智能机器人技术:安保、巡逻、处置类警用机器人研究实践
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前言
PREFACE

“十三五”以来,在《中国制造2025》及《“十三五”国家科技创新规划》等战略规划的指引下,中国科技快速发展,科研成果层出不穷,智能化、数据化发展趋势日益明显,数字经济、智能制造协同发力,这些创新成就重塑着社会生活,也推动着社会变革。在社会安全领域,公安部党委对公安科技进行了战略部署和科学布局,以公安大数据战略为指引,推动公安科技规划深入贯彻实施,实现重大项目研究快速推进,获得了警务新技术和警用新装备的长足发展。得益于国家政策规划的引导支持和公安科技的前瞻建设,公安部第一研究所在“十三五”期间牵头承担了国家重点研发计划“主动防控型警用机器人关键技术研究与应用示范”项目(2017 YFC0806500),团结协作国内23家高校院所、企事业单位,围绕安保、巡逻、处置等类型的警用机器人开展了大量的研究与实践,在智能机器人技术方面取得了一定进步,并将警用机器人系统应用于重大活动安保和公安一线实战中,发挥了重要作用,产生了积极意义。

智能警用机器人及其系统是大数据、云计算、人工智能、物联网等新技术的融合应用,是“云-网-端”架构理念在公安领域落地的装备形态。从某种意义上讲,警用机器人等智能技术研究代表着公安科技的前进方向,机器人实战应用诠释了智慧警务的探索实践。因此,为了更好地贯彻落实公安科技战略规划、助力大数据智能化建设和智慧警务变革发展,将“向科技要警力、向装备要战斗力”的理念付诸实践,将“以机器换人力、以智能增效能”的理想变成现实,我们依托“十三五”国家重点研发计划“主动防控型警用机器人关键技术研究与应用示范”项目研究成果,整理编撰本书,以期为公安机关、一线民警、警用机器人研究人员、机器人行业从业人员等提供参考,进一步推动警用机器人的研究应用和行业发展。

本书共有6章。第1章围绕智能机器人关键技术,讲述机器人环境建模技术、自主导航定位技术、机器人自主移动与作业技术和动态自组网技术等内容。第2章围绕智能机器人实战应用技术,讲述基于深度学习的欠分辨率图像理解技术、基于全息感知融合的警用机器人侦查技术、基于类脑神经网络的视频数据处理技术以及危险评估模型的现场处置在线分类和目标定位技术等内容。第3章围绕安保机器人关键技术,讲述卡口安保机器人爆炸物自动检测技术、人体特征检测——语音识别技术、卡口安保机器人通信技术、道口综合检查机器人系统设计、道口综合检查机器人关键技术及其理论研究、道口综合检查机器人系统平台、动态环境下人车物多元特征取证技术以及人机协同的目标跟踪与主动防控技术等内容。第4章围绕巡逻机器人关键技术,讲述室外多路况巡逻机器人设计实现、具有灵活操作能力的室内巡逻机器人平台研制以及基于虚拟现实的智能巡视系统研制等内容。第5章围绕处置机器人关键技术,讲述腿足式多运动模态警用移动机器人设计、应急处置移动平台研究、处置机械臂设计以及处置机器人人机协作技术等内容。第6章围绕警用机器人指挥控制技术,讲述警用机器人需求与设计、警用机器人通信安全技术、警用机器人平台技术以及警务知识图谱技术研究等内容。

本书由“十三五”国家重点研发计划“主动防控型警用机器人关键技术研究与应用示范”项目(2017 YFC0806500)支持,中国21世纪议程管理中心、公安部科技与信息化局予以指导,公安部第一研究所牵头组织,赵杰、李剑、臧希主要负责,项目参与单位共同编著。本书第1章由哈尔滨工业大学、上海交通大学、浙江大学、中国科学院自动化研究所和江苏中科院智能科学技术应用研究院等单位人员编写;第2章由公安部第三研究所、清华大学、北京航空航天大学、江苏中科院智能科学技术应用研究院和中国人民公安大学等单位人员编写;第3章由中国人民解放军国防科技大学、北京理工大学、河北工业大学、武汉科技大学和湖南万为智能机器人技术有限公司等单位人员编写;第4章由深圳创冠智能机器人集成有限公司、中国科学院沈阳自动化研究所、北京航空航天大学和中国科学院合肥物质科学研究院等单位人员编写;第5章由山东大学、上海智殷自动化科技有限公司、哈尔滨工业大学和中信重工机械股份有限公司等单位人员编写;第6章由公安部第一研究所、中国人民公安大学、公安部第三研究所、中国华戎科技集团有限公司和深圳安卓智能工程有限公司等单位人员编写。航天八院八零二所、福建工程学院、厦门市美亚柏科信息股份有限公司、广州高新兴机器人有限公司、苏州博众机器人有限公司、北京凌天智能装备集团股份有限公司和北京晶品特装科技有限责任公司等单位提供了部分素材并参与了部分章节的编写。

编写本书的过程中,公安部第一研究所、公安部相关业务局、北京市公安局等单位领导给予了大力支持;项目咨询专家组、项目管理办公室、警用机器人工作专班的专家予以悉心指导,组成编委会并提出大量宝贵的意见和建议;中关村融智特种机器人产业联盟、中国21世纪议程管理中心等单位提供了大量帮助;在此对他们表示衷心的感谢。书中部分素材参考了国内外相关文献,个别图表摘自其中,未能一一注明,敬请谅解。

由于编者水平有限,加之机器人技术发展迅速,书中难免有疏漏或不妥之处,敬请批评指正。

编者

2020年5月