摘 要：針對目前中國家庭少子化，兒童照顧“赤字化”現(xiàn)狀，為解決傳統(tǒng)的教育資源和家庭陪伴難以完全滿足孩子個性化發(fā)展需求這一問題，設(shè)計了一款基于移動物聯(lián)技術(shù)的兒童智能陪伴機器人。系統(tǒng)開發(fā)由移動管理平臺和機器人終端組成，機器人終端具有無線控制和自主循跡兩種運動模式供用戶選擇?；谡Z音交互技術(shù)對用戶語音信號特征提取與合成，實現(xiàn)機器人語音交互，基于DFPlayer Mini音頻模塊實現(xiàn)機器人兒歌、繪本和知識百科啟蒙學(xué)習(xí)情景交互，基于Socket技術(shù)設(shè)計C/S網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)移動端與機器人終端異構(gòu)平臺數(shù)據(jù)交互。移動平臺具有機器人控制功能及繪本檢索與閱讀、兒童啟蒙學(xué)習(xí)資源，極大地提升了用戶使用APP的體驗。本系統(tǒng)通過兒童喜愛的功能與其交流互動，為他們提供教育輔助與情感支持，促進兒童更有效的學(xué)習(xí)和成長。

關(guān)鍵詞：移動物聯(lián)；智能陪伴；機器人；循跡；交互；移動平臺

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2025）06-00-05

DOI：10.16667/j.issn.2095-1302.2025.06.020

0 引 言

隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展和家庭結(jié)構(gòu)的變化，越來越多的家庭面臨忙碌的工作和生活壓力，導(dǎo)致孩子缺乏陪伴和親子交流機會。不同的兒童有著不同的學(xué)習(xí)和情感需求，而傳統(tǒng)的教育資源和家庭陪伴難以完全滿足孩子的個性化需求，為了滿足個性化需要，兒童陪伴機器人需要通過個性化的交互和教育模式[1]，滿足孩子的不同需求。隨著時代和科技的發(fā)展，移動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)[2-4]已充分融入日常生活的各個領(lǐng)域，方便人們的生活起居以及智能化管理。兒童陪伴機器人可以通過語音識別、情感識別、互動設(shè)計等技術(shù)[5-7]，與兒童進行溝通互動，提供陪伴、教育、娛樂等功能，幫助兒童提升學(xué)習(xí)、情感和社交技能，填補現(xiàn)實生活中的陪伴空缺。兒童陪伴機器人將成為父母繁忙時兒童優(yōu)秀的陪伴者、傾聽者、教育者，對兒童成長和父母與孩子之間的情感交流具有重要意義[8-10]。

本文設(shè)計并開發(fā)了一款基于移動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的兒童智能陪伴機器人，該設(shè)備以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐，通過穩(wěn)定的通信方式實現(xiàn)機器人系統(tǒng)中各功能模塊之間的“互聯(lián)互通”，具備兒童玩具互動、語音交互、兒歌播放、繪本閱讀、知識學(xué)習(xí)等功能，可通過趣味性互動提供知識傳遞和學(xué)習(xí)引導(dǎo)，旨在解決兒童父母因工作繁忙等原因?qū)е碌呐惆榕c教育問題，促進兒童全方面健康成長。

1 兒童陪伴機器人系統(tǒng)方案設(shè)計

本文設(shè)計的兒童智能陪伴機器人系統(tǒng)如圖1所示。其由陪伴機器人終端和移動管理平臺組成，陪伴機器人控制終端采用STM32單片機作為主控器，運動控制采用OpenMV視覺模組配合電機驅(qū)動設(shè)備驅(qū)動兩個5 V直流電機實現(xiàn)機器人自主循跡，語音交互采用LD3320語音識別模塊[11]和SYN6288語音合成模塊實現(xiàn)人機自主交互對話，啟蒙學(xué)習(xí)場景采用DFPlayer Mini音頻模塊實現(xiàn)機器人兒歌播放、繪本閱讀和知識百科學(xué)習(xí)情景交互，采用ESP8266 WiFi模塊實現(xiàn)機器人控制終端與移動管理平臺Socket網(wǎng)絡(luò)通信，完成異構(gòu)平臺之間的數(shù)據(jù)交互。移動管理平臺對兒童陪伴機器人終端運動狀態(tài)及終端啟蒙資源學(xué)習(xí)功能進行無線控制。

