外部包裹特氟龙材料提升抗腐蚀性,在湍流中抗倾覆能力提升30%,抓取头可根据落水者体型自动调节力度,解决传统机械爪对昏迷者抓取成功率不足65%的行业难题。同时,基于蚁群优化算法的群体智能系统,通过LoRa通信网络实现多机器人动态任务分配,路径规划效率提升35%,填补了非结构化水域多机协同的理论空白。
低功耗通信与能源系统强化实战能力。针对水域通信难题,团队选用LoRa技术作为远距离通信方案,在3公里距离仍保持85%的数据传输成功率,配合GPS-INS与SLAM融合导航,实现米级定位精度。能源系统采用15kWh锂电池组与太阳能充电板结合方案,续航达3小时,非对称浮力舱布局与流线型机身设计,使机器人在浪涌环境中能耗降低15%,满足长时间救援需求。
该项目正从产业变革与社会价值双维度重塑救援生态:在产业层面,其低功耗LoRa通信模组、多模态融合算法等核心技术契合《“十四五”机器人产业发展规划》国产化要求,预计带动水上救援装备产业链年产值超5亿元;在社会救援领域,非对称浮力舱布局与流线型机身设计使机器人能在浪涌环境中稳定作业,结合太阳能供电系统实现3小时持续续航,填补了非结构化水域仿生救援的理论空白。团队已完成WSODD-DP数据集构建、仿生触手流体仿真等前期验证,正与海洋研究所合作开展实地测试,未来可广泛应用于河流、湖泊及海洋等全水域场景,为极端天气下的应急救援提供关键技术支撑。
从实验室创新到产业落地,“智驭深蓝”团队以电子信息、机械设计、经管多学科交叉优势,将仿生学原理与智能算法深度结合,不仅为水上救援装备提供了“中国方案”,更开创了机器人技术服务公共安全的新范式。该项目所展现的“技术工具+机制设计+生态协同”创新模式,正推动救援机器人从单一设备向智能系统的跨越,为全球水域安全保障贡献高校智慧。(牛烁洲、刘纯雨、江秉宸、陈欢)
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