近年來(lái)，南方電網(wǎng)公司充分發(fā)揮企業(yè)創(chuàng)新主體作用，推動(dòng)科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新深度融合，加快科技成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，著力提升科技創(chuàng)新“源動(dòng)力”。
近日，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局聯(lián)合世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織發(fā)布第二十五屆中國(guó)專利獎(jiǎng)授獎(jiǎng)名單，南方電網(wǎng)公司摘得一金一銀歷史最好成績(jī)。南網(wǎng)報(bào)今起報(bào)道中國(guó)專利金獎(jiǎng)、銀獎(jiǎng)的誕生歷程，為讀者講述獲國(guó)家專利領(lǐng)域最高榮譽(yù)背后的故事。
6月10日，南方電網(wǎng)電力科技股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“南網(wǎng)科技公司”)生產(chǎn)基地一片繁忙，最新款“慧眼”無(wú)人機(jī)和機(jī)庫(kù)上市在即。工程師們?yōu)闊o(wú)人機(jī)裝上電力作業(yè)特制的絕緣槳葉和懸臂，燒錄最新控制程序，并在實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地緊鑼密鼓地開(kāi)展功能和性能測(cè)試，以確保量產(chǎn)產(chǎn)品滿足用戶需求和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)要求。
近日，由廣東電網(wǎng)公司自主研發(fā)的電力機(jī)器代人相關(guān)專利“一種基于非向量空間控制策略的導(dǎo)線追蹤方法及裝置”，獲得第二十五屆中國(guó)專利金獎(jiǎng)。該系列產(chǎn)品追蹤導(dǎo)線作業(yè)可靠率高達(dá)99.995%，已成為行業(yè)內(nèi)應(yīng)用規(guī)模最大、影響最深的技術(shù)標(biāo)桿。但鮮為人知的是，在研發(fā)伊始，它只是一次探索性的嘗試。
算法破局
讓機(jī)器人“看見(jiàn)”高壓線
時(shí)間倒回2017年，廣東電網(wǎng)公司為了解決用機(jī)器人作業(yè)時(shí)配網(wǎng)線路帶電拆接引線的問(wèn)題，自主立項(xiàng)了雙臂協(xié)同作業(yè)機(jī)器人的科技項(xiàng)目。
彼時(shí)，傳統(tǒng)機(jī)器人依賴模板匹配技術(shù)，面對(duì)高壓導(dǎo)線這類“本身圖像特征簡(jiǎn)單但環(huán)境復(fù)雜”的目標(biāo)時(shí)，識(shí)別準(zhǔn)確率不足30%。“機(jī)器人或者無(wú)人機(jī)在執(zhí)行電力作業(yè)任務(wù)時(shí)，面臨最大的挑戰(zhàn)是現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的不確定性。即便畫(huà)了航線、做了模型，一旦遇到導(dǎo)線飄動(dòng)、交叉跨越等情況，機(jī)器人和無(wú)人機(jī)就有可能識(shí)別不出來(lái)”，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、南網(wǎng)科技公司研究院副院長(zhǎng)、智能運(yùn)檢事業(yè)部副總經(jīng)理麥曉明介紹，“就像讓人蒙著眼睛走鋼絲，稍有偏差就會(huì)失敗。”
如何讓機(jī)器人在動(dòng)態(tài)變化的環(huán)境下“看見(jiàn)”導(dǎo)線?團(tuán)隊(duì)決定突破傳統(tǒng)技術(shù)框架，從底層算法到感知系統(tǒng)進(jìn)行全面革新——這不僅關(guān)乎單個(gè)項(xiàng)目的成敗，更將影響未來(lái)電網(wǎng)運(yùn)維的智能化水平。
萬(wàn)事開(kāi)頭難。特征提取、模板匹配、激光定位……技術(shù)路線很多，哪一種才是最合適的?團(tuán)隊(duì)嘗試了幾個(gè)月，卻始終找不到頭緒。
轉(zhuǎn)機(jī)來(lái)自一次跨學(xué)科碰撞。麥曉明在大學(xué)所學(xué)的專業(yè)是無(wú)人駕駛，學(xué)生時(shí)代的他曾參加全國(guó)第二屆無(wú)人駕駛比賽并獲得第二名。“當(dāng)時(shí)沒(méi)有GPS，純激光。”然而，那次比賽讓麥曉明關(guān)注到了視覺(jué)識(shí)別技術(shù)。“早期的無(wú)人駕駛技術(shù)受限于硬件算力、基礎(chǔ)設(shè)施、法規(guī)和倫理問(wèn)題，難以規(guī)模化應(yīng)用。但隨著長(zhǎng)期試運(yùn)行和技術(shù)迭代，行業(yè)逐漸形成了清晰的標(biāo)準(zhǔn)。”麥曉明說(shuō)，“如今自動(dòng)駕駛汽車的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、牌照管理、責(zé)任認(rèn)定等法規(guī)逐步完善，視覺(jué)識(shí)別技術(shù)的精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性也大幅提升，這讓我們看到了新的可能性。”