兒童智能陪伴機器人移動管理平臺基于Android Studio開發(fā)[12]，設(shè)計并開發(fā)了用戶注冊與登錄、機器人控制、啟蒙教育場景學(xué)習(xí)和系統(tǒng)設(shè)置等模塊。在用戶注冊與登錄界面，用戶注冊賬戶成功后，輸入用戶名和密碼方可登錄軟件進行系統(tǒng)操作；機器人控制界面主要完成移動端對機器人終端設(shè)備的運動控制，通過建立移動端與機器人終端的Socket通信，用戶借助移動端便能實現(xiàn)對機器人終端的行駛、轉(zhuǎn)向、兒歌播放、音量調(diào)節(jié)和工作模式選擇等控制；教育啟蒙場景學(xué)習(xí)主要幫助兒童完成對繪本、兒歌和百科知識的學(xué)習(xí)，助力兒童養(yǎng)成閱讀習(xí)慣，提升其知識素養(yǎng)。移動端開發(fā)系統(tǒng)設(shè)計架構(gòu)如圖2所示。

2 兒童陪伴機器人終端硬件設(shè)計

兒童陪伴機器人終端硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示。系統(tǒng)通過升壓模塊將5 V電壓提升至12 V，帶動L298N電機驅(qū)動模塊工作，使得5 V直流電機驅(qū)動機器人執(zhí)行運動操作。自主循跡模式下，機器人無需人工干預(yù)即可根據(jù)設(shè)定的軌跡自主行進，主控器通過對OpenMV視覺檢測的循跡信息進行綜合分析來控制機器人自主行進。移動端通過ESP8266 WiFi模塊與機器人終端組建C/S網(wǎng)絡(luò)，移動端發(fā)送操作指令控制機器人終端執(zhí)行前進、后退、順時針旋轉(zhuǎn)、逆時針旋轉(zhuǎn)操作。音頻模塊選用DFPlayer Mini，該模塊基于串行通信與單片機完成數(shù)據(jù)傳輸，同時支持TF卡驅(qū)動。DFPlayer Mini模塊通過10字節(jié)的串口指令實現(xiàn)播放/暫停、播放上一曲、播放下一曲、音量加減等功能。語音識別模塊采用LD3320，該模塊具有非特定人語音識別技術(shù)，接收到語音信號后，LD3320自行將信號與模塊內(nèi)部的詞條比較并將比對結(jié)果傳輸給單片機。STM32單片機通過SPI接口與LD3320通信，通過內(nèi)置咪頭接收外界語音信號。語音合成模塊采用SYN6288，該模塊通過串行通信與單片機完成數(shù)據(jù)交互，SYN6288語音合成模塊將單片機控制器通過串行通信發(fā)送的控制命令和文本合成為語音信號并輸出，通過功率放大器放大后通過喇叭播放。兒童陪伴機器人模型如圖4所示。機器人LED閃動模塊設(shè)計了六個不同顏色的LED燈，將LED燈裝入設(shè)計的機器人外殼中，一旦機器人WiFi配置完成，LED燈會自動亮起，表明機器人進入待機狀態(tài)，等待移動端與其通信。機器人終端接收到移動端發(fā)送的信號，執(zhí)行閃爍命令，表明信號已接收，與用戶實現(xiàn)了良好的人機交互。

3 兒童陪伴機器人終端軟件設(shè)計

3.1 兒童陪伴機器人運動功能

機器人終端運動設(shè)計了兩種工作模式，即利用無線通信的方式控制陪伴機器人終端前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)；陪伴機器人終端依據(jù)行駛軌道自主循跡。

（1）利用無線通信的方式控制機器人終端運動的實現(xiàn)方法

①設(shè)計兒童陪伴機器人移動平臺作為客戶端（Client）、陪伴機器人終端設(shè)備作為服務(wù)器端（Server），移動端基于Android Studio開發(fā)并采用Java語言進行控制程序設(shè)計，移動端設(shè)置服務(wù)器端IP地址為192.168.4.1，端口號PORT為8080，用于與陪伴機器人終端設(shè)備建立Socket通信連接。

