青年拔尖人才支持计划

编号__________青年拔尖人才支持计划自然科学类申报书推荐单位：贵州省教育厅申报人：黄彪工作单位：贵州理工学院学科组：工程与装备制造组申报平台：教育部填表日期：2016年8月26日填写说明一、请申报人实事求是的填写表中内容。二、“推荐单位”按照工作单位的隶属部级单位填写、地方按其归属上级教育、科技部门填写。三、“学科组”分为：数学组、物理组、化学组、医药组、生命科学组、材料科学组、农林与食品科学组、工程与装备制造组、信息科学组、地球科学与资源环境组，请申报人选择填写，具体评审过程中可能根据需要进行调整。四、“申报平台”请根据所属部门、研究领域从教育部、科技部两个平台部门中选择。五、“技术领域”请从事工学或企业中从事研究开发与技术成果转化工作的申报人填写。青年拔尖人才支持计划自然科学类申报书1姓名黄彪性别男出生年月1982/05学科门类工学技术领域高新技术改造传统产业现工作单位贵州理工学院行政职务无专业技术职称无在国内工作是否满一年是最后学历博士最后学位博士教育经历（从大学起，按时间正序填写）学位起始时间终止时间院校专业（时间格式如：“201107”）学士200209200606内江师范学院物理学硕士200809201106华南农业大学果树学博士201109201606华南理工大学机械设计及理论工作经历（请按照时间正序填写全职经历。）职务起始时间终止时间单位（时间格式如:“201107”）教师200606200809简阳实验中学教师201607现在贵州理工学院青年拔尖人才支持计划自然科学类申报书2自我评价（近5年主要学术贡献、创新成果及其科学价值或社会经济意义，本栏限1页。）申报人主要从事机器人结构设计及视觉识别相关研究。机器人作为重要的智能装备，是“中国制造2025”计划和工业4.0发展关键技术之一。近年来，机器人相关研究备受关注，并取得了很多科研成果，推动了我国工业自动及智能化生产进一步发展。目前，机器人大多技术已经趋于成熟，并已大量应用于汽车工业、航空制造、电子电器和现代物流等规模化生产中，并在农业、水产业以及日常生活也得到了较广泛的应用。但在机器人实际应用中，由于作业环境、内容、对象以及作业要求不同，机器人的结构和视觉系统通常存在较大差异，即机器人机构和视觉识别在一定程度上有较大的专一性，以致现有的机器人所能替代的人类工作非常有限。如在机器人结构设计时需对机器人作业环境、作业内容、作业对象和生产成本等多种因素综合考虑才能设计及优化机器人结构，从而具有较强的灵活性；在识别算法研究时，由于识别环境和对象的不同，采用的算法存在很大的差异。因此，机器人结构设计和视觉识别研究对机器人的实际应用有重要价值和意义。近5年来，本人针对机器人视觉识别、摄像机标定和末端执行器开展了较深入的研究，具体研究内容及取得的成果如下：（1）对传统农业的种植方法和生产系统进行了剖析，在分析农业种植机械化的可行性和明确机器人的功能基础上提出了一套农业机器人设计方案。该方案将机器人技术与农业种植、生物质能等研究相结合，可实现果树枝条的自动化修剪，并能将剪下的枝条进行实时粉碎处理，粉碎的碎末作为有机肥原料返还到田间被进一步循环利用。相关研究已经申请国家发明专利1件，并已授权，专利名称：“一种枝条修剪粉碎机器人及其修剪破碎枝条的方法”，专利号：CN2014105126059；（2）针对机器人识别技术开展了相关研究，例如对图像的分割、噪音的消除、非合理间断图像的补偿处理、图像框架提取等进行了探索，提出了一系列算法，并进行了实验研究。实验结果表明，这些算法均能获得比OTSU算法更好的识别效果，并且在处理速度和正确识别率上各具优势，可满足不同的识别要求。相关研究已经发表及录用论文4篇，其中有2篇已被EI收录，EI收录论文题目为：“ImageIdentificationTechnologyofBranchesinLoquatTrees”和“枇杷枝条修剪机器人的视觉识别和框架提取”。