上海市科学技术发展基金项目可行性方案

上海市科学技术委员会优秀技术带头人计划课题申请书（2013年版）课题责任人 张国伟 课题名称 基于智能空间的移动家庭服务安保机器人关键技术研究 开始日期 2013-5 结束日期 2015-5 依托单位 上海合时智能科技有限公司 （盖章）通讯地址 上海市徐汇区老沪闵路385号5幢206室 联系电话 021- 邮政编码 手 机 电子邮件 2013年 5月 20 日订 本人承诺对申请书所填内容和所提供附件材料的真实性负责。 课题责任人签名： 日期： 年 月 日填 写 说 明一、本申请书供上海市科学技术委员会科技人才计划项目申请使用。二、课题责任人应逐项认真编写，表达要明确严谨，外来语同时用原文和中文表达。三、申请书请使用A4纸双面印刷，请不要采用胶圈、文件夹等带有突出棱边的装订方式，请采用普通纸质材料作为封面。四、请按申请书要求提供附件材料，要求内容清晰可辨并加盖单位公章。五、报送市科委书面材料一式三份（特殊情况，另定）和电子文本一份。电子文本通过网络递交。课题责任人必须确保书面材料和电子文本的一致性。六、本申请书制订单位是上海市科学技术委员会。科研计划项目类别科技人才培养计划-优秀带头人-优秀技术带头人-电子信息技术-SLAM技术项目评审建议领域1、机电一体化2、工业自动化3、计算机软硬件单位（企业）基本情况表单位（企业）名称上海合时智能科技有限公司注册地行政区划 上海市徐汇区单位（企业）代码-3电子邮件 通 讯 地 址上海市徐汇区老沪闵路385号5幢206室 邮 编 单位（企业）法人代表情况姓 名性 别身份证号护照军官证最高学历任现职时 间电话张国伟男博士后2007年7月至今021-联 系 人电 话传真科研部门电子邮件财务部门电子邮件开户银行帐 号信用等级单位隶属 01.中央单位 02.地方单位注册登记类 型 01. 国有企业06. 外商投资企业 11.高等院校02. 集体企业07. 有限责任公司 12.研究院所03. 私营企业 08. 股份有限公司 13.社会团体 04. 联营企业 09. 港、澳、台商投资企业 14.其他05.股份合作企业 10.国家机关 单位职工总数20人大专以上20人研究开发20人单位中层以上管理人员总数5人其中大学本科以上人员数20人企业上年末财务情况，新企业填写申报前一月的财务情况企业注册资金200万元其中外资（含港澳台）比例0企业注册时间2007年 7月20日企业总收入万元企业净利润万元产品销售收入万元企业创汇总额万美元总资产万元总负债万元企业特性 (请将下列符合企业情况的代码填入空格内，最多填5项) 0国家科技产业化基地内企业 5科研院所整体转制企业1认定的高新技术企业 6国家高新区内的企业2高等院校办的企业 7孵化器内的企业3科研院所办的企业 8. 其他4海外归国留学人员办的企业 单位需要说明的问题：上海市科技人才计划项目申请表一、基本信息项 目 申 请 人姓 名张国伟性 别男国 籍中国出生日期1970年6月2日 专业技术职务教学与研究事业部总经理所从事专业或方向机电一体化、工业自动化、机器人技术工作单位及部门上海合时智能科技有限公司进入现单位时间2007年7月20日与现单位工作合同起止年月2007年7 月 至 2017年 7月电话/传真021-手 机电子邮箱通讯地址上海市徐汇区老沪闵路385号5幢206室邮 编学习经历国家院校专业学历/学位起始时间结束时间中国中北大学电子精密机械专业本科1989年9月1993年6月中国中北大学引信技术专业硕士1994年9月1997年3月中国上海交通大学精密仪器及机械专业博士2000年9月2003年3月中国东华大学自动控制专业博士后2003年4月2005年4月工作经历国家单位职务起始时间结束时间 中国上海电力学院副教授2006年5月2007年7月中国上海合时智能科技有限公司公司法人，教学与研究事业部总经理。