智能仿鸟扑翼飞行机器人

所属学院：人工智能研究院

合作方式：☐整体转让 ☐技术许可 ☐作价入股 ☒合作开发 ☐其它_____

成果简介：

智能仿鸟扑翼飞行机器人的设计灵感来源于自然界中鸟类的飞行模式，通过机翼拍打空气的反作用力产生升力和推力，具有低能耗、隐蔽性强、高机动性等优势。智能仿鸟扑翼飞行机器人集仿生学、空气动力学分析、机械结构、能源、通信、控制等多学科技术于一身。以鸽子为仿生对象，通过研究鸽子的飞行机理，构建了仿鸟扑翼空间机构，实现了多自由度仿生扑翼运动；通过对鸽子飞行策略的研究，构建了“感知—导航—控制”一体化系统，实现了仿鸟扑翼飞行机器人的高效自主飞行；通过模仿生物鸽群编队机制，提出了仿鸟扑翼飞行机器人集群协同控制方案，提升了仿鸟扑翼飞行机器人协同侦察的能力。所研发的智能仿鸟扑翼飞行机器人融合了高精度传感设备、智能飞控系统、自稳云台系统、WIFI通信模块、航拍及地面站等模块，具备自主飞行、目标跟踪能力，能够实现地图构建、路线规划、实时航拍、图像回传等功能。

成熟程度及推广应用情况：

目前处于何种研发阶段：研发☐小试☐中试☐小批量生产☐产业化；样机：有☐无

推广应用情况：智能仿鸟扑翼飞行机器人融合了位姿控制、自稳云台系统、航拍及地面站系统等技术，充分发挥了其高仿生性、低能耗的优势，在农田驱鸟、野外监控等应用环境推出了定制化业务。

技术优势：

不同于固定翼和旋翼飞行器，扑翼飞行器通过扑动推进方式可充分利用空气动能，具备更高的空气利用效率，可显著提高续航能力。所研发的智能仿鸟扑翼飞行机器人具有高仿生性，可充分发挥其隐蔽性强的优势，完成一些高原、城市等场景中的隐蔽侦察任务。同时，智能仿鸟扑翼飞行机器人配备有仿生视觉系统，具有灵敏度高、视场大、探测距离远以及识别精度高等优点。另外，智能仿鸟扑翼飞行机器人具有极好的智能性和功能化，集成的高精度传感器可提供准确的状态信息，自主研发的智能飞控系统保证仿鸟扑翼飞行机器人具备稳定自主飞行能力以及良好的环境适应能力。图像回传功能可提供局部区域实时图像信息，为环境监控、区域搜索等任务实施提供有力保障。此外，多台智能仿鸟扑翼飞行机器人可通过WIFI通信模块完成自组网、自规划，形成规模化协同工作模式，显著提高任务完成效率。

性能指标：

样机翼展≤70cm，质量≤250g，负载能力≥100g，续航时间≥30min，可搭载摄像头、微型云台等装置；具有遥控飞行和自主飞行两种模式，具备自主避障、实时航拍、图像回传等功能；可实现不少于3架的智能仿鸟扑翼飞行机器人集群编队飞行。

市场分析：

从国内外无人机市场来看，无人机的应用需求正在逐步增加。目前全球共有超过500家无人机公司，主要以固定翼和旋翼无人机为主。扑翼飞行机器人作为一种新型仿生无人机，在军事和民用领域具有广泛的市场前景，发展潜力巨大，是开拓市场较好的选择。智能仿鸟扑翼飞行机器人首先在农作物保护方面具有良好的应用前景，利用其高仿生性能，通过设计猛禽外观和配备蜂鸣器发出猛禽叫声进行驱鸟，保护农作物。

经济效益分析：

近年来，随着人工智能技术的不断完善，无人机行业得到了快速发展。智能仿鸟扑翼飞行机器人涉及科技领域广泛，包括结构设计、新型材料、微机电系统整合、电子通信等，能够促进微电子、精密加工、新型材料制造等行业的发展，从而带动社会经济的发展。随着军事侦察、环境监管、地形勘测、娱乐教育等多元应用需求的增加，也会加速提升智能仿鸟扑翼飞行机器人的技术规格，扩大商机。同时，随着政府利好政策的持续出台，无人机市场进入了健康发展期，智能仿鸟扑翼飞行机器人的应用市场场景将会不断拓展，市场需求不断攀升，能够带来可观的经济效益。

成果亮点：

1. 具有自主知识产权，研究成果已授权发明专利13项，申请30项。

2. 成果来源：国家自然科学基金重点项目、北京市自然科学基金杰青项目、装备预研教育部联合基金项目、国家自然科学基金面上项目等。

3. 技术先进性：国际先进，国内领先。团队研发的智能仿鸟扑翼飞行机器人机身设计中大量采用柔性材料，具备高仿生外形；尾翼具有两个自由度，能够实现稳定姿态控制。智能仿鸟扑翼飞行机器人搭载团队自主研发的智能飞控系统，可实现稳定自主飞行。设计了仿生视觉系统，提高了目标检测、识别、跟踪的效率和精度。自主研发了微型云台，有效消除了智能仿鸟扑翼飞行机器人飞行过程中机翼振动引起的航拍图像抖振问题。

4. 获奖情况：教育部自然科学一等奖；吴文俊人工智能科学技术奖自然科学一等奖。

团队简介：

团队在仿生扑翼飞行机器人系统设计与自主飞行控制方面进行了大量研究，自主研发设计了一系列仿生扑翼飞行机器人。团队现有教授2人、副教授3人、讲师1人、博士后1人、博士生15人、硕士生28人。团队实验室总面积约为400平方米，配有OptiTrack运动捕捉系统、高速摄像头、力测试平台等设备。团队负责人贺威教授，现任北京科技大学人工智能研究院院长、自动化学院副院长，入选国家“万人计划”科技创新领军人才、科技部中青年科技创新领军人才、教育部青年长江学者、国家优青。主要研究方向是仿生扑翼飞行机器人、机器人智能控制等。目前担任《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》、《自动化学报》、《控制理论与应用》等国内外知名期刊的编委。现担任中央军委装备发展部航空机电技术专业组成员、中国自动化学会理事、青年工作委员会主任、IEEE SMC学会北京分部主席。

联系方式：

北京科大科技园

010-62333830,62335841,62335665,62333626