（3）根据超广角镜头大畸变原理提出了一种超广角摄像机标定算法。该算法首先根据直线上不同点在摄像机坐标系中的关系和图像畸变特征，求取无畸变理想图像坐标。然后利用所求无畸变理想图像坐标和实际图像坐标的约束关系对无畸变理想图像点进行矫正处理。最后利用矫正后的图像坐标和实际图像坐标求取超广角摄像机内、外参数。通过与其它算法的比较实验研究表明，该算法能准确获得摄像机参数，同时具有操作简单、标定快速等优点。（4）提出了一种切削枝条确定及定位方法。该方法首先利用双目摄像头的位置关系和枝条中心轴坐标求取枝条直径、数量及面积密度。然后以枝条直径和密度为依据确定切削枝条，并以切削枝条中心轴与剪枝分界线的交点作为切削点。最后通过方程求解切削点的三维坐标。实验研究表明，该方法获得的切削枝条符合剪枝要求，获的切削点三维坐标较准确，可应用于剪枝机器人的剪枝作业。（5）研制了一种剪枝末端执行器，并进行了传动分析。通过剪枝末端执行器夹持力、输送力、进给力等分析，获得了剪枝末端执行器理论参数，并基于这些参数进行了切削实验，确定了剪枝末端执行器最优组合参数。该剪枝末端执行器体积小巧、结构紧凑、移动轻便，可进入较密集的枝条空间实现剪枝作业，具有节能、轻量和成本低廉等特点。相关研究已经申请发明专利1件，并于2016年3月通过了实质审查阶段，专利名称：“一种果树枝条修剪粉碎末端执行器及方法”，专利申请号：CN201410512579X。投稿论文中已有1篇被EI收录期刊（即EI检索源期刊）录用。青年拔尖人才支持计划自然科学类申报书3近五年代表性论著、论文（15篇以内）1著作或论文名称；出版单位或发表刊物名称；期号、起止页码；作者排序（按顺序写出全部作者，通讯作者标注*号）出版或发表年度是否被SCI、EI收录期刊影响因子他引次数SCIEIImageIdentificationTechnologyofBranchesinLoquatTrees；AppliedMechanicsandMaterials；667、213-217；BiaoHuang*,MingShao,LeiSong2015EI0.000枇杷枝条修剪机器人的视觉识别和框架提取；华南理工大学学报；43（2）、114-119；黄彪*，邵明，宋雷2015EI0001注：1.论文被收录和引用情况只针对近5年主要发表论文进行统计；2.自引部分不计入引文统计中；3.对列入统计表中的论文需附论文首页复印件；4.对列入统计表中的引文需出具论文被引证明。青年拔尖人才支持计划自然科学类申报书4主持、参加项目的情况（按重要性填写，不超过14项。）序号起始时间结束时间项目名称经费来源及额度担任角色青年拔尖人才支持计划自然科学类申报书5专利情况（按重要性填写主要专利，总共不超过14项。）序号专利号专利名称类别2授权国家专利所有者1CN2014105126059一种枝条修剪粉碎机器人及其修剪破碎枝条的方法发明中国邵明、黄彪、宋雷2CN201410512579X一种果树枝条修剪粉碎末端执行器及方法发明中国邵明、黄彪、宋雷2注：专利类别请从“发明”、“实用新型”、“外观设计”中选择填写。青年拔尖人才支持计划自然科学类申报书6其它（包含获得的省部级以上重要奖项，在国际国内学术组织兼职、在国际国内学术会议做重要报告等情况，本栏限1页。）2014年8月27日—28日，在“InternationalForumonComputers,ElectronicsandMechanics”国际会议上对机器人视觉识别技术进行了汇报；2014年11月28日—29日，在“InternationalForumonAppliedEnergyandEnvironment”国际会议上对剪枝机器人生物质能的利用研究进行了汇报；青年拔尖人才支持计划自然科学类申报书7工作设想（包括获资助后拟达到的总体目标、拟解决的科学或技术难题、工作方式、预期成果及现有基础、团队等，本栏限1页。）