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无惧水深火热 特种机器人凭啥这么“猛”

2018-07-20 10:37 来源:科技日报

  智能消防机器人进行消防演练

  侦查排爆机器人

  管道检测机器人

  作为高新技术的集大成者,特种机器人的发展正在加速新一轮科技革命的到来。近日,在叶卡捷琳堡国际展览中心刚落幕的第五届中国—俄罗斯博览会上,哈工大机器人集团(HRG)亮相的特种机器人方阵惊艳全场,引起海内外瞩目。

  就在不久前,公安部警用装备采购中心公告显示,HRG投报的排爆机器人、消防机器人、安保机器人、水下探测机器人和警用无人船等被悉数纳入采集名录。这些特种机器人到底有何硬功夫,实现人类不可能完成之任务?科技日报记者近日走访了位于北京经济技术开发区的哈工大机器人集团特种机器人事业部一探究竟。

  无惧危险 消防排爆一肩挑

  事业部内,履带式红色“消防卫士”机器人,顶端有个喷口,移动起来身形灵活。

  “当发生火灾,火场蔓延出熊熊烈焰,这台婴儿车大小的智能消防(灭火)机器人可以喷射60米—80米长的水柱,覆盖到三四层楼高。”哈工大机器人集团特种机器人方向研发负责人韩震峰向记者介绍说。

  这种消防机器人的履带采用特殊材质加工而成,最高可承受750℃;可通过远程遥控行走,爬坡、登梯及跨越障碍物;适应多种环境,耐高温、抗热辐射、防雨淋、防化学腐浊、防电磁干扰等,能够全天候持续工作。

  “消防机器人独有的透雾及精准识别功能,可作为消防作战中的先遣兵,准确识别火场中遗留人员和火源位置,使得救援更有效、灭火更迅速。其自身装有自喷淋降温系统,可在火场中保持长时间作业的能力,甚至可穿越火带。”韩震峰介绍说。

  危险弹药与爆炸物处理是一项十分危险的工作,人工排爆具有很大安全隐患,据不完全统计,仅过去10年全球就因弹药废物处理造成安全事故约1.2万起,3万多排爆专家和工兵伤亡,因此,一些国家在加紧研制排爆机器人。

  “基于此,这种机器人还有一大本领是探查爆炸物,具有‘排爆’功能。它的机械臂灵活轻巧、自由度大、性能稳定,整体适应性强,这正是我们在研发过程中突破的难点之一。其可在泥泞路面、城市废墟、煤矿及油田等多种地形快速移动,对危险物进行探测、抓取、转移、搬运、销毁,可代替安检人员到化工类易燃易爆场所对可疑物实地勘察。”韩震峰说。

  为了使产品更贴近实际需求,研发团队走访调研多地特警现场,采取智能模块化设计思路,机器人可加装不同传感器模块,如果某个模块坏了,可快速更换,不仅易于扩展及维护,做到一机多用,还有效控制产品成本。通过远程控制终端系统,操作只需按一个键,即能使机器人完成应用现场所需的多种任务。

  深入管网 探查城市“血栓”

  地下管网犹如城市的“血管”和“神经”系统,关乎电力、排水、通信等安全,甚至社会民生的发展。但当前我国城市管道系统尚无定期巡检,往往事故发生后再解决问题,导致经济损失,乃至人员伤亡。

  韩震峰表示:“其实如此环境恶劣、检测难度大的工作,可以让机器人代替人力,承担起对城市管道的检测维护。”

  “管道检测机器人尺寸小巧,可钻入直径小于80厘米的地下管道,具有防水、抗高温和重量轻等特点,以超过0.5米/秒的速度在-30℃到50℃的工作环境中连续工作。”韩震峰介绍。

  据了解,参照军用标准,管道检测机器人能够通过多传感器融合技术准确判断管道泄漏点,检测管道内部是否存在破裂、变形、腐蚀、异物侵入、沉积、结垢和树根障碍物等病害,在施工、维护保养、定期检验中发挥出重要作用。

  “在技术上,这种机器人包含履带式爬行器、控制系统以及电动收线车系统3部分。爬行器配备前置多维度旋转云台摄像头、470线分辨率、10倍光学变焦及白光高功率卤素灯照明,可在管道内直视和侧视,灵活观察,提供清晰的成像效果。同时,在高分辨率彩色监视器上实时显示管道内视频画面信息,以及声纳分析图像,并将所探测到的状况一目了然地提供给检测工作人员,从而形成准确、专业的检测报告,为后期管道修复工作提供可靠依据。”韩震峰说。

  潜下水底 打捞搜救最在行

  水下机器人也称无人遥控潜水器,是一种工作于水下的极限作业机器人。

  哈工大机器人集团水下机器人研发负责人张川指出:“在水下救捞工作中,水域环境复杂、水流湍急、潜水人员体力有限等这些因素都易形成搜救阻碍,超过30米的水下更是有很大安全风险。水下机器人可在保障潜水员在不用下水的情况下,完成大部分打捞救援的辅助工作,如水下搜寻、视频观测和目标定位等。”

  张川介绍说:“在湖泊里打捞目标物,可以先使用警用无人船通过声呐大范围扫描搜寻,当发现几个可疑点后,马上送水下机器人潜入湖底进一步确认,然后使用专用工具将目标物打捞出水面。如果需要机器人协助公安系统找寻刑事案件中起到关键作用的证物,如对水下的枪支等行凶工具进行侦查和提取,可通过水下机器人携带的小型机械臂,在载重范围内直接抓取提捞5—10公斤左右的重物。”

  据了解,水下机器人在结构上由两部分组成。一是水下部分,即本体部分,包括推进器、摄像头、声呐系统、照明系统等;二是水上部分,上端电源、控制终端通过脐带缆与水下机器人互联互通,为其提供能源和控制信号,机器人本体采集的视频信号和传感器信号也通过脐带缆传输回控制终端。

  “水下机器人的厉害之处在于,它所处的水下环境要比空气中更为复杂,所以其需要更加过硬的本领才能完成正常的工作。复杂的智能控制系统和监测识别系统是水下机器人的关键技术,保证了水下机器人可以正常稳定运动和看清周围环境,其中我们自主研发的浑水成像技术可以使图像的清晰度增加两倍以上。”张川强调。

  现在一些长时间浸入水中的设备如水库的闸门、坝体、跨海大桥桥墩,经过几年的使用之后都会出现不同程度的表面腐蚀、缺损、龟裂、露筋等病害,如果不及时发现和处理将存在巨大的隐患。

  “特种水下机器人将可作为一种工具,携带合适的观察和检测设备潜入水底,对相关问题一一排查,将获得的信息及时传回控制终端,为后期检修方案提供第一手资料。”张川说。(本文图片由受访者供图)

(责任编辑:王蔚)

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