一种防抖、宽视野的仿生眼

本项目面向室内外环境下对目标和环境的可靠快速感知需求，突破高性能主动适应的混合稳像、动态目标快速搜索追踪、智能探索感知的快速地图创建和定位与场景理解关键技术，研制具有高稳定性、宽视野功能的仿生眼样机一套，可实现快速追踪动态目标，实现环境三维建模与场景理解，成果将为机器人智能化、自主化导航提供主动感知的新途径。重点开展如下研究：

1）具有高稳定性、宽视野功能的仿生眼研制

研究仿生眼的结构高动态轻量化优化设计及优化的电机驱动方式，提出眼球各自独立运动、眼颈协调的关节配置方案，研究多轴关节的实时同步控制，研究图像传感器、IMU传感器及RGBD传感器的硬件高精度同步方法及GPU加速方法，实现对环境的高精度时间同步视觉感知。

2）高性能主动适应的混合稳像算法

针对图像抖动模糊问题，研究主动适应的机电混合稳像算法；结合姿态反馈信息通过眼颈关节协调进行适应性姿态调整去除低频扰动，通过IMU及图像时间序列进行相机6D位姿估计与滤波消除高频扰动，实现主动适应混合稳像算法。

3)动态目标快速搜索追踪算法

针对快速运动的视觉目标，研究基于深度强化学习和注意力机制的目标跟踪算法；同时研究基于眼颈运动神经回路控制机理的眼颈协调优化视觉伺服跟踪算法，使冗余眼颈关节实现优化协调运动，实现时间最优快速目标追踪。

4）智能快速地图创建和定位与场景理解

针对未知场景，基于双眼RGB图像序列及深度传感器信息，生成仿生眼环境观测的序列决策指令，实现更优更快的环境地图创建。实现室外环境三维建模与场景理解。

本项目研制的仿生眼，作为具有模仿人眼运动和感知的外观人机友好的视觉模块，人类接受程度更高，可应用于协作机器人、家庭服务机器人、教育机器人、医疗机器人、养老陪护机器人作为智能机器人的感知模块，也可以作为无人驾驶汽车的视觉模块，具有非常广阔的市场应用前景和发展潜力。

1）促进我国协作机器人的感知技术发展，推动智能协作机器人工业化应用

协作机器人视觉感知模块既能实现对目标三维感知，也需要有较高的人机友好外观。本仿生眼模仿人眼功能和外观，满足协作机器人的特殊需求，推动智能协作机器人工业化应用，具有很好的市场应用前景和发展潜力。

2）促进足式机器人在室内外环境中走向实用进行关键技术储备

多足服务机器人如仿人机器人、四足机器人、六足机器人等，具有非常强的环境适应性，将在地面抢险救灾和探险中扮演主角作用，是机器人重要的发展方向之一。本项目的研究，将有效解决足式机器人在复杂室外环境中图像抖动和模糊、视野有限、目标追踪速度不够快、室外非结构化路面的三维环境建模较难等瓶颈问题，有助于提升足式机器人感知野外复杂环境的能力，助力足式机器人室外自主作业落地应用。

3）促进我国智能服务机器人产业化进程，实现较高的商业价值

目前国内机器人的发展主要集中工业应用，在服务机器人目前仍存在空缺。本课题所研发的高稳定性宽视野仿生眼将有效提升智能服务机器人的智能化水平，促进我国智能服务机器人产业的蓬勃发展，社会经济效益巨大。