《祖國》/王國勇 文/安迪

每個人都有擁抱夢想的權(quán)力，卻不是每個人都有擁抱夢想的勇氣。在智能機器人領(lǐng)域，就有這樣一位有夢想有勇氣的探索者，他在自動化軟件平臺、機器人設計輔助軟件、圖像處理、智能算法研究等領(lǐng)域，均取得了突破性成果，尤其是在智能機器人系統(tǒng)設計自動化、智能機器人系統(tǒng)開發(fā)、無人集群研究領(lǐng)域，更是成績斐然，他就是廣東省汕頭市機器人與智能制造研究院執(zhí)行院長——范衠教授。

時代在變，科技也在變。智能機器人變得越來越重要，越來越多的領(lǐng)域都需要智能機器人的參與，于是，走在探索前沿的范衠，更深刻地感受到了責任和使命的力量。所以，多年來，他，兢兢業(yè)業(yè)，披荊斬棘，在智能機器人領(lǐng)域，創(chuàng)下了一片創(chuàng)新的天地。

智能機器人系統(tǒng)設計自動化

在科研的世界里，范衠永遠不缺深耕探索的勇氣。他的背后是榮譽，他不僅收獲了國家級高層次人才、廣東省“揚帆計劃”緊缺急需人才、汕頭市科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才等榮譽，還入選2021、2022 年度美國斯坦福大學全球前2%頂尖科學家榜單；不僅主持了包括國家自然科學基金面上項目和中央軍委科技委基礎(chǔ)研究項目在內(nèi)的國家和省部級科研項目30 項，還獲授權(quán)專利88 項，出版中文專著和英文專著各1 部；與此同時，他還榮獲中國圖像圖形學學會科技進步獎、中國自動化學會科普獎、俄羅斯工程院工程勇士勛章、中國產(chǎn)學研合作創(chuàng)新獎、中國商業(yè)聯(lián)合會科學技術(shù)獎等多個獎項。

然而，一切榮譽的背后，都是付出。他從2000 年開始，就從事機電系統(tǒng)的設計自動化研究，經(jīng)過二十余年的深耕探索，終于有了自己的成果。

他，提出結(jié)合基因編程和鍵合圖的方法實現(xiàn)了機電系統(tǒng)的自動設計。該方法的優(yōu)勢在于借助鍵合圖強大的表示能力，實現(xiàn)把系統(tǒng)在多領(lǐng)域的能量流動關(guān)系統(tǒng)一用鍵合圖表征，再結(jié)合基因編程算法，實現(xiàn)鍵合圖的進化優(yōu)化；提出用鍵合圖表示連續(xù)控制器，并用基因編程協(xié)同進化出機電系統(tǒng)控制器和被控對象。該方法的優(yōu)勢在于采用基因編程和鍵合圖的方法，實現(xiàn)了機電系統(tǒng)控制器和被控對象同時進化設計；提出一種差分進化算法，并成功地應用于微機電系統(tǒng)的自動魯棒設計；提出用模型預測控制表示離散邏輯控制器，混合鍵合圖表示混合被控對象，并用基因編程協(xié)同進化出混合機電系統(tǒng)控制器和被控對象。該工作把相關(guān)的方法擴展應用到了離散控制器自動化設計上。

每一次突破，都促進了智能機器人系統(tǒng)設計自動化的發(fā)展與應用。而這僅僅是他從事智能研究的一個領(lǐng)域或是一個方面。

智能機器人系統(tǒng)開發(fā)

智能機器人系統(tǒng)是人工智能與機器人技術(shù)的結(jié)合。有了它，智能機器人才能像人一樣去工作。范衠就是這項研究的踐行者。已在多個應用領(lǐng)域取得了成果。

安全是人類最基本的需求，但有些工作雖然危險，但也需要人類去做，如果有一款智能機器人，可以替代人類完成危險工作，那么，它的出現(xiàn)，將是極具意義的。現(xiàn)在這款機器人出現(xiàn)了。

范衠與華能汕頭海門電廠有限公司開發(fā)的在線管道修復智能機器人。就具備這樣的功能。這款機器人是國內(nèi)外第一臺用于熱力管道在線修復的帶壓堵漏智能機器人，可以使生產(chǎn)系統(tǒng)在不需要停機時便可以實現(xiàn)系統(tǒng)修復；同時代替人進入有高溫高壓泄漏物噴出的環(huán)境，保障維修人員的安全。