針對(duì)戶外復(fù)雜環(huán)境下導(dǎo)線跟蹤的核心難題，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出采用非向量空間控制策略。該專利的核心在于摒棄傳統(tǒng)提取圖像特征方法的局限，轉(zhuǎn)而采用實(shí)時(shí)圖像與預(yù)設(shè)圖像之間的整體相似度關(guān)系，來(lái)度量導(dǎo)線與機(jī)器人之間相對(duì)空間距離，即便在光線變化或部分遮擋情況下，機(jī)器人仍能可靠地鎖定目標(biāo)。
視覺(jué)識(shí)別技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，使得機(jī)器人及無(wú)人機(jī)在快速移動(dòng)或飛行過(guò)程中始終沿著導(dǎo)線飛行，同時(shí)20米開(kāi)外就能快速識(shí)別直徑只有3到4厘米的導(dǎo)線，并提前做出雙臂規(guī)劃或飛機(jī)繞障的動(dòng)作。
落地應(yīng)用
從“實(shí)驗(yàn)室專利”到“保電利器”
在科技創(chuàng)新的路上，從理論突破到實(shí)際應(yīng)用往往需要跨越重重障礙。這也是雙臂協(xié)同作業(yè)機(jī)器人在研發(fā)伊始，只是作為一個(gè)科技項(xiàng)目來(lái)推動(dòng)的原因。
2018年，《國(guó)務(wù)院關(guān)于推動(dòng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展打造“雙創(chuàng)”升級(jí)版的意見(jiàn)》出臺(tái)，提出要顯著增強(qiáng)科技成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用能力。“大家的思路跟著國(guó)家的政策發(fā)生了變化，開(kāi)始萌生了要做一個(gè)產(chǎn)品的念頭。”
“專利不能只是一個(gè)束之高閣的技術(shù)，它必須與成果轉(zhuǎn)化及產(chǎn)業(yè)強(qiáng)綁定。”麥曉明強(qiáng)調(diào)，一個(gè)專利如果沒(méi)有辦法做到產(chǎn)業(yè)化，那就是沒(méi)有用的專利。麥曉明表示，技術(shù)轉(zhuǎn)移不暢、市場(chǎng)需求不匹配等是制約專利轉(zhuǎn)化運(yùn)用的關(guān)鍵因素。要以需求為導(dǎo)向，推動(dòng)技術(shù)場(chǎng)景落地，加快融入產(chǎn)業(yè)鏈。
“專利證書(shū)上的公式只有幾行，但背后是數(shù)千次實(shí)驗(yàn)和無(wú)數(shù)次推倒重來(lái)。”核心成員王楊坦言，創(chuàng)新是“笨功夫”與“巧思維”的結(jié)合。有時(shí)為優(yōu)化算法，團(tuán)隊(duì)往往要連續(xù)進(jìn)行一年的戶外試驗(yàn)，驗(yàn)證軟硬件是否滿足電力作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)要求。
從科技項(xiàng)目到成熟產(chǎn)品需要完整鏈條：需求導(dǎo)入、立項(xiàng)、技術(shù)研發(fā)、試生產(chǎn)、掛網(wǎng)試運(yùn)行、入網(wǎng)許可再到商業(yè)推廣，短則1年，長(zhǎng)則3年。團(tuán)隊(duì)調(diào)整了工作方式，將50%時(shí)間用于研發(fā)，另外50%則投入需求定義分析及測(cè)試。
“無(wú)人駕駛技術(shù)十幾年前就已出現(xiàn)，但規(guī)模化應(yīng)用需要解決可靠性問(wèn)題”，麥曉明說(shuō)，“我們的技術(shù)不僅要能用，還要保證1萬(wàn)次作業(yè)都可靠。”
2018年，南方電網(wǎng)公司首臺(tái)自主研發(fā)的變電站巡檢機(jī)器人通過(guò)型式試驗(yàn)，量產(chǎn)在即。彼時(shí)，麥曉明信心滿滿：“我們有大規(guī)模應(yīng)用的需求，也有自主研發(fā)的實(shí)力，‘南網(wǎng)智造’勢(shì)在必行。”2019年，無(wú)人機(jī)的全自主網(wǎng)格化巡檢產(chǎn)品化道路開(kāi)始起步。一年后，歷經(jīng)數(shù)十次迭代、數(shù)萬(wàn)次的測(cè)試與現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行，這項(xiàng)專利技術(shù)固化為通用模塊，嵌入“慧眼”“擎天”等系列智能裝備，在廣東電網(wǎng)構(gòu)建了全國(guó)首個(gè)天空地一體的通用性無(wú)人自主作業(yè)體系。
如今，南方電網(wǎng)公司已實(shí)現(xiàn)在智能運(yùn)檢領(lǐng)域的核心技術(shù)自主可控。基于該專利研發(fā)的系列智能機(jī)器人及無(wú)人機(jī)軟硬件產(chǎn)品已跨行業(yè)、跨國(guó)家應(yīng)用，形成直接經(jīng)濟(jì)效益6.39億元，助力南方電網(wǎng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
南網(wǎng)報(bào)記者 黃雅熙 通訊員 楊雅潔 李梓
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評(píng)論