②通過Android移動端輸出流控制算法，實現(xiàn)陪伴機器人手動控制模式下的五種運動狀態(tài)（前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和停止）。設(shè)計移動端圓盤控制器，將圓環(huán)分割成上下左右四個扇形按鈕，每一個按鈕分別控制機器人終端的一個運動狀態(tài)，在圓環(huán)中間設(shè)計一個圓形“STOP”按鈕用于使機器人停止動作。

③五個按鈕控件對應(yīng)事件監(jiān)聽機制下的“G”“B”“L”“R”“S”狀態(tài)信息，一旦觸發(fā)事件監(jiān)聽機制setOnClickListener，將其加載到sport變量數(shù)組中，設(shè)計write方法將sport數(shù)組寫入Socket輸出流，依托移動端與終端之間的WiFi網(wǎng)絡(luò)將輸出流的數(shù)據(jù)發(fā)送給陪伴機器人終端。

④終端單片機控制器接收到移動端發(fā)送的輸出流信息并對其解析，解析結(jié)果依據(jù)獲取不同的“G”“B”“L”“R”“S”狀態(tài)信息分別控制陪伴機器人完成前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和停止五種運動功能。

⑤移動端發(fā)送“G”信號至陪伴機器人終端，控制兩個電機正轉(zhuǎn)，機器人前進；移動端發(fā)送“B”至陪伴機器人終端，控制兩個電機反轉(zhuǎn)，機器人后退；移動端發(fā)送“L”信號至陪伴機器人終端，控制左側(cè)電機反轉(zhuǎn)，右側(cè)電機正轉(zhuǎn)，機器人左轉(zhuǎn)；移動端發(fā)送“R”信號至陪伴機器人終端，控制左側(cè)電機正轉(zhuǎn)，右側(cè)電機反轉(zhuǎn)，機器人右轉(zhuǎn)。

（2）陪伴機器人終端依據(jù)設(shè)定的軌道自主循跡的實現(xiàn)方法

①地面鋪設(shè)寬度為2 cm黑色循跡路徑，包括直線路況、十字路況、T型路口，終點鋪設(shè)寬度為4 cm的黑色虛線。通過機器人上方的OpenMV視覺模組實時拍攝行駛地面圖像，并對圖像進行灰度處理、濾波、閾值分割，將處理后的圖像沿縱向分割為3個區(qū)域，再將中間區(qū)域沿橫向分割成3個區(qū)域，得到5個目標(biāo)區(qū)域。

②前進過程中分別對分割后的5個目標(biāo)區(qū)域進行像素值遍歷，找到區(qū)域內(nèi)像素值最大的色塊，并獲取該色塊的左、右端點坐標(biāo)，多次進行線段擬合，從而將多個區(qū)域內(nèi)的最大色塊擬合成一條循跡直線，作為目標(biāo)直線。

③獲取目標(biāo)直線左、右端點坐標(biāo)并計算目標(biāo)直線中心坐標(biāo)，再計算預(yù)處理圖像中心坐標(biāo)相對目標(biāo)直線中心坐標(biāo)的偏移量，通過偏移量調(diào)整機器人的前進方向。

式中：Δdx為目標(biāo)直線的偏移量；Rc為預(yù)處理圖像分割后的目標(biāo)區(qū)域的權(quán)值；X0為道路循跡預(yù)處理圖像的中心橫坐標(biāo)；X為目標(biāo)直線中心橫坐標(biāo)。

④終點識別過程中，由于終點鋪設(shè)了寬度為4 cm的黑色虛線，因此形成了多個黑色色塊，故需設(shè)定終點處黑色方塊的數(shù)量閾值，檢測中間3個目標(biāo)區(qū)域中和上方兩個目標(biāo)區(qū)域中黑色方塊的數(shù)量，如果目標(biāo)區(qū)域黑色方塊數(shù)量大于閾值，則機器人行駛至終點，完成機器人自主循跡過程。

