何玉庆--团队--自主机器人

来源:自主机器人 发布时间:2019-10-14
团队信息
  
课题组名称:自主机器人课题组 课题组网址:ar.sia.cn
负责人:何玉庆 工作单位:中国科学院沈阳自动化研究所 学科领域:机器人学
课题组院地合作联络人员 姓 名:杨丽英 办公电话:024-83601191 手 机:15998250523 E-mail:yangliying@sia.cn
科技处院地合作联络人员 姓 名:房灵申 办公电话:024-23970539 手 机:13840267512 E-mail:13840267512 lsfang@sia.cn
团队介绍
  

团队主要研究方向及可转移转化的科技成果等


自主机器人团队致力于工业级旋翼无人机系统的研发与应用。经过十余年的技术攻关,成功研发了SIA-40(起飞重量40公斤)、SIA-100(起飞重量100公斤)、SIA-700(起飞重量700公斤)、XY-200(载荷200公斤)等一系列无人直升机系统。其中,云鸮100(SIA-100)无人机具备完全自主知识产权,在国内已经率先开展了灾难救援、电力巡检与架设、精准农业等行业应用。翔鹰-200(XY-200)大型无人直升机实现了控制系统、动力系统、传动系统等关键部件的国产化,在国内首次成功实现了大型无人直升机的舰船甲板自主起降技术验证。


团队主要技术产品为工业级旋翼无人机系统。主要研究方向包括:


系列化无人机本体轻量性、适配性及可靠性设计

无人机飞行控制自主性及智能性研究

面向典型应用的无人机系统与标准化载荷一体化技术

无人机产品生产、检测技术标准化

面向典型行业的规模化应用推广

典型转移转化项目案例
  

1.云鸮100无人直升机系统研制与产业化


云鸮100无人直升机是面向科考、救援、电力、农业、公共安全等领域研制的一款特种机器人,攻克了长续航、强抗风、高可靠本体设计,复杂气流中的自主稳定飞行控制,动态环境中自主轨迹规划与跟踪,多机编队飞行以及双机自主避碰等多项关键技术,解决了动态平台自主起降,高海拔环境、低温环境自适应飞行等难点问题,为南极科考、电力、农业、灾害救援等行业应用提供了重要手段和工具。云鸮100按照工业级无人机标准设计研发,其智能化与实用化水平处于国内领先地位。关键技术特点如下:


依照ISO9000标准设计和制造的高可靠的无人直升机本体,具有有效载荷大,续航和抗风能力强的特点;完成验证飞行2000余小时,自评技术成熟度达到6级;


自主设计研发全套飞行控制系统,面向风扰、故障等不确定性因素的超视距稳定飞行控制技术经过行业应用飞行验证,技术成熟度达到7级水平;


具备基于视觉的特定目标自主识别与跟踪技术,复杂环境条件(光照、水面反射、雨雾)的影响,实现对静、动态目标的高精度识别与持续跟踪,与同行业无人机比具备明显的技术优势。自评技术成熟度达到5级。


技术指标:最大起飞重量≥100公斤、最大任务载重≥30公斤、最大平飞速度≥60公里/小时、最大续航时间≥2小时、最大抗风能力≥5级、工作温度范围-20?C-40?C、可实现遥控/半自主/全自主飞行。


图1 云鸮-100无人直升机


图2 大连海面溢油监测与处置


图3 高压输电线缆跨江架设    


图2 农业喷洒应用


云鸮100无人直升机在电力应用领域,实现了巡线和电力线架设,创造经济效益超过 3 亿元,实现了国内首次无人直升机超高压线架设,其中跨长江作业长达 15 公里,属世界首创。旋翼无人机电力巡检与架设相关技术成果荣获辽宁省科技进步一等奖、国家电网科技进步奖二等奖、中国电力科学技术进步奖三等奖、中国科学院科技促进发展科技贡献二等奖,该旋翼无人机在电力巡检与架设方面的应用于2011年通过省级科技成果鉴定,其中不断航跨长江、黄河等架线作业模式属国际首创。在公共安全与灾害处置领域,与消防部门合作完成了火情灾后的信息获取应用;与武警部门合作,实现了对群体性突发事件进行空中监控、投放非杀伤性武器的演示;随国家救援队参与芦山 4.20 地震救援,为人员救助提供了信息保障;参加了大连新港输油管线爆炸后的海面溢油监测及化油剂喷洒处置,在国内首次开展无人机进行溢油监测工作。在农业领域,创新提出了一种超低空超微量施药方式,应用无人机控制系统完成农田导航、飞行控制及药量控制,在增大农药沉积率的同时极大地减少了施药量。无人机精准施药系统在新疆、安徽、江苏、黑龙江、吉林、辽宁等省份建立了20 万亩的示范应用基地,并于2013 年获得第二十届农高会最高奖项——“后稷特别奖”。


2.翔鹰200无人直升机系统研制与产业化


翔鹰200无人机系统是项目团队另一项核心技术,技术路线采用载人直升机进行无人化改造的技术路线,已实现对潍坊天翔V-750大载荷无人机、罗特威A-600直升机的无人化改造,主要包括飞行控制系统研发、电气及传动机构改造、系统参数辨识以及大量的验证试验。目前,翔鹰-200大型无人直升机已经实现了控制系统、动力系统、传动系统等关键部件的国产化,在国内首次成功实现了大型无人直升机的舰船甲板自主起降技术验证。项目团队成功完成了两个型号的无人机改造,在国内具有领先地位;该量级的无人直升机系统在国内尚无成熟可靠的机型,关键技术特点如下:


具备系统功能:全功能自主飞行(自主起飞、自主降落、自主悬停);超视距自主航迹跟踪飞行、地势等高飞行;起降环境要求低,无需跑道;能够搭载多种类型的先进有效载荷;能够在数据链失效的情况下安全返航和着陆;能够配置在有直升机降落平台的舰艇使用;操作简单、迅速投入行动、最少的人工干预、最低限度的操作基地需求。


操作特点:操作简单;系统自检;自动返航;油量、电量显示;一个地面站可控制多架飞机;可以从移动平台控制飞机。操作模式:自主垂直起降;自主巡航飞行;手动速度控制(稳定模式);遥控飞行。


技术指标:最大起飞重量700公斤、最大载荷200公斤、续航时间2-4小时;


图3-1 翔鹰-200大载荷无人直升机


图3-1 翔鹰-200大载荷无人直升机舰载起降实验验证


大载荷无人直升机已实现自主起降、航迹飞行等,整体技术路线可行,但是技术成熟度尚未达到YX-100无人直升机的技术水平,需要进一步研发和技术迭代。将来翔鹰-200无人直升机在海洋执法、现代农业、应急救援等诸多领域具有广阔的应用前景。