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發表於 2013-10-30 07:24:00
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六爪機器人(資料圖片)
“章魚俠”來了!
遠看,它長有六爪,在地上靈活穩健地行走,酷像一條章魚,在深海中自在地遊弋;近觀,頗有“鋼鐵俠”之風範,鋼足鐵骨,想象它在火海水災核難中穿行、救援,恰像一位無畏艱險的英雄。
可是它既不是章魚,也不是“鋼鐵俠”,而是“章魚俠”機器人,是上海機器人家族中的一名“新丁”,由上海交大機械與動力工程學院高峰教授帶領團隊自主研發而