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近日，在上海交通大学闵行校区电院前的大草坪上，两台正在保洁除草的机器人引起了大家的关注，这原来是由学院概况自动化系何建平老师和卢俊国老师带领的IWIN-FINS实验室研发的第三代“疾风”智能绿地护理机器人正在工作。据悉第三代“疾风”机器人原型机已经开发完成，该机器人拥有高智能、高效率、高安全、长续航、低成本、零碳排等优点，可实现全自主作业。
灵感来源
劳动教育课上，骄阳似火，30多位同学分工协作，配合有序，有的蹲着，有的弯着腰在草坪上勤勤恳恳地清理着杂草。一个小时过去了，同学们早已大汗淋漓，但仔细一看才发现只清理了20平方左右的草坪。正是这20平方的草坪让同学们深深体会到了环卫工人和保洁人员的辛苦，也启发了自动化系IWIN-FINS实验室的同学们：环卫工作长期依赖大量人力进行清洁作业且从业人员年龄偏大。与此同时，环卫工作在老龄化冲击下难免会陷入用人缺口的困局。如何实现自动化、智能化的智慧环卫，这成为环卫清洁行业当下要面对和解决的问题。
在进一步调研后，IWIN-FINS实验室的学生以中国国际大学生互联网+大赛为契机，在导师的支持下与环卫龙头企业福龙马集团共同成立了联合实验室--城市智能服务机器人联合实验室。之后，又集结了来自经济、自动化、电子科学、软件工程、人工智能等不同专业的同学，在课题组老师的指导下提出了交大方案，共同推进智能绿地护理机器人的项目，并取名为“疾风”。
项目组同学与“疾风”机器人合影
研发背后的故事
虽然移动机器人是一个发展相对成熟完备的领域，但是在绿地护理这种细分方向上仍有着较大的发展空间。“疾风”机器人解决了当前技术难点，填补了市场空白，并融合了现有的前沿理论和先进技术。课题组在现有的硬件基础上完整地搭建了从硬件到软件的一整套系统架构，结合先进控制、计算机视觉、信息融合、运筹优化等多个领域理论方法，在不断地进行工程测试和实验优化后，在各项主要指标上满足并远远超过了当前的市场需求，填补了国内在绿地护理细分领域的空缺，“疾风”机器人研发团队也成为前沿理论实用化，先进技术商业化的先行者。
智能护理机器人侧写
夜间工作的智能护理机器人
当然，研发的过程并不是一帆风顺的。课题组在研发过程中主要遇到了两方面的困难：第一类是如何弥合从纸面到实际的差距，换言之是如何让理想条件下的理论落地到实际的工程细节中去。通过团队成员之间相互讨论；不同模块小组之间互相启发，加上老师们的指导，团队提出了全新的解决方案。例如相较于理想情形，现实中车辆转弯半径大，传统算法覆盖效率低，对规划模块和控制模块都提出了全新的要求。团队开创性地利用线性二次型调节器（LQR）结合三次贝塞尔曲线拟合的算法，在满足现实物理约束的条件下，实现了利用车辆阿克曼模型对指定草坪区域的最优覆盖，最终实现目标区域覆盖率≥98%。
实车测试及实验
另一类困难是相较于理论工作，这类落地的工程项目需要大量的实测调试。这非常考验团队内部的协作和磨合。一开始团队内部也遇到了非常多问题，缺乏工程经验，配合不够默契，再加上主要的测试都是在冬季进行，气候因素也为调试增加了不少难题。因难见巧，愈险愈奇。冬天电院草坪上的寒风不仅给团队带来了迎难而上，披荆斩棘的韧劲，也给机器人带来了“疾风”这一具有纪念意义的名字。无畏山高路远的跋涉者，山川回馈以奇绝的秀色；不惧风高浪急的弄潮儿，大海回报以壮丽的日出。最终，团队凭借团结合作和坚韧担当的精神，在互联网+大赛和项目验收时，都完美地展示出了“疾风”机器人的能力。
项目组的同学在调试原型机
当前机器人已经完成了第一阶段的整体开发，可以自主并安全地在公园绿地或智能绿地上进行护理工作。未来自动化系IWIN-FINS实验室将在更多技术细节和内容上继续拓展和打磨，让机器人可以拓展到诸如智能农业、智能城市等更多领域中去。
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