在今后的研究工作中，将继续以“工业强省”战略为契机，以机器人结构设计及视觉研究为手段开展工作，以期实现在工厂智能化生产中利用机器人视觉完成复杂结构产品的检测，通过视觉伺服控制对产品进行准确抓取、移动、分类等作业，完成相应的机器人结构设计，并且利用视觉监控系统实现工厂安全生产的实时监控。在完成上述目标过程中，主要面临以下困难：（1）不同工厂生产的产品结构不统一，由于产品检测算法存在专一性，将导致在部分中、小型工厂由于成本原因难以实现产品智能化视觉检测。（2）部分产品的外观结构检测并不能完全反应产品的优劣，仅利用外观识别难以有效实现产品的检测。（3）在进行工厂安全生产实时监控时，考虑的工厂生产的系统性，有时需要对整个生产流水线进行全面系统监控，从而在进行图像分析时需要整个流水线的完整图像，由于目前图像拼接（缝合）技术并不成熟，这将严重影响监控的准确实施。为了克服或解决上述科学或技术困难，今后主要在以下方面做深入研究：（1）开展适应性强的视觉识别研究，如利用结构光对标准产品进行三维重构，并以此为标准进行产品外观检测。（2）开展特殊投射光线图像识别研究，可对产品成分、内部结构等存在的问题进行自动识别。（3）加强图像拼接技术的研究，可提高工厂监控的全面性和系统性。申报者博士阶段所在的机器人实验室具有丰富的机器人研究经验和科研资源，其团队的科研能力为985高校前茅，所以打算通过本学院科研团队与博士阶段实验室以及相关企业合作的工作方式开展研究。并通过研究拟达到的预期成果为：力争在3年内，建设一个具有一定影响力的机器人结构及视觉科研团队，并收获1篇/年.人高水平论文或发明专利形式表现的研究成果，提出一套具有较强实用价值和通用性的视觉识别算法，制造出1-2个具有较强应用价值的机器人样机。目前，所在二级学院拥有一支学历层次高、科研能力强的科研团队。其中具有博士学位的教师7人，教授、研究员共5名，团队成员分别来自四川大学、贵州大学、英国兰卡斯特大学、北京科技大学、南京航空航天大学、沈阳航空航天大学、西北工业大学、上海交通大学等多所高校。学院现有机械基础实验中心和机械制造及其自动化实验中心2个大型实验中心，汽车工程实验室、材料成型及控制实验室、工业设计实验室、电力电子实验室、继电保护实验室、PLC技术实验室、电机拖动实验室、过程控制实验室、自控原理实验室、电力系统实验室、测控技术实验室、材料力学实验室、精密测量实验室、机械原理实验室15个专业实验室，另有机电产品创新实验室、机电制造与控制中心。此外，学院申报的“机器人结构设计和视觉开发创新实验室”已经通过审批，并正在建设中。因此，现有基础和团队可满足相关研究要求。综上所述，申报者及所在团队具有较强的科研能力，具备开展相关研究的条件，并将通过多方合作的方式，以机器人结构设计及视觉研究为核心开展科研工作，以期实现工厂智能化生产的产品检测、抓取搬运、分类、监控等工作。获资助后经费使用计划单位：万元第一年预算金额及使用计划10万（购买设备8万、差旅和学术交流2万）第二年预算金额及使用计划5万（设备维护1万、劳务费2万、耗材1万、学术交流和专家咨询1万）第三年预算金额及使用计划15万（机器人制造材料及加工费8万、购买驱动及控制装置等配件4万、学术交流和专家咨询1万、劳务费2万）青年拔尖人才支持计划自然科学类申报书8本人承诺以上信息均真实有效。申报人签字：年月日工作单位意见：单位负责人签字：单位（公章）年月日推荐单位意见：单位（公章）年月日附加信息页（系统专用，本页不打印）9姓名全称黄彪身份证号511011198205245674联系地址贵州理工学院机械工程学院办公电话[phone]手机电话[phone]传真[phone]电子邮件[e-mail]二级学科机械设计与理论文档状态1文档版本号V2.1文档类别自然科学类申报书