智慧城市里的机器人

　　【智慧城市网】智慧城市是在新一代信息技术和知识经济加速发展的背景下，以互联网、物联网、电信网、广电网、无线宽带网等网络组合为基础，以信息技术高度集成、信息资源综合应用为主要特征，以智慧技术、智慧产业、智慧服务、智慧管理、智慧生活等为重要内容，致力于解决城市社会中人、政府、经济、文化、移动性、环境等关键问题的城市发展新模式。
　　
　　智能系统在智慧城市中发挥着重要的技术支持作用，从信息的获取、处理、决策到控制等各方面，无处不蕴含着智能系统的概念。智能监控、智能机器人、智能交通、智能电网、智能楼宇等多方面、多功能、多层次的智能系统的交织构成了最终的智慧城市。
　　
　　日前，由中国工程院主办，中国工程院信息与电子工程学部、香港中文大学、智慧中国(控股)有限公司及香港工程科学院承办的“第一届智慧城市与智能系统国际论坛”举行。论坛举行期间，香港中文大学与智慧中国联合组建的“机器人与智慧城市研究中心”展示了部分研究成果，其中很多都是些有趣的机器人。
　　
　　替身机器人：开会不用跑外地
　　
　　都市人出差的需要变得越来越频繁，这其中很多原因是到现场开会。差旅花费不少不说，更为宝贵的精力和时间，对于生活紧凑忙碌的现代人何其重要。此外，频繁地使用交通工具亦增加了城市的碳排放量。替身机器人的出现正是为了解决这个都市难题。
　　
　　在智能城市中，使用者能随时随地透过互联网连接远程的替身机器人并能控制它在当地自由走动，与人和物进行互动，从而达到足不出户犹如置身千里之外，对于生活忙碌或行动不便者特别适用。应用例子包括遥距聚会、会议、会诊、上学和巡察等，用途广泛。
　　
　　香港中文大学的研究员告诉记者，为增加使用者与受访者的临场感体验，除移动能力、声音和画面外，替身机器人更拥有人类交流的特征如面部表情及肢体动作等。而使用者只需透过直观的操控方法便能操控机器人，例如操控系统直接检测使用者的身体动作并在替身机器人上实现相对应的动作。
　　
　　宠物守护机器人：喂狗逗狗千里之外
　　
　　宠物守护者是一个球形的机器人，它可以替主人照顾他们心爱的宠物。也许你离开了自己的宠物，但仍然可以通过手机，遥控操作宠物守护者与他的宠物交互。与其他类似的宠物饲养机器人不同，宠物守护者可以通过自己的运动，“主动”与宠物游戏。
　　
　　据研究人员介绍，球型机器人还是一个“不倒翁”，经过设计的外形使得宠物守护者可以经受住宠物的冲击而不至于倒翻。通过安装在前部的摄像头，宠物守护者可以实时地获得宠物的视频图像，这一功能还能使这款机器人变身家庭安全员。
　　
　　这款机器人最值得称道的地方就是，当宠物饥饿时，宠物守护者可以倾倒出储存的食物，使得宠物免于饥饿。宠物机器人可以与它游玩，播放音乐给它听，甚至播放其它动物的叫声让它追逐。
　　
　　饲养宠物日益盛行的今天，这种机器人将为人与宠物建立超越空间的紧密联系。
　　
　　巡逻机器人：不睡觉的保安
　　
　　巡逻机器人看起来像小汽车，但远不止于一部车。
　　
　　它是能够在小区或预设的区域内通过遥控或者自主方式完成巡视任务的机器人，工作人员从远程控制中心就能实现固定区域的巡视监控，从而实现小区的无人值守，提高巡视监控自动化程度。
　　
　　该巡逻机器人以实现小区自主巡视监控为目的，在机器人技术基础上突出自主巡视功能。在自主状态下机器人可以在预设的轨道上进行自主巡视，本体搭载两自由度可调焦红外夜视摄像机，配合单自由度机械臂可实现远距离任意角度视频监控，本体四周分别搭载广角夜视摄像头，可实现机器人周围全景监控；此外机器人配备高亮LED频闪警灯和高分贝声音报警器，语音对讲系统可实现机器人端和控制端远程双向对讲。远程控制箱实时监控机器人本体工作状态，并将监控视频记录存档，方便工作人员查看。
　　