2007年7月至今国内外行业组织及期刊任职情况组织或期刊名称职务任期二、近5年主要科研情况1承担重要项目情况（限10项）序号项目名称立项编号经费(万元) 起止年月项目性质及来源担任角色1智能侦检机器人2012年5月企业项目主要负责人2智能仿生机器人、家庭服务机器人2011年3月企业项目主要负责人3智能排爆机器人2010年2月企业项目主要负责人4基于无线传感器网络的多机器人协调关键问题研究2009年10月至2011年6月上海市教育委员会科研创新项目主要负责人5教学研究型机器人2008年11月企业项目主要负责人获得科技奖励情况(限5项)序号获奖项目名称奖励名称等级排序获奖时间授予机构3代表性论文（“第一作者”或“通讯作者”的论文）（限10篇）序号论文题目作者排序（通讯作者请标注*）期刊名称年份、卷期及页码影响因子SCI他引次数1Temperature characteristics of surface acoustic waves propagating on La3Ga5SiO4 substrates张国伟，施文康，吉小军，韩韬Journal of Materials Science and Technology2004-5第20卷第1页 (EI,SCI: IDS Number: 808MR)2钽酸镓镧与石英声表面波传播特性对比研究张国伟，施文康，吉小军，韩韬声学学报2004-7第29 卷第1页(EI: )3 La3Ga5SiO4中声表面波传播的温度特性研究， 张国伟，吉小军，施文康，韩韬压电与声光2004-8第26卷第4页（EI索引源）4. 获得授权专利情况（限5项）序号专利名称授权号类别发明人或设计人排序授权时间授权国别或组织1自动脱伞机构 发明专利张国伟1999年中国2基于目标识别技术的家用移动安保机器人7.7发明专利张国伟2011年中国3基于目标识别技术的家用移动安保机器人2.X实用新型张国伟2011中国5在企业技术进步、产品研发、工程设计、工程建设、运行管理等方面的重要成果（限5项）序号名称本人作用和主要贡献（每项限200字）备注1小型排爆机器人担任主要负责人，通过第三方提供给上海消防局，并于2010年上海世博会期间服役。所研发的排爆机器人提供给多家地市市公安局从事安检排爆服务。2武装机器人担任主要负责人，提供给南京理工大学等军工院校，为其国防科研项目服务。3教学研究型机器人担任主要负责人，已经提供给多上海交通大学、东华大学、上海海事大学、南京理工大学、天津理工大学等高校。6重要专著情况（限5项）序号专著名称出版社发行国家和地区 年份三、自我综合评价主要包括研发能力和技术水平、对所属科学技术领域和相关产业影响等方面的情况。（1000字以内）自1993年参加工作以来，本人参与并承担了多项国防课题、国家自然科学基金、上海市科学基金、企业自主研发产品等多个项目，发表论文20多篇，其中SCI检索2篇，EI检索10篇，专利10多项，具有机器人及自动化产品研发方面的丰富经验，擅长传感器、测控技术、现场总线、自动化领域的研究。本人拥有自己的核心技术，多项知识产权及注册商标，为财务完善守法经营的一般纳税人企业。关于本项目的核心技术已经申请3项发明专利，3项实用新型专利，3项外观专利。本人在许多领域已经取得不错的成果，社会反响强烈。本人研发的机器人目前已经受到社会各界人士的普遍青睐，订单一直供不应求，市场的高度评价奠定了本人在相关领域的领先地位和影响力。本人负责研发的教学研究型机器人已经提供给上海交通大学、东华大学、上海海事大学、南京理工大学、天津理工大学等高校，高校师生对这类机器人给予了高度评价，也极为喜爱，他们都认为教学机器人既新奇又有效率，符合现代化高效率的教学水平，值得大力推广，也积极鼓励本人研发更多更好的教学机器人。