近年來，南方電網(wǎng)公司充分發(fā)揮企業(yè)創(chuàng)新主體作用，推動科技創(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“源動力”。
近日，國家知識產(chǎn)權(quán)局聯(lián)合世界知識產(chǎn)權(quán)組織發(fā)布第二十五屆中國專利獎授獎名單，南方電網(wǎng)公司摘得一金一銀歷史最好成績。南網(wǎng)報今起報道中國專利金獎、銀獎的誕生歷程，為讀者講述獲國家專利領(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(以下簡稱“南網(wǎng)科技公司”)生產(chǎn)基地一片繁忙，最新款“慧眼”無人機(jī)和機(jī)庫上市在即。工程師們?yōu)闊o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)場地緊鑼密鼓地開展功能和性能測試，以確保量產(chǎn)產(chǎn)品滿足用戶需求和現(xiàn)場作業(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專利金獎。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”高壓線
時間倒回2017年，廣東電網(wǎng)公司為了解決用機(jī)器人作業(yè)時配網(wǎng)線路帶電拆接引線的問題，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，傳統(tǒng)機(jī)器人依賴模板匹配技術(shù)，面對高壓導(dǎo)線這類“本身圖像特征簡單但環(huán)境復(fù)雜”的目標(biāo)時，識別準(zhǔn)確率不足30%。“機(jī)器人或者無人機(jī)在執(zhí)行電力作業(yè)任務(wù)時，面臨最大的挑戰(zhàn)是現(xiàn)場環(huán)境的不確定性。即便畫了航線、做了模型，一旦遇到導(dǎo)線飄動、交叉跨越等情況，機(jī)器人和無人機(jī)就有可能識別不出來”，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、南網(wǎng)科技公司研究院副院長、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，稍有偏差就會失敗。”
如何讓機(jī)器人在動態(tài)變化的環(huán)境下“看見”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)乎單個項(xiàng)目的成敗，更將影響未來電網(wǎng)運(yùn)維的智能化水平。
萬事開頭難。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)嘗試了幾個月，卻始終找不到頭緒。
轉(zhuǎn)機(jī)來自一次跨學(xué)科碰撞。麥曉明在大學(xué)所學(xué)的專業(yè)是無人駕駛，學(xué)生時代的他曾參加全國第二屆無人駕駛比賽并獲得第二名。“當(dāng)時沒有GPS，純激光。”然而，那次比賽讓麥曉明關(guān)注到了視覺識別技術(shù)。“早期的無人駕駛技術(shù)受限于硬件算力、基礎(chǔ)設(shè)施、法規(guī)和倫理問題，難以規(guī)模化應(yīng)用。但隨著長期試運(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，“如今自動駕駛汽車的分級標(biāo)準(zhǔn)、牌照管理、責(zé)任認(rèn)定等法規(guī)逐步完善，視覺識別技術(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)時圖像與預(yù)設(shè)圖像之間的整體相似度關(guān)系，來度量導(dǎo)線與機(jī)器人之間相對空間距離，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)。
視覺識別技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，使得機(jī)器人及無人機(jī)在快速移動或飛行過程中始終沿著導(dǎo)線飛行，同時20米開外就能快速識別直徑只有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，只是作為一個科技項(xiàng)目來推動的原因。
2018年，《國務(wù)院關(guān)于推動創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展打造“雙創(chuàng)”升級版的意見》出臺，提出要顯著增強(qiáng)科技成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用能力。“大家的思路跟著國家的政策發(fā)生了變化，開始萌生了要做一個產(chǎn)品的念頭。”
“專利不能只是一個束之高閣的技術(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)，一個專利如果沒有辦法做到產(chǎn)業(yè)化，那就是沒有用的專利。麥曉明表示，技術(shù)轉(zhuǎn)移不暢、市場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，推動技術(shù)場景落地，加快融入產(chǎn)業(yè)鏈。
“專利證書上的公式只有幾行，但背后是數(shù)千次實(shí)驗(yàn)和無數(shù)次推倒重來。”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，長則3年。團(tuán)隊(duì)調(diào)整了工作方式，將50%時間用于研發(fā)，另外50%則投入需求定義分析及測試。
“無人駕駛技術(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題”，麥曉明說，“我們的技術(shù)不僅要能用，還要保證1萬次作業(yè)都可靠。”
2018年，南方電網(wǎng)公司首臺自主研發(fā)的變電站巡檢機(jī)器人通過型式試驗(yàn)，量產(chǎn)在即。彼時，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’勢在必行。”2019年，無人機(jī)的全自主網(wǎng)格化巡檢產(chǎn)品化道路開始起步。一年后，歷經(jīng)數(shù)十次迭代、數(shù)萬次的測試與現(xiàn)場試運(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)建了全國首個天空地一體的通用性無人自主作業(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)器人及無人機(jī)軟硬件產(chǎn)品已跨行業(yè)、跨國家應(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)報記者 黃雅熙 通訊員 楊雅潔 李梓
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