　　机器人采用效率较高的轮式结构，后轮单电机链条驱动，前轮独立悬架转向结构，该结构形式一方面保证机器人在行进转向的平稳性，另一方面使其有效利用电池能源，提高机器人续航能力。在控制形式上，机器人本体通过无线通讯实现与控制箱的数据交互，本体主控单元将接收到的数据解析并通过CAN总线实现对本体各个功能模块控制。
　　
　　救援机器人：救人于水火
　　
　　看救援机器人的外形就知道这是个“英雄”，它能在救援人员无法进入的危险环境下实施伤员搜寻、救助，环境状况探测以及对伤员、重物等搬运拖曳等救援任务，亦可对伤病人员在转移过程中实施搀扶、运送等。
　　
　　记者看到，机器人总体结构为多自由度上体，配套摆臂履带行走机构，上体为仿人形结构，具有多自由度双手臂、旋转腰部、多自由度头部以及上体俯仰关节。下体为摆臂履带行走结构，内部为两条行走履带，四角为摆臂履带，其行走过程中可以实现重心高度调节，较大障碍物的攀越，其良好的地面适应性及通过性使得救援机器人可以到达更复杂环境下实施救援任务。
　　
　　各关节控制采用总线方式控制，减少了电气连接，增强其可靠性。机器人操控方式为穿戴式随动控制系统，符合人机工程学原理，简单方便的实现了机器人所有关节的联动。机器人眼部内置红外摄像头，可以实现夜间视频采集，同时还具备3D立体视觉，可以采集立体视频信息，帮助机器人操控人员更好地对复杂环境分析判断。
　　
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　　能量云平台：整合新能源产业链
　　
　　在成果展示现场有两项关于节能减排的成果同样吸引了众人驻足。智慧中国研究院院长黄卜夫博士告诉记者，可再生能源的分散式生产和存储，是其能源模式的特征，但其间歇性、不稳定性和不可控性三大特征，决定了在能源产生环节与能源使用环节之间存在断层。
　　
　　他们研究的基于储能技术和互联网技术的能量云提供可再生能源及智能电网的共性接入平台，承接可再生能源产生与使用；同时为可再生能量产生环节与能量综合使用环节提供了能源互联优化平台，整合新能源产业链。基于混合储能的能量云平台包括以下三大系统：
　　
　　混合储能系统可通过协同控制，可有效整合多种能源资源，起平抑波动、削峰填谷和能量调度的作用，有助于打破风电、光伏发电等接入和消纳的瓶颈问题，为其大规模利用提供了有效解决方案。同时，混合能量存储通过不同存储媒质的互补优化，突破现行系统效率及寿命两大瓶颈，系统能量回收效率提高20%，同时储能系统寿命提高100%。
　　
　　可再生能源系统则通过风能、太阳能、生物能等多种可再生能源的综合利用，结合分布式可再生能源发电技术，提高可再生能源转换效率，实现智慧城市低碳目标。
　　
　　能量综合管理系统是指智能城市以能源管理系统为中心，通过对家庭能源、建筑能源、电动汽车网络等不同能源系统之间进行信息控制交互，以实现对整个区域能源效率的充分利用。
　　
　　微型混合动力总成系统：燃料和排放均减少约10%
　　
　　为降低汽车油耗和排放，我们可以在停车时关掉引擎，以避免不必要的空转。在交通频繁市区中行驶，驾驶者经常启停车辆，因此这策略非常有效。研究人员开发了一套怠速启停（ISS）系统，能在需要时关闭及启动车辆的引擎。与其他混合动力或纯电动系统相比，这种微混合动力系统具有更高的成本效益。该系统具有两个主要部分：
　　
　　智能起动控制器，它监控车辆行驶速度、引擎转速、加速和制动的状态，获取驾驶者动作去控制引擎启动和停止运行。
　　
　　皮带起动及发电机，负责启停系统令启动马达频繁运作。为了减少起动该马达的损耗，我们改用BSG通过皮带启动引擎，随后引擎带动BSG给电池充电，通过一体化高稳定性的BSG取代传统的启动马达和发电机。
　　
　　系统开发人员告诉记者，在香港认可的废气排放测功机上测试该系统。实验结果显示车辆加载该系统后，燃料消耗和二氧化碳排放量分别可减少至少9.2％和9.5%。