移动机器人自主控制方法与技术体系
自然科学奖公示
项目名称 移动机器人自主控制方法与技术体系
推荐单位
（推荐专家） 中科院沈阳分院
项目简介 近十年来，机器人技术呈现出向国防安全、公共安全、科学探测、社会服务等领域加速发展的态势。与工作于固定时序刚性生产线、以高速高精度重复作业为特点的传统工业机器人不同，特种移动机器人通常工作于非结构化、动态环境，需要实时处理多种难以预先建模的不确定因素，这也为机器人学的研究带来新的挑战与科学问题。
本项目创新提出自主行为是移动机器人的共性使能方法这一思路，开展了一系列有特色的研究工作，取得的主要成果包括：
1）提出了一种有特色的移动机器人自主行为共性方法体系架构，为地面、空中、水下等移动机器人自主行为研究提供了技术路线与系统结构；
2）针对非线性、欠驱动移动机器人对象，提出了基于主动预测估计的鲁棒/自适应控制方法，为解决不确定性扰动对移动机器人控制性能的影响问题提供了一种可行技术；
3）提出了一种动态野外环境下移动机器人实时环境建模与行为优化方法，为解决移动机器人智能决策问题提供了一种可行技术；
4）提出了一种面向合作目标优化观测的多机器人协调控制方法，为面向任务的多机器人合作提供了一种解决方案；
5）以地面移动机器人、空中飞行机器人为典型平台，全面验证了上述方法、技术的有效性和可行性。以本项目成果作为支撑的极地科考、救灾救援机器人已经投入使用，满足了国家相关领域的迫切需求。
基础理论研究与面向国家重大需求的实际系统相结合、为其提供可行的技术支撑，是本项目的最大特色。本项目发表论文122篇，SCI检索23篇，EI检索104篇，引用151次。研究成果在国际上产生重要学术影响的同时，为一系列国家重大重点项目奠定了理论方法与技术基础。
完成人情况表 姓名、排名、职称、工作单位、完成单位、对本项目技术创造性贡献、曾获国家、省科技奖励情况
姓名（韩建达）；排名（1）；职称（研究员）；工作单位/完成单位（中国科学院沈阳自动化研究所）；对本项目技术创造性贡献（作为项目负责人，提出自主行为是移动机器人共性使能技术这一思路，并建立了移动机器人自主行为共性方法体系。针对一类非线性、欠驱动对象，提出了基于主动预测估计的鲁棒/自适应控制方法，并在旋翼飞行机器人上成功应用。提出了一种动态野外环境移动机器人实时建模与行为优化方法，并在极地冰雪面移动机器人上成功应用。研制出一系列机器人应用系统，为推动特种机器人的实际应用做出了贡献）；曾获国家、省科技奖励情况（国家863计划智能机器人主题专家组成员、国家科技部首批中青年科技创新领军人才、国家科技进步二等奖1项、中国专利优秀奖1项、辽宁省科技进步一等奖1项）。
姓名（唐延东）；排名（2）；职称（研究员）；工作单位/完成单位（中国科学院沈阳自动化研究所）；对本项目技术创造性贡献（提出针对移动机器人的实时环境建模与感知方法，开展了无人机视觉系统理论方法和应用系统的开发。其主要具有原创性的理论成果包括：室外光照建模及图像视频光照处理及常恒模型与算法，视频语义浓缩及异常事件检测模型和算法及自动目标识别与跟踪）；曾获国家、省科技奖励情况（辽宁省自然科学学术成果奖一等奖1项、辽宁省自然科学学术成果奖二等奖项）。
姓名（何玉庆）；排名（3）；职称（研究员）；工作单位/完成单位（中国科学院沈阳自动化研究所）；对本项目技术创造性贡献（提出了一种基于加速度反馈的欠驱动非线性系统控制方法；提出了面向合作目标优化观测的多机器人协调控制方法；提出了一种基于AESMF的主动合作观测方法；上述方法在自行设计开发的飞行机器人、地面机器人、水面机器人等平台上得到了验证，支撑了系统性能改进；并设计了面向多机协作的室内多旋翼飞行机器人平台）。
姓名（赵新刚）；排名（4）；职称（研究员）；工作单位/完成单位（中国科学院沈阳自动化研究所）；对本项目技术创造性贡献（针对非线性、欠驱动移动机器人，提出了基于主动预测估计的鲁棒/自适应控制方法。提出了一种基于IHDR的在线自主学习方法；提出三维速度空间混合整数线性规划方法，解决多动态约束下机器人行为的优化决策问题）；曾获国家、省科技奖励情况（辽宁省自然科学学术成果奖一等奖1项）。
姓名（宋大雷）；排名（5）；职称（副研究员）；工作单位/完成单位（中国科学院沈阳自动化研究所）；对本项目技术创造性贡献（提出了一种基于在线估计的自适应控制方法，以及移动机器人容错控制方法，并在飞行机器人系统进行了实际验证）；曾获国家、省科技奖励情况（辽宁省自然科学学术成果奖一等奖1项、二等奖2项）。
论文、论著目录（不超过8篇）
序号 论文专著名称/刊名/作者 影响因子 年卷页码 发表时间年月日 通讯作者 第一作者 国内作者 SCI他引次数 他引总次数 知识产权是否国内所有
1 Acceleration-Feedback-Enhanced Robust
Control of an
Unmanned
Helicopter/Journal of
Guidance
Control and
Dynamics/He
Yuqing, Han 1.151 2010,33(4),1236-1250 2010 何玉庆 何玉庆 何玉庆、韩建达 2 6 是 Jianda
2 Active Model
Based
Predictive
Control and
Experimental
Investigation
on Unmanned
Helicopters in
Full Flight
Envelope/IEEE
Transactions
on Control
System
Technology/Song Dalei, Han
Jianda, Liu
Guangjun 2.521 2013,21(4)
1502 -
1509 2013.7 宋大雷 宋大雷 宋大雷、韩建达、刘光军 2 2 是
3 Angular
acceleration
estimation and
feedback
control: an
experimental
investigation/Mechatronics/Han Jianda, He
Yuqing, Xu
Weiliang 1.823 2007,17(9),
524-532 2007 Xu
Weiliang 韩建达 韩建达、何玉庆 4 7 是
4 A UD
factorization-based nonlinear
adaptive
set-membership filter for
ellipsoidal
estimation/International
Journal of
Robust and
Nonlinear
Control/Zhou
Bo, Han
Jianda, Liu 2.652 2008,
18,
1513–1531 2008 周波 周波 周波、韩建达 2 4 是 Guangjun
5 Fault detection
for switched
systems with
finite-frequency
specifications/Nonlinear
Dynamics/Zhao Xingang, Li
Jian, Ye Da 2.419 2012,70,
409-420 2012.5 叶丹 赵新刚 赵新刚，叶丹 3 4 是
6 Tricolor
Attenuation
Model for
Shadow
Detection/IEEE Transactions
on Image
Processing/Tian Jiandong,
Sun Jing, Tang
Yandong 3.111 2009,18(10)
2355-2363 2009.9 田建东 田建东 田建东，孙静，唐延东 7 15 是
7 Wavelength-sensitive-function controlled
reflectance
reconstruction/Optics
Letters/Tian
Jiandong, Tang
Yandong 3.179 2013,38(15)
2818-2820 2013 田建东 田建东 田建东，唐延东 2 2 是
8 移动机器人系统—建模、估计与控制/韩建达、何玉庆、赵新刚 无 无 2011.6 韩建达 韩建达 韩建达、何玉庆、赵新刚 无 无 是