本人也在其他领域的机器人也积极研究并取得佳绩，比如研发的特殊环境下的测量设备为中国船舶重工集团公司提供服务，至今已经提供了多台产品。还有本人研发的反恐安检类机器人具有国家认定的质量检测报告，已经应用于消防局、公安局、科研院所等多处。其中的小型排爆机器人、中型排爆机器人、车底检测机器人通过第三方提供给上海消防局，并于2010年上海世博会期间服役。这种排爆机器人已经广泛运用到多家地市市公安局从事安检排爆服务。此外，本人研发的武装机器人被南京理工大学等军工院校采用，为其国防科研项目服务。在目标识别技术和障碍物检测技术在安保机器人上应用方面也本人做过大量的研究，这种机器人样机已经开发出来，功能已经基本实现，并在2012年工博会和山东机器人展会上做了展示，市场反应良好。 四、拟开展研究项目情况（一）项目概述（包括拟开展的研究在国际同领域所处的地位；研究主要内容及创新点；开展的研究对提升我国相关领域科技创新能力和发展战略性新兴产业等的重要意义，限1500字）1、项目意义：实现产业升级，拉小服务机器人在研究深度、广度上和国外都存在的差距。随着技术的发展和数字产品价格的下降，家庭服务机器人必将成为未来数字家庭的主导。我国是一个已步入老龄化且人口众多的国家，机器人可以帮助残疾人及行动不便的人增加活动能力，也可帮助病人进行康复训练，同时可为肢体正常的人提供辅助性服务或扩大其工作范围。不论现在还是将来对服务机器人都有着巨大的需求。2、研究目标：实现家居智能安保功能与家庭服务功能。如清洁卫生、家电控制、家庭娱乐、病况监视、儿童教育、报时催醒等服务工作，实现全方位移动、自主避障、自主导航、安全保障、无线网络通信、人机交互等功能。3、研究内容（1）智能空间架构研究。为家庭服务安保机器人提供服务的智能空间应该能够实现对位于其空间的人和物，包括机器人的位置、形状以至动作、行为等可以进行全面的感知和理解。（2）移动机器人本体机构研究。研究移动机器人的机械系统、动力系统、控制系统、服务系统、安防系统、通信系统等。（3）定位与环境地图建立。移动机器人和智能空间结合可以完成自身定位以及环境的地图构建。利用自身携带传感器进行家庭环境地图构建,适时地将采集信息传递给智能空间信息库,通过观测到的陆标进行机器人的自身定位。实现在未知的或半未知动态环境中快捷有效的自主定位和导航。4、 （4）行为识别和理解问题研究。人是家居环境中的核心服务对象，机器人通过自身感知系统和智能空间获取人的姿态和动作，正确理解其意图，从而做出相应的动作来完成其服务。5、 （5）基于智能空间安保服务实现的研究。研究信息的获取和信号处理以及通过这些信息提取人的意图的识别算法。通过智能空间的视觉观察设备以及装有压力传感器的智能地板等对进入房间的人进行身份识别。6、 （6）移动机器人自动充电技术研究。研究移动机器人自动检测电池电量，并在电量不足之前，自动寻找充电，自主充电。充电站装有智能标签，该标签也属于智能空间的一部分。4、关键技术（1）时定位与地图构建技术。该技术是基于目标识别、地图构建、移动机器人多维自主定位技术。将使机器人能够感知自身在环境中的位置，识别目标，在人不干预的情况下完成任务。2、 （2）路径规划技术。采用人工势场方法进行家庭移动安保服务机器人的路径规划。（3）上下文感知技术与智能决策技术。上下文感知计算就是根据已记录的历史信息，实时地分析已采集到的海量信息，自动判断当时的上下文环境，准确预测未来的需要，以有效执行相应的操作。智能决策是机器人在上下文感知算法提供的数据基础上进行智能化的判断，实时的响应环境信息的变化。（4）无线自动充电技术。采用电磁感应模式，不需要外接插头，当机器人靠近时就可以实现充电。