一、课题来源与背景：着深度学习、进化计算、机器学习、智能控制和机器人技术等交叉智能技术的不断发展，针对机器人系统进行设计自动化的研究成为提升我国机器人核心竞争力的重要出路。2017年7月8日，国务院发布《新一代人工智能发展规划》，将人工智能纳入国家发展战略。2018年1月18日，人工智能标准化论坛发布《人工智能标准化白皮书(2018版)》，以贯彻落实《新一代人工智能发展规划》对标准化工作的部署。2018年3月5日，人工智能被再次写入政府工作报告，重点强调从人工智能技术的研发和转化转向研发应用，这也意味着发展人工智能已经全面上升至国家战略高度。作为智能化时代的关键使能技术，人工智能将日益成为新一轮产业革命的引擎。本项目将人工智能技术引入机器人领域，借助智能化的方法对机器人系统“肢-眼-脑”进行自动设计，其研究具有重要的应用价值。

    二、技术原理及性能指标：机器人系统设计自动化项目总体技术路线如下：首先针对移动机械臂系统建立了融合方程式、键合图和几何的多角度融合模型，并给出约束多目标优化问题的具体描述，在此基础上研究高效的约束多目标优化问题求解算法，并融合基因编程和机器学习方法，创研一套拥有闭环反馈系统的融合了知识自动提取的智能机器人系统设计自动化方法框架。该框架可以对移动机械臂系统设计过程中的知识进行自动提取与应用，以进一步提升移动机械臂系统的性能。最后根据优化设计结果开发出改进的新型管道在线检测修复用移动机械臂系统，通过物理实验证明设计自动化方法的有效性。在上述相关技术的支撑下，先后开发了集控室监盘触屏机器人和带压堵漏机器人。其性能指标分别如下：

    集控室监盘触屏机器人性能指标：1.底盘额定负载 500kg；2.机械臂额定负载 10kg；3.工作高度 ≤1.3m；4.堵漏管径 DN25-DN50；5.额定行走速度 0.8m/s；6.最大行走速度 1.0m/s；7.底盘爬行坡度 ≤30°；8.底盘越障高度 ≤100mm；9.底盘涉水深度 ≤200mm；10.机器人工作电压 DC48V；11.充电电压 AC220V 50Hz。

    带压堵漏机器人性能指标：1.APP启动响应时  2s；2.APP界面操作延迟 0.3s；3.APP指令下达延迟 0.4s；4.机械臂收到指令延迟 1s；5.机械臂单步执行延迟 1s；6.内置人脸识别模型 是；7.内置指纹识别模型 是；8.内置语音识别模型 是；9.红外急停响应距离 ≤1m。

    三、技术的创造性与先进性：机器人系统设计自动化项目来源于复杂机器人系统设计自动化工程应用背景，在研究过程中提出求解约束多目标优化问题的融合机器学习的约束多目标进化算法框架，深刻认识到通过对优化过程中设计知识的自动提取和应用形成闭环优化的重要性，具有很强的应用基础研究特点。本项目的特色与创新点包括：（1）本项目提出了约束多目标优化算法PPS-MOEA/D。提出的PPS框架创造性地把搜索过程分为Push和Pull两个阶段，解决了约束多目标算法中难以寻找到可行区的共性难题，使算法集中于解决只和最优解集有交集的不可行区的搜索问题，从而高效地搜索到最优解集。此外，该算法通过动态调用约束处理机制的策略，结合机器学习技术来进一步提升约束多目标进化算法性能，在研究方法上具有创新性。（2）本项目提出对移动机械臂设计过程中的知识进行自动提取与应用。这些获取到的知识不仅能帮助完善优化问题的定义和修正系统建模，还能用来指导约束多目标进化算法的搜索，从而构成可以螺旋式上升的闭环优化系统，在研究思路上具有创新性。（3）本项目通过贯通“算法研究-优化设计-实机开发-实验验证”的一系列研究工作，达到理论研究和实际应用的高度结合，具有理论联系实际的特点。（4）采用设计自动化理论开发开发了国内外第一台热力管道在线修复智能机器人——带压堵漏机器人，获得了广东高校科技成果转化中心证书，并受邀在2019年广东省高校科技成果转化系列活动之高校高质量科技成果发布会现场发布（广东省共6项），获得中国产学研创新合作奖，获得2020广东高校科技成果转化路演大赛“电子信息”小组决赛第三名。（5）项目相关成果获得中国图象图形学学会科技成果鉴定证书，以王耀南院士为主任的鉴定委员会一致认为：该项目取得了创造性的成果，具有自主知识产权，在智能机器人系统的多目标优化算法、设计自动化和多模态视觉感知技术方面达到国际先进水平。

    四、技术的成熟程度，适用范围和安全性：采用设计自动化的方法，开发了2类机器人系统，其可靠性、可用性、可维护性和安全性较高，可广泛应用于电厂的集控室操作和带压堵漏操作。

    五、应用情况及存在的问题：上述2类机器人系统在华能海门电厂进行了试用，效果良好，但由于成本的限制，大规模的应用还需要进行进一步的优化设计。

    六、历年获奖情况：相关成果先后获得2021年度中国图象图形学学会科技进步二等奖和2022年度中国商业联合会科技进步二等奖。