3.2 兒童陪伴機器人語音交互功能

語音交互功能設(shè)計時首先通過LD3320進行語音識別，當(dāng)識別到對應(yīng)的關(guān)鍵詞時，STM32單片機向SYN8266發(fā)送指令合成相應(yīng)的回復(fù)。由于用戶使用機器人的環(huán)境具有不確定性，所以在嘈雜環(huán)境下機器人會錯誤地觸發(fā)一些語音回復(fù)關(guān)鍵詞，為了消除這些疑似關(guān)鍵詞的影響，在軟件算法中設(shè)計了一級關(guān)鍵詞和二級關(guān)鍵詞。在接收到一級關(guān)鍵詞“卡繆”后，SYN8266會回復(fù)語音“我在，主人請吩咐”，才能喚醒后續(xù)的二級關(guān)鍵詞識別功能并進行相應(yīng)的回復(fù)，從而提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。等到機器人聽到關(guān)鍵詞“再見”后，機器人將回復(fù)“主人，我們下次再見”，之后退出二級關(guān)鍵詞等待進程，重新等待一級關(guān)鍵詞。機器人語音交互設(shè)計流程如圖5所示。

3.3 兒童啟蒙學(xué)習(xí)交互功能

兒童啟蒙學(xué)習(xí)資源交互主要通過音頻交互模塊DFPlayer Mini通過串行通信控制音頻文件播放如兒歌、百科小知識等。DFPlayer Mini模塊通過串口TXD（發(fā)送）和RXD（接收）引腳與兒童陪伴機器人終端系統(tǒng)控制器相連，通過串行通信接收主控器發(fā)送的指令。兒歌、繪本和百科知識對應(yīng)的音頻文件（MP3、WAV）存儲在microSD卡中，microSD卡需插入DFPlayer Mini模塊。主控器采用DFRobotDFPlayerMini庫進行指令調(diào)用，主控器發(fā)送的指令為10字節(jié)，分別表示為起始位、版本信息、數(shù)據(jù)長度、命令字、命令反饋、參數(shù)1、參數(shù)2、兩字節(jié)校驗和、結(jié)束位。設(shè)計的功能主要編輯命令字、參數(shù)和校驗和。由于機器人兒歌播放功能和兒童繪本閱讀、知識百科學(xué)習(xí)都由DFPlayer模塊實現(xiàn)，需要對MP3文件進行分類播放。設(shè)計DFPlayer播放指定文件夾的指定曲目，兒歌放置于SD卡01文件夾，繪本放置于02文件夾，知識百科放置于03文件夾，用戶通過移動平臺發(fā)送對應(yīng)的功能指令，機器人終端進行指令解析后，根據(jù)指令的不同播放不同的學(xué)習(xí)資源。例如移動端發(fā)送兒歌指令被單片機終端接收后，單片機解析兒歌指令“7E FF 06 0F 00 01 01 FE E8 EF”，表征“01”即播放兒歌文件夾第一首兒歌，DFPlayer Mini模塊完成相應(yīng)的播放，同理“7E FF 06 0F 00 02 01 FE E7 EF”表征“02”，即播放繪本文件夾內(nèi)第一個繪本故事，DFPlayer Mini模塊完成對相關(guān)繪本文件的播放。

4 移動管理平臺開發(fā)

陪伴機器人移動平臺設(shè)計基于Android Studio開發(fā)環(huán)境，開發(fā)功能包含系統(tǒng)注冊與登錄、機器人控制、啟蒙學(xué)習(xí)和系統(tǒng)設(shè)置。設(shè)計登錄界面時，為保證軟件的安全性，每個用戶登錄該軟件時需注冊其賬號，用戶通過輸入專屬用戶名和密碼才能完成登錄。該登錄界面具備注冊賬號、顯示與隱藏密碼、登錄系統(tǒng)功能，如圖6所示。