2、 （5）机器人与智能空间以及智能空间各个组成部分之间的通信技术。根据不同的网络层次和特点，可以采用有线通信和无线通信，视觉系统以及传感系统可以采用总线技术组网，智能标签以及机器人可以采用基于Zigbee协议无线通信技术组网。5、创新点（1）提出基于智能空间的家庭安保服务机器人技术思路，突破了以往机器人定位及地图构建以及完成服务任务全部由机器人自己进行信息收集和计算，实现了分布式信息收集、处理和计算。（2）首次提出在智能空间中的机器人通过上下文感知技术来进行智能决策。这项技术的实现将使家庭服务机器人的智能性提高一个新的层次。（3）提出基于电磁原理的无线智能自动充电技术。这项技术将使家庭服务机器人更加智能，使用更加方便。（4）提出基于物联网的机器人和其他设备的联网技术，其中机器人作为智能空间的主控制器，在家庭中实现监控、安保、报警、联络等功能。（二）团队建设（以往人才培养、现有团队人才结构、年龄分布、梯队配置包括团队主要骨干的相关情况及通过本项目的实施项目负责人及其团队能力提升的目标，限1200字）自1993年7月至2006年5月，本人先后在中北大学、上海交通大学、东华大学、上海电力学院执教和研究工作，培养了大批高校的优秀人才，深受校领导的称赞和学生们的爱戴。2007年7月，本人发起创立了上海合时智能科技有限公司，并任公司法人、教学与研究事业部总经理。公司现有研发人员有20余名，均具有本科及本科以上的文凭，其中技术骨干具有博士学历和博士后研究经历，公司员工团队年轻有活力，年龄都在45周岁以下，大部分是30岁以下，并且建立了稳定的储备库，各职员工尽其所能，分工明确，使每个人的价值发挥到最大值。可贵的是大家都有着惊人的想象力和创造力，每天都像中午的太阳一样，发挥着核聚变的团队能量效应。公司在人才方面不遗余力的培养和关心，投入了巨额资金加以鼓励创新、勤奋、突出的人员，改进工作作风，同时用各种工作外的活动联络、交流感情，打造了一支具有浓厚的奋发积极氛围的稳定团队，这些年，在所有人员的团结努力下，公司已经拥有诸多的核心技术、知识产权及注册商标。我们研发人员的技术组成覆盖了机械、电子、软件、通信、控制等学科。关于本项目的核心技术已经申请3项发明专利，3项实用新型专利，3项外观专利。 通过本项目的实施，本人和公司团队希望在共同努力研发工作的过程中，使团结友好、严谨又开放的氛围更加浓厚，激励团队向着更加专深领域探索研究。使大家学会思考，努力培养团队对科学进行研究探索的兴趣，坚持奋发、专注和执着的精神，并能提高团队的知识水平。期待研发出来的产品给整个团队带来可观的效益，研发的产品能得到社会的认可、重视和称赞，也希望为社会做出更多的贡献，为社会安保，家庭服务带来方便。 （三）现有基础（包括近五年相关研究方向的科研产出及成果转化应用情况；现有的工作条件及资源开放共享情况等，限1000字）本人属于科技型创业者，也是技术专家型的管理者，2007年7月创立上海合时智能科技有限公司并担任事业部总经理至今，已有五年有余，一直致力于机器人的研发及产业化，凭借多年承担多项国家级项目的研究，公司已经研发了数十款机器人，在军用、警用、反恐、科学探险、教育等智能机器人产品研发方面丰富经验积累和对机器人国际前沿技术的掌握。 同时，作为公司的经营管理者，凝聚了一支高创造力、高战斗力的人才队伍，能充分发挥全体成员的积极性和凝聚力,带领团队以高起点开发了教学研究型机器人、仿生机器人、陪伴机器人等先进产品，主要研发及管理人员具有本科、硕士、博士学位。 公司过往的发展历程，不仅使我们在技术水平上了一个台阶，公司也积累了大量的资金回报，也拥有了先进的硬件设施、资源、设备等，完全可以和国内行业顶尖企业比肩看起。公司现为CCTV央视网企业频道机器人行业独家签约品牌企业。 本人主导的研发项目包括：（1）2012年智能侦