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2025年度湖南省重大水利科技攻关

“揭榜挂帅”项目《堤坝砍青机器人研发及示范应用》榜单

一、项目名称

堤坝砍青机器人研发及示范应用。

二、研究背景

水库堤防安全是保障人民生命财产和生态安全的重要屏障。近年来，极端气候频发，强降雨多、水库堤防超警戒水位历时长，坝坡植被茂密，坝坡运维难。国家“十五五”规划（2026-2030年）强调科技赋能与创新驱动，人工智能、大数据等技术在环境监测、制造业升级等领域的应用成为共性课题，坝坡砍青装备的升级研发，既符合国家新质生产力发展战略，又能实质性提升水安全保障能力。

三、必要性与可行性

堤坝背水坡是渗透破坏、滑坡、裂缝等隐患发生的主要部位，也是备汛防汛检查的关键对象，现实工作中常因杂草灌木大面积覆盖造成隐患险情难以及时发现，因此砍青是堤坝汛期巡查和维护的一项重要基础工作。传统的人工砍青效率低下，常面临陡坡、湿滑、夜间作业等危险场景，应急响应能力不足，而现有机械设备功能单一，智能化不足，难以满足复杂环境下坝坡砍青、清障需求，亟需研发智能化运维和表观隐患识别技术装备。通过突破复杂环境下设备自主作业、智能识别、智慧决策等关键技术，可实现堤坝运行维护的“机械化换人、智能化减人”，全面提升堤坝运维和查险工作效率。目前，人工智能（目标识别、路径规划）、物联网（5G通信、传感器）等已进入工程化应用阶段，为装备智能化提供了技术支撑。

四、需求目标

针对堤坝砍青作业中存在的环境复杂、效率低下、现有机械设备智能化水平不高等问题，研发适用大范围堤防连续作业的重型智能化砍青机器人和适用于标准坝坡维护的轻型智能化砍青机器人，开发基于深度学习的智能识别系统，融合多源数据（激光雷达、红外、摄像头等），提供全面的环境感知信息，实现堤坝坡面典型附着物（植被、碎石、立杆）和堤坝典型表观隐患（渗漏、裂缝、坑洞）的有效识别。研发多目标作业路径规划算法，可动态规划路径、自动避障和自主作业，减少人工干预，实现高效砍青作业。构建多机协同与远程作业调度平台，支持多台装备任务分配与协同作业。开展堤坝砍青规模化示范应用，实现区域推广。

五、考核指标

（1）研制适用大范围堤防连续作业的重型智能化砍青机器人一套，需满足以下技术指标：整机重量≤2500kg，单次作业宽度≥1.2m，效率≥4000m2/h，作业坡度≥30°，抗倾覆角度≥45°。

（2）研制适用于标准坝坡维护的轻型智能化砍青机器人一套，需满足以下技术指标：整机重量≤250kg，单次作业宽度≥0.6m，效率≥2000m2/h，作业坡度≥35°，抗倾覆角度≥45°，续航时长≥3h。

（3）研发基于深度学习的智能识别系统一套，融合多源数据（激光雷达、红外、摄像头等），提供全面的环境感知信息，实现堤坝坡面典型附着物（植被、碎石、立杆）和典型表观隐患（渗漏、裂缝、坑洞）的有效识别，典型附着物识别准确率≥90%，表观隐患识别精度≥80%。

（4）研发一种多目标作业路径规划算法，集成单北斗定位和动态环境感知信息，实现最优路径规划和自动避障，减少重复作业和能耗，路径规划覆盖率≥90%。

（5）构建一套基于5G/4G通信技术的多机协同与远程作业调度平台，支持至少3台装备任务分配与协同作业。

（6）申请/授权国家发明专利5项以上，发表高水平论文5篇以上，授权计算机软件著作权5项以上。

（7）聚焦“水利+人工智能”深度融合，组建一支高水平创新型人才团队，培养青年技术骨干5名。

（8）开展堤坝砍青10万m2以上示范应用。

六、榜单金额

≤600万元。

七、时间节点

项目实施期限2年，立项1个月内进行开题，立项12个月后开展中期评估。