“智能机器人”重点专项2020年度项目申报指南

admin 2020-04-04 21:01 行业动态

为落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020 年)》和《中国制造2025》等规划,国家重点研发计划启动实施“智能机器人”重点专项。根据本重点专项实施方案的部署,现发布2020 年度项目指南。

本重点专项总体目标是:突破新型机构/材料/驱动/传感/控制与仿生、智能机器人学习与认知、人机自然交互与协作共融等重大基础前沿技术,加强机器人与新一代信息技术的融合,为提升我国机器人智能水平进行基础前沿技术储备;建立互助协作型、人体行为增强型等新一代机器人验证平台,抢占新一代机器人的技术制高点;攻克高性能机器人核心零部件、机器人专用传感器、机器人软件、测试/安全与可靠性等共性关键技术,提升国产机器人的国际竞争力;

攻克基于外部感知的机器人智能作业技术、新型工业机器人等关键技术,创新应用领域,推进国产工业机器人的产业化进程;突破服务机器人行为辅助技术、云端在线服务及平台技术,创新服务领域和商业模式,培育服务机器人新兴产业;攻克特殊环境服役机器人和医疗/康复机器人关键技术,深化我国特种机器人的工程化应用。本重点专项协同标准体系建设、技术验证平台与系统建设、典型应用示范,加速推进我国智能机器人技术与产业的快速发展。

本重点专项按照“围绕产业链,部署创新链”的要求,从机器人基础前沿理论、共性技术、关键技术与装备、应用示范四个层次,围绕智能机器人基础前沿技术、新一代机器人、关键共性技术、工业机器人、服务机器人、特种机器人六个方向部署实施。专项实施周期为5 年(2017—2021 年)。

2020年,按照基础研究类启动不少于11 个项目,拟安排国拨经费总概算约6600 万元。项目申报统一按指南一级标题的研究方向进行。除特殊说明外,拟支持项目数均为1~2 项。项目实施周期不超过3 年。申报项目的研究内容须涵盖该一级标题下指南所列的全部考核指标。项目下设课题数不超过4 个,参加单位总数不超过6 家。项目设1名项目负责人,项目中每个课题设1名课题负责人。

指南中“拟支持项目数为 1~2 项”是指:在同一研究方向下, 当出现申报项目评审结果前两位评价相近、技术路线明显不同的情况时,可同时支持这2 个项目。2 个项目将采取分两个阶段支持的方式,第一阶段完成后将对2 个项目执行情况进行评估,根据评估结果确定后续支持方式。

研究内容:面向高集成性、高环境适应性机器人前沿技术,研 究基于编织折展结构的非关节式机器人设计技术,探索基于智能材料的变刚度、变形状、变尺寸的驱动机理,连续稳定性调控机制及实现方法;研制结构功能一体化机器人原理样机,可基于单一结构,实现机器人整体运动、抓取作业与环境适应等服役功能。

考核指标:研制基于编织/折展原理的结构功能一体化设计机器人原理样机,提出所研制机器人的量化考核指标体系,可实现 爬行、翻滚等整体移动与抓取等作业功能,并具备变刚度、变形 状、变尺寸功能,在不少于3 种复杂环境下验证环境适应能力。至少有1 项先进前沿技术实现首创或达到同类技术的国际领先水平,并提供佐证材料;申请/获得不少于5 项发明专利。

研究内容:面向软体机器人结构承力/操作力提升的需求,研究基于仿生原理的刚—柔—软耦合机构设计、变刚度结构设计与 优化、操作/感知一体的仿生灵巧机构设计、刚—柔—软耦合机器 人的运动学与动力学建模与控制等方法与技术,研制刚—柔—软 耦合的机器人原型样机,开展交互控制与功能验证实验。

考核指标:研制具有刚—柔—软耦合结构的机器人原型样机;可变刚度结构的杨氏模量变化不小于一个数量级。至少有1 项先进前沿技术实现首创或达到同类技术的国际领先水平,并提供佐证材料;申请/获得不少于5 项发明专利。

研究内容:研究单细胞/组织水平的生物驱动单元机械动力学,建立生物驱动的定量化模型;研究活体细胞生物混合驱动器的先进结构设计与制造方法,使其具有多形态多模式运动功能;开展混合驱动器的智能控制技术研究,实现不同形态不同模式下的可控运动。

考核指标:研制出基于活体细胞生物混合的新型机器人驱动装置,实现不少于3 种模式的可控运动,细胞组织负重比优于1:10。至少1 项先进前沿技术实现首创或达到同类技术的国际领先水平,并提供佐证材料;申请/获得不少于5 项发明专利。

研究内容:针对鸟群、鱼群、蚁群的高机动、高效节能集群运动等自然现象,探索生物高效集群运动的动力学和节能机理,研究仿生机器人集群运动的能量高效利用、协同感知、协同运动、集群控制等理论和方法,研制飞行或游动仿生机器人的集群运动验证平台,开展室外环境下的实验验证。

考核指标:研制飞行或游动的不少于1 类仿生机器人集群验证平台,实现≥15 台仿生机器人的集群运动及其能量高效利用。至少有1 项先进前沿技术实现首创或达到同类技术的国际领先水平,并提供佐证材料;申请/获得不少于5 项发明专利。

研究内容:面向未来5G 通信支持下的多机器人系统在动态开放环境中执行任务的需求,设计5G 通信下协同任务导向的多机体系结构和机间通信机制,研究开放环境中5G 技术支持下多机器人协同优化决策、协同行为认知等自主协同技术,实现编队行驶与 避障、协同搜索与目标识别、协同跟踪与目标定位等典型任务中的技术验证。

