国家自然科学奖推荐书中国极地研究中心.docx
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国家自然科学奖推荐书中国极地研究中心
项目名称：
北极冰下自主/遥控水下机器人研制与应用
一、提名意见
提名意见：
“北极冰下自主/遥控水下机器人研制与应用”项目由中国科学院沈阳自动化研究所，中国极地研究中心，中国海洋大学联合完成。
经审查，项目推荐材料真实有效，相关栏目符合填写要求。
北极科考水下机器人的研制与应用，为解决北极科学难点问题提供了新的技术手段。
项目组在国家863计划、中国科学院、国家海洋局极地办的共同支持下，经过十年的努力，在北极科考水下机器人关键技术研究、北极科考水下机器人研制、水下机器人北极科考应用等方面取得了丰硕的成果，研制成功具有自主知识产权的北极冰下自主/遥控水下机器人（北极ARV），并成功开展了多次北极科考应用，引领了新一代混合式水下机器人技术的进步，取得了显著的社会效益和经济效益。
项目研究成果先后获得国家授权发明专利10项，授权其他知识产权6项，发表学术论文20篇。
项目成果获2016年国家海洋局、中国海洋学会海洋科学技术奖一等奖。
中国科学院沈阳自动化研究所北极冰下机器人系统科考队获中华人民共和国人力资源和社会保障部、国家海洋局共同授予的“中国极地考察先进集体”。
提名该项目为国家科技进步二等奖。
二、项目简介
极地科考在气候变化、资源开发等方面具有重要的战略意义。
常用的极地观测手段是以科考船为平台实施观测，获取的数据单一且有限，北极科考水下机器人的研制，为极地科考和解决北极海洋学研究的难点问题提供了关键的技术支持。
2003年起，项目组开展了北极科考水下机器人关键技术攻关、水下机器人研制，以及水下机器人在北极科考中的应用等关键领域的创新工作。
突破了高纬度冰下导航等系列关键技术，研制成功北极冰下自主/遥控水下机器人，为北极科考提供了一种更大范围、连续、自主、实时冰下观测的技术手段。
两代水下机器人已成功开展了四次北极科考应用，获取冰下大范围、空间高分辨率的观测数据，实现了观测方式上的全新突破，提高了观测效率和质量，为北极海冰科学研究提供了重要支撑。
水下机器人在北极科考中的应用展示了我国高技术实力，提高了我国在极地事务处理中的地位和影响力，其经济效益和社会效益显著。
项目研究成果获国家授权发明专利10项，授权其他知识产权6项，发表学术论文20篇。
三、客观评价
1.“北极极冰下自主/遥控海洋环境监测系统（北极ARV）”北极试验应用现场验收
意见
验收意见：
“……课题组在北极成功开展了一系列试验和冰下观测。
”
2.“北极极冰下自主/遥控海洋环境监测系统（北极ARV）”验收意见
验收意见：
“课题研制了北极冰下自主/遥控海洋环境监测系统样机一套，并先后两次参加我国北极科考，在北极现场开展了试验应用，所研发的北极冰下自主/遥控海洋环境监测系统样机具有自主知识产权。
”
3.“北极冰下自主遥控水下机器人研制与应用”科技查新报告
结论如下：
面向北极科考的自主遥控水下机器人研制与应用”，在国内外文献检索中，未见相同研究的文献报道。
4.获奖情况
（1）项目成果“北极冰下自主遥控水下机器人研制与应用”获2016年国家海洋局、中国海洋学会海洋科学技术奖一等奖。
（2）中国科学院沈阳自动化研究所北极冰下机器人系统科考队获中华人民共和国人力资源和社会保障部、国家海洋局共同授予的“中国极地考察先进集体”。
5.国家海洋局极地考察办公室应用评价
应用评价：
“水下机器人在北极连续开展的冰下调查表明，我国的水下机器人技术成熟，在北极科考中发挥了重要的作用，展示了我国高技术的实力，提高了我国在极地事务处理中的地位和影响力。
北极ARV的研制成功为我国北极科考提供了一种大范围、实时、精确、连续冰下观测的技术手段，有利于进一步提高我国北极科考的观测能力，其应用为我国北极科考做出了重要贡献。
”
四、推广应用情况、经济效益和社会效益
1．推广应用情况
应用单位名称
应用技术
应用起止时间
应用情况
中国第二次北极科考
“海极”号ROV
2003年7月—2003年9月
在楚科奇海、楚科奇海台和加拿大海盆完成了冰下调查作业。
中国第三次北极科考
北极ARV
2008年7月—2008年9月
在北纬84.6度成功开展了冰下调查，这是我国水下机器人首次在此高纬度下开展冰下试验应用。
中国第四次北极科考
北极ARV
2010年7月—2010年9月
在北纬87度成功开展了冰下调查。
中国第六次北极科考
北极ARV
2014年7月—2014年9月
在北纬81度的长期冰站上，成功开展了冰下调查。