機器人在醫(yī)學領(lǐng)域的應用，已經(jīng)成為機器人系統(tǒng)開發(fā)的重要組成。作為全國首款為全髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)提供一種高精度三維手術(shù)導航與機器人控制技術(shù)的智能機器人。剛剛面世，便引發(fā)了關(guān)注。這款機器人就是范衠與汕頭大學第一附屬醫(yī)院共同合作研究開發(fā)全髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)機器人。

它是一種集成智能診斷、校準規(guī)劃、測量導航的多功能全髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)機器人系統(tǒng)，達到提高人工全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)手術(shù)質(zhì)量，提升手術(shù)精度，降低手術(shù)難度的目的。項目所涉及的關(guān)鍵技術(shù)均申請了專利保護。

類似的系統(tǒng)開發(fā)還有很多，如，與汕頭市萬格文教科技實業(yè)有限公司合作開發(fā)的《卡片式編程機器人》和《EST 可視化編程機器人》兩款教育類編程機器人；與汕頭輕工裝備研究院合作開發(fā)的智能科教機器人等項目均已投入使用。

無人機集群研究

在無人機眾多技術(shù)中，無人機集群技術(shù)備受關(guān)注。如何在噪聲的影響、通信的不確定性、強電磁干擾以及個體自身行為的不確定性等復雜環(huán)境中，進行穩(wěn)定的集群控制；如何在未知環(huán)境和無通信條件時，實現(xiàn)自主工作，成為無人機集群研究的重點所在。

于是，范衠課題組就此提出了一種通信拒止環(huán)境下僅基于視覺信息的無人機集群控制方法。主要創(chuàng)新點為無人機集群不需要通信，可以僅僅依靠視覺（沒有GPS信號或位置信息）進行集群智能環(huán)境感知，進而實現(xiàn)目標的搜索、穩(wěn)定跟蹤和無死角合圍，還可以模擬在通信拒止環(huán)境中無人機之間通信收到干擾的威脅后，僅僅依靠視覺進行目標搜索和穩(wěn)定跟蹤。項目的成果可以應用于眾多民用領(lǐng)域，如城市反恐、目標搜救、災后搜救等。

在任務的多樣性和實際環(huán)境的多變性的情況下，群體形態(tài)需要在不同的任務和動態(tài)的環(huán)境中進行轉(zhuǎn)換。如何實現(xiàn)？范衠課題針對此問題，提出一種用于群體形態(tài)自動生成的設計自動化框架，實現(xiàn)了群體形態(tài)動態(tài)地自適應轉(zhuǎn)換。

本項目可以有效突破諸如多無人平臺協(xié)同信息處理、無人集群組織協(xié)同、多無人平臺協(xié)同目標跟蹤、集群目標打擊等無人集群任務場景下的關(guān)鍵技術(shù)。

算法是智能化實現(xiàn)的“心臟?！币虼?，范衠開展了帶約束條件的多目標進化算法方面研究，而這項研究也是其實驗室工作的一個特色，目前在國際學術(shù)界處于領(lǐng)先的地位。成果已很好地應用于機器人系統(tǒng)的設計優(yōu)化，并結(jié)合實驗室開發(fā)的《機器人系統(tǒng)設計自動化》軟件，在六自由度機械臂及平衡示教機械臂的開發(fā)方面已經(jīng)獲得了具體的應用，其中，平衡示教機械臂已作為開發(fā)的產(chǎn)品銷售到企業(yè)進行應用。

所有與智能機器人相關(guān)的領(lǐng)域，都是范衠的研究領(lǐng)域。比如，在圖像處理方面，他與汕頭市俊國機電科技有限公司合作開發(fā)了鋼坯字符識別系統(tǒng)和鋼筋端面識別系統(tǒng)；與廣東航宇衛(wèi)星科技有限公司合作開發(fā)了煙草植株自動檢測系統(tǒng)；自主研發(fā)一套融合圖像處理方法和深度學習算法對道路裂縫進行自動檢測的系統(tǒng)；開發(fā)一套眼科疾病輔助診斷系統(tǒng)。

智能機器人的未來，無限廣闊。所以，范衠將繼續(xù)書寫他和他的機器人故事，于漫漫科研路他表示團隊和家人長期大力支持是取得成功的保障。而我們，也將繼續(xù)期待后續(xù)的精彩......