考核指标:确定5G 通信用于多机器人自主协同的技术方案及相关指标体系;结合不少于10 台的多自主移动机器人系统、实现针对动态开放环境典型应用的技术验证。至少有1 项先进前沿技术实现首创或达到同类技术的国际领先水平,并提供佐证材料;申请/获得不少于5 项发明专利。

研究内容:借鉴生命系统进化出的快速学习能力,实现生物 神经网络针对特定任务的训练和快速收敛,并将其映射到人工智 能算法中(类生命孪生)用于机器人的智能学习,具体包括:研 制基于活体生物神经网络的学习发育平台,针对特定任务实现多 源刺激下生物神经网络的连接、发育和功能重塑;研究功能化生 物神经网络的系统辨识方法,建立生物神经网络向人工智能算法 的映射机制,形成基于类生命孪生的机器人智能学习方法体系, 并开展实验验证。

考核指标:针对2 种以上任务实现生物神经网络的训练和功能重塑,完成系统辨识,建立基于生物神经网络迁移映射的类生命孪生智能控制器,学习效率高于传统机器学习效率50%以上。至少有1 项先进前沿技术实现首创或达到同类技术的国际领先水平,并提供佐证材料;申请/获得不少于5 项发明专利。

研究内容:面向生物运动行为精确控制,研究生物体脑功能机理,探索生物体运动干预/控制方法;研究神经刺激器的微型化设计方法,研制侵入式脑机信号干预装置,探索侵入式干预装置快速 装备技术,实现核心刺激单元的长期稳定服役;研制侵入式脑机接 口控制单元原理样机,并在生物体上开展受控运动实验验证。

考核指标:研制侵入式脑机接口系统,提出所研制系统的量化考核指标体系,在不少于2 类动物上完成功能测试,实现生物体运动功能刺激干预与控制;侵入装置植入体有效工作时间不低于3 个月。至少有1 项先进前沿技术实现首创或达到同类技术的国际领先水平,并提供佐证材料;申请/获得不少于5 项发明专利。

研究内容:瞄准机器人社会交互前沿技术,研究人与人社交 过程中的社会动力学模型,构建基于多模态信息融合模型,并建 立社交意图预测模型;研究社会道德规范学习系统,结合上下文 信息和文化背景建立用户期望模型和机器人行为后果自主评估机 制;研究融合知识、任务与情感的类人机器人意识模型,建立结 合即时反馈和长期趋势的非结构化交互内容生成方法;针对典型 社会交互环境,在服务机器人实验平台上进行验证。

考核指标:至少在3 种典型场景下实现人机社会交互演示验证,提出社会交互系统量化考核指标体系,交互理解识别正确率优于80%。至少有1 项先进前沿技术实现首创或达到同类技术的国际领先水平,并提供佐证材料;申请/获得不少于5 项发明专利。

研究内容:面向呼吸道内诊疗需求大、入路结构异型动态复 杂等问题,基于肺部微小结节的临床、影像组学、病理和生物组 学等多源信息,开展肺部微小结节的智能辅助诊断技术研究,突 破多自由度柔性末端执行器设计和驱动,实时精准导航,复杂动 态环境下诊疗执行末端精准定位,生理运动补偿,肺部结节的检 测、取样等技术,研制多种活检取样工具,研发面向肺部结节的 柔性微创手术机器人,并开展试验验证。

考核指标:研究肺部结节微创手术机器人技术,提出所研制机 器人的量化考核指标体系,具备呼吸道环境下利用多自由度柔性末 端执行器,实现肺部微小结节精准定位,通过导航定位可到达6级及以上支气管进行肺部结节的检测、取样。至少有1 项先进前沿技术实现首创或达到同类技术的国际领先水平,并提供佐证材料;申请/获得不少于5 项发明专利(其中PCT 专利不少于1 项)。

研究内容:面向骨盆骨折等周边复杂力学和生物学环闭合复位手术需求,研究周边肌组织生物力学模型与软组织容受度模型,研究基于骨肌组织容受度模型与术中影像相融合的复位路径规划方法,研究包括术中影像、手术器械跟踪与导航、可视化、智能手术器械/机器人相集成的智能手术环境技术,开展试验验证。

考核指标:研制出面向复杂骨折闭合复位智能手术环境的实验系统,提出所研制系统的量化考核指标体系,集成具有三维实时跟踪、导航、自动手术规划与手术过程信息可视化等功能。至少有1 项先进前沿技术实现首创或达到同类技术的国际领先水平,并提供佐证材料;申请/获得不少于5 项发明专利(其中至少1项PCT 专利)。

研究内容:针对地震、火灾、事故等大规模伤亡事件存在的 突发、群体性救治需求,研究基于大数据和人工智能技术的现场 失血性休克量化检伤、分类决策等技术与终端样机系统,实现与 搜救机器人的集成融合,解决传统检伤分类“快而不好”和“好 而不快”的问题,实现准确性和时效性的高效统一。

考核指标:研制出基于大数据和人工智能技术的现场失血性 休克量化检伤分类决策终端系统样机,提出满足相关需求的指标 体系,实现针对典型应用的技术验证。至少有1 项先进前沿技术实现首创或达到同类技术的国际领先水平,并提供佐证材料;申请/获得不少于5 项发明专利(其中至少1 项PCT 专利)。

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