社会效益
2003年，“海极”号遥控水下机器人参加了我国第二次北极科考，开启了水下机器人应用的新领域，同时也为我国极地科考提供了新的技术手段。
北极ARV是针对极地海冰及冰下海洋环境调查而研制的新型混合式水下机器人，其研究成果对水下机器人技术的发展，特别是新一代混合式水下机器人的研究开发起到了重要的引领作用。
2008年-2014年间，北极ARV三次赴北极参加中国北极科考活动，实现了冰下多种测量设备的协同观测，为科学家深入研究北极海冰变化奠定了技术基础。
水下机器人在北极科考中的应用，改变了传统冰下调查的作业模式，为极地科考提供了一种大范围、连续、自主、实时冰下观测的技术手段，这将有利于进一步提高我国北极科考的观测能力与水平，提升我国水下机器人技术水平和国际影响力，由此带来的经济效益和社会效益十分显著。
六、主要知识产权证明目录（不超过10件）
知识产权类别
知识产权具体名称
国家
（地区）
授权号
授权日期
证书编号
权利人
发明人
发明专利有效状态
发明专利
一种补偿式水下无刷直流电机结构及其组装方法
中国
ZL200810229336.X
2011年06月15日
796900
沈阳自动化研究所
李硕；唐元贵；王棣棠；张艾群；陆国林
有效
发明专利
一种可承受拉力的水下机器人光纤微缆螺旋缠绕装置
中国
ZL201110003647.6
2013年04月17日
1176408
沈阳自动化研究所
唐元贵；李硕
有效
发明专利
一种水下机器人光纤微缆转接装置及其转接方法
中国
ZL201110169618.7
2014年03月12日
1362192
沈阳自动化研究所
唐元贵；李硕；曾俊宝；杨辉；凌波
有效
发明专利
一种单串口多组数据涌入的同步协调处理方法
中国
ZL201010573984.4
2014年12月10日
1540849
沈阳自动化研究所
孙凯；李智刚；秦宝成
有效
发明专利
一种水下机器人用脱钩器
中国
ZL200810230106.5
2012年04月11日
931378
沈阳自动化研究所
张银亮；梁景鸿；康守权；李智刚；张艾群
有效
发明专利
微型水下机器人电机控制装置及控制方法
中国
ZL200810229664.X
2011年12月28日
887173
沈阳自动化研究所
李智刚；孙凯
有效
发明利
一种小型水下机器人推进控制系统及其舵控制方法
中国
ZL201210313266.2
2016年02月10日
1948290
沈阳自动化研究所
李一平,阎述学,曾俊宝
有效
发明专利
一种微型水下机器人矢量布置推进器推力分配方法及装置
中国
ZL201010574131.2
2014年12月10日
1628470
沈阳自动化研究所
李智刚；孙凯；秦宝成；何震
有效
发明专利
一种小型自治水下机器人电源管理系统
中国
ZL201210555521.4
2016年08月03日
2157152
沈阳自动化研究所
曾俊宝；李一平；阎述学
有效
计算机软件
北极冰下自主/遥控海洋环境监测系统水面软件
中国
2011SR077695
2010年04月30日
0341369
沈阳自动化研究所
有效
六、主要完成人情况表
姓名
李硕
排名
1
技术职称
研究员
行政职务
副所长
工作单位
中国科学院沈阳自动化研究所
完成单位
中国科学院沈阳自动化研究所
对本项目技术创造性贡献：
负责北极ARV项目的组织实施，带领团队完成北极ARV研制和应用，携带北极ARV参加中国第三次、第四次北极科考；提出高纬度冰下导航设计思想，解决自主遥控混合操作控制技术及北极浮冰下作业系统安全及应急处理技术。
姓名
李一平
排名
2
技术职称
研究员
行政职务
工作单位
中国科学院沈阳自动化研究所
完成单位
中国科学院沈阳自动化研究所
对本项目技术创造性贡献：
负责ARV关键技术研究、北极ARV总体方案设计，参与控制系统研制。
共同提出自主遥控混合操作控制技术以及冰下应急处理策略。
姓名
李丙瑞
排名
3
技术职称
副研究员
行政职务
工作单位
中国极地研究中心
完成单位
中国极地研究中心
对本项目技术创造性贡献：
参加总体设计、现场试验和仰视声纳数据反演、分析，参加中国第六次北极科考应用。
参与北极冰下海洋环境探测技术实施。
姓名
史久新
排名
4
技术职称
教授
行政职务
工作单位
中国海洋大学
完成单位
中国海洋大学
对本项目技术创造性贡献：
参加总体设计及海洋数据分析，参加中国第四次北极科考应用。
参与北极冰下海洋环境探测技术实施。
姓名
张艾群
排名
5
技术职称
研究员
行政职务
工作单位
中国科学院沈阳自动化研究所
完成单位
中国科学院沈阳自动化研究所
