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“智能机器人”重点专项 2020 年度 项目申报指南 - 92861

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附件3

“智能机器人”重点专项2020年度项目申报指南为落实《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

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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。

1.基于编织/折展原理的机器人结构功能一体化设计研究内容: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

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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。

2.机器人的刚柔软结构耦合与变刚度技术

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。

3.活体细胞生物混合的机器人驱动与控制

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

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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。

4.机器人仿生集群关键技术

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。

5.基于5G通信的多机器人自主协同技术

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

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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。

6.基于类生命孪生的机器人智能学习方法

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。

7.侵入式脑机接口与生物干预控制技术

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

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“智能机器人”重点专项 2020 年度 项目申报指南 - 92861

附件3“智能机器人”重点专项2020年度项目申报指南为落实《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
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