機器人控制界面用于控制機器人終端不同的運動狀態(tài)，如前進、后退、順時針旋轉(zhuǎn)、逆時針旋轉(zhuǎn)。該界面由一個圓盤遙控器和下方的返回按鍵組成，以屏幕為中心繪制出外圈的API圓環(huán)，通過將圓環(huán)分割成上下左右四個扇形部分，以控制機器人終端的運動功能。在圓環(huán)中間設(shè)計了一個圓形“STOP”按鈕用于停止機器人的動作。設(shè)計過程中首先需確定中心，根據(jù)中心點和中心圓的半徑確定圓環(huán)的大小和位置，由于遙控器的四個按鍵是由“X”形切割形成，可以設(shè)置每個弧形的角度為90°并調(diào)整其偏移角度，將圓環(huán)平均分成四個區(qū)域。根據(jù)中心點和內(nèi)部停止按鍵半徑繪制出一個圓形圖案，然后在圖案內(nèi)部添加“STOP”字樣。最后對弧形區(qū)域和“STOP”按鍵進行顏色填充，使按鍵區(qū)域在按鍵被按下的同時變色，實現(xiàn)人機交互。當(dāng)點擊的位置距離圓心的距離小于中心圓半徑，則為中心圓。當(dāng)點擊的位置與圓心距離大于中心圓半徑，則為扇形圓環(huán)部分，此時根據(jù)按鍵的偏移角度計算本次按鍵按下的位置為上下左右哪一個區(qū)域。檢測到按鍵響應(yīng)后，移動端通過Socket通信進行指令傳輸，從而控制機器人終端運動，如圖7所示。

啟蒙學(xué)習(xí)界面采用SQLite數(shù)據(jù)庫設(shè)計每日一讀繪本學(xué)習(xí)，如圖8所示。每日一讀繪本管理數(shù)據(jù)庫設(shè)計的Table表放置id號、author（繪本作者）、name（繪本名）和readtime（閱讀時長）。創(chuàng)建繪本閱讀Table表關(guān)鍵代碼如下：

public static final String CREATE_BOOK=\"create table book（\"

+\"id integer primary key autoincrement，\"

+\"author text，\"

+\"readtime real，\"

+\"name text）\";

查詢繪本信息時用戶點擊查詢按鈕，設(shè)計querryAll方法查詢所有繪本的繪本名、繪本作者和閱讀時長。繪本查詢關(guān)鍵代碼如下：

public Book[] querryAll（）{

Cursor result=db.query（\"book\"，1，1，1，1，1，1）;

return ConvertToBooks（result）;

}

機器人兒歌、故事音頻播放設(shè)計參考MP3的按鍵排布，繪制多個圓形按鍵，上方為音量調(diào)節(jié)按鈕和“播放/暫?！卑粹o；下方設(shè)計了兩個曲目按鍵，點擊兩邊分別為上一曲和下一曲，點擊下方長按鍵中間即可切換播放的音樂種類：兒歌或者兒童故事，同時在按鍵內(nèi)部添加相應(yīng)的圖片使界面更加美觀并富有趣味性，如圖9所示。

5 系統(tǒng)測試

測試是系統(tǒng)設(shè)計的重要組成部分，通過測試可以不斷改進和完善系統(tǒng)。本系統(tǒng)測試主要包括機器人終端運動功能測試、系統(tǒng)通信測試、語音交互與啟蒙學(xué)習(xí)功能測試。

5.1 運動功能測試

（1）移動端控制機器人運動

①打開兒童陪伴機器人等待WiFi模塊ESP8266的AP模式配置成功，即機器人頭部LED燈亮起，打開移動端APP輸入IP地址（192.168.4.1）和端口號（8080）進行Socket連接。

②進入移動端機器人控制界面點擊對應(yīng)的功能按鍵，機器人終端接收到數(shù)據(jù)并成功執(zhí)行的響應(yīng)時間見表1，機器人終端執(zhí)行前進、后退、順時針和逆時針運動如圖10所示。

（2）機器人終端自主循跡測試

對加載的道路循跡圖像依次進行初始化、顏色閾值設(shè)置、區(qū)域分割，得到道路循跡預(yù)處理圖像，利用設(shè)計的自主循跡算法，通過對道路循跡預(yù)處理圖像的各分割區(qū)域?qū)ふ业阶畲笊珘K進行分析，測試時機器人行駛在直線區(qū)域，獲得目標(biāo)直線的中心橫坐標(biāo)X=156，圖像分割后的目標(biāo)區(qū)域的權(quán)值Rc=0.91；道路循跡預(yù)處理圖像中心的橫坐標(biāo)X0=160，代入式（1），得到目標(biāo)直線的偏移量Δdx=18.04，遠遠小于中間矩形框的寬度，則機器人檢測循跡路線為直線，如圖11（a）所示。機器人行駛在十字路口時，獲得目標(biāo)直線的中心橫坐標(biāo)X=160，位于圖像中間區(qū)域矩形框內(nèi)，判定機器人檢測循跡路徑是十字路口，如圖11（b）所示，系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的終點在十字路口先向左再向右轉(zhuǎn)向運動。終點測試時鋪設(shè)的黑色色塊數(shù)量為10，實驗設(shè)定黑色色塊閾值為6，攝像頭采集終點處黑色色塊數(shù)量大于6，判定機器人行駛至終點，如圖11（c）所示。

5.2 語音交互與啟蒙學(xué)習(xí)功能測試

向機器人終端說出語音交互的一級關(guān)鍵詞“卡繆”，喚醒系統(tǒng)，然后說出對應(yīng)的二級關(guān)鍵詞并觀察機器人終端是否正確回復(fù)對應(yīng)的語句，將機器人終端串口連接電腦并通過串口助手判斷語音交互的識別信息，對機器人語音交互功能進行測試，結(jié)果如圖12所示，機器人終端能夠正確識別卡繆指令。

啟蒙學(xué)習(xí)功能測試，機器人系統(tǒng)通過讀取DFPlayer Mini模塊內(nèi)置的SPI-FLASH，作為存儲介質(zhì)文件夾中存放的啟蒙學(xué)習(xí)資源文件，使用DFPlayer Mini庫提供的音頻播放函數(shù)myDFPlayer.play（）進行兒歌、繪本故事播放以及音量調(diào)節(jié)測試，通過對系統(tǒng)聯(lián)調(diào)移動端與機器人終端實時通信，移動端控制機器人終端實現(xiàn)兒童繪本閱讀、知識百科學(xué)習(xí)和兒歌播放等啟蒙學(xué)習(xí)場景交互，極大地提升了用戶對系統(tǒng)的體驗。

6 結(jié) 語

本文基于移動物聯(lián)技術(shù)進行了兒童陪伴機器人的設(shè)計與開發(fā)，不僅外觀有趣，還添加了聲光交互以增強對兒童的視覺沖擊。為了消除疑似關(guān)鍵詞的影響，系統(tǒng)語音識別算法設(shè)計了一級關(guān)鍵詞和二級關(guān)鍵詞，在接收到一級關(guān)鍵詞后，喚醒二級關(guān)鍵詞并進行相應(yīng)回復(fù)，以有效提高系統(tǒng)的識別準(zhǔn)確度?；赟ocket技術(shù)設(shè)計C/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實現(xiàn)移動端與機器人終端的數(shù)據(jù)交互，用戶通過移動端實時控制機器人終端的運動狀態(tài)。另外，陪伴機器人終端通過OpenMV視覺檢測技術(shù)，采用自主循跡算法依托預(yù)設(shè)的軌跡道路，機器人可以自主完成循跡運動全過程。同時，機器人終端設(shè)計采用DFPlayer Mini模塊，方便移動端實時控制機器人終端進行啟蒙學(xué)習(xí)情景交互，用戶在移動端可以自行收藏、播放兒歌、繪本和百科知識，提高系統(tǒng)的使用體驗。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和人工智能的不斷發(fā)展，智能化和交互性已經(jīng)越來越成為兒童智能玩具的重要特點之一。兒童陪伴智能機器人的設(shè)計充分解決了兒童在父母繁忙時的陪伴與教育問題，能夠有效促進兒童的全面健康成長。

注：本文通訊作者為安康。

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作者簡介：陳松濤（2004—）男，主要研究方向為智能控制技術(shù)。

安 康（1981—）男，副教授，主要研究方向為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、機器視覺技術(shù)。

收稿日期：2024-04-05 修回日期：2024-05-09

基金項目：2023年杭州師范大學(xué)星光計劃學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目；2023年杭州師范大學(xué)本科生創(chuàng)新能力提升工程