对本项目技术创造性贡献：
负责北极ARV总体指导和组织管理，共同提出自主遥控混合操作控制技术。
姓名
曾俊宝
排名
6
技术职称
副研究员
行政职务
工作单位
中国科学院沈阳自动化研究所
完成单位
中国科学院沈阳自动化研究所
对本项目技术创造性贡献：
负责北极ARV控制系统设计，参加中国第四次、第六次北极科考应用。
具体实施高纬度冰下导航技术和北极冰下海洋环境探测技术。
姓名
唐元贵
排名
7
技术职称
研究员
行政职务
工作单位
中国科学院沈阳自动化研究所
完成单位
中国科学院沈阳自动化研究所
对本项目技术创造性贡献：
负责北极ARV载体设计，解决了高性能低阻载体优化设计技术。
姓名
李涛
排名
8
技术职称
副教授
行政职务
工作单位
中国海洋大学
完成单位
中国海洋大学
对本项目技术创造性贡献：
开展海冰光学数据分析，参加中国第六次北极科考应用，参与北极冰下海洋环境探测技术实施。
姓名
雷瑞波
排名
9
技术职称
副研究员
行政职务
工作单位
中国极地研究中心
完成单位
中国极地研究中心
对本项目技术创造性贡献：
参加现场试验和仰视声纳数据分析，参加中国第六次北极科考应用，参与北极冰下海洋环境探测技术实施。
姓名
李智刚
排名
10
技术职称
研究员
行政职务
工作单位
中国科学院沈阳自动化研究所
完成单位
中国科学院沈阳自动化研究所
对本项目技术创造性贡献：
负责遥控水下机器人研制，携带“海极号”ROV参加中国第二次北极科考应用。
七、主要完成单位及创新推广贡献
单位名称
中国科学院沈阳自动化研究所
排名
1
对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：
中国科学院沈阳自动化所为项目牵头单位，负责项目的实施，北极科考水下机器人关键技术研究，北极科考水下机器人的研制及北极现场应用。
2003年至2014年间，项目组先后研制了两代北极科考水下机器人，开展了关键技术攻关，水下机器人研制，以及四次北极科考应用。
研制成功新一代水下机器人—北极ARV，为极地科考提供了一种大范围、连续、自主、实时冰下观测的高技术手段。
单位名称
中国极地研究中心
排名
2
对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：
中国极地研究中心为本项目参与单位，负责提供科学需求，落实北极试验应用条件，作为我国北极科学考察的组织和业务保障单位，为极地科考水下机器人的应用提供了雪龙船及相关的应用保障条件。
对北极ARV获得的观测数据进行汇总。
单位名称
中国海洋大学
排名
3
对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：
中国海洋大学为本项目的参与单位，负责提供科学需求，负责观测数据的预处理；主要承担北极冰下海洋环境探测技术中的海洋温盐、光学观测技术研发和应用。
八、完成人合作关系说明
1.完成人（1、2、5、6、7、10）负责北极科考水下机器人研制和应用，包括：
1）自主/遥控水下机器人（北极ARV）关键技术研究，总体方案设计，整机系统的详细设计和调试工作，系统的改进设计及测试，完成外场试验及北极试验应用。
2）“海极”号遥控水下机器人研制及北极应用。
2.完成人（3、4、8、9）负责提出科学需求，共同完成探测设备的搭载和集成，完成科学数据的处理和分析。
完成人合作关系情况汇总表
序号
合作方式
合作者/
项目排名
合作时间
合作成果
证明材料
备注
1
直接合作
李一平/2
2003年6至2014年10月
北极ARV
获奖证书
论文，专利
2
直接合作
李丙瑞/3
2007年6至2014年10月
北极ARV应用
获奖证书
论文
3
直接合作
史久新/4
2007年6至2014年10月
北极ARV应用
获奖证书
论文
4
直接合作
张艾群/5
2003年6至2014年10月
北极ARV
获奖证书
论文
5
直接合作
曾俊宝/6
2007年6至2014年10月
北极ARV
获奖证书
论文，专利
6
直接合作
唐元贵/7
2007年6至2014年10月
北极ARV
获奖证书
论文，专利
7
直接合作
李涛/8
2007年6至2014年10月
北极ARV应用
获奖证书
论文
8
直接合作
雷瑞波/9
2007年6至2014年10月
北极ARV应用
获奖证书
论文
9
直接合作
李智刚/10
2003年6至2014年10月
“海极”ROV及北极应用
获奖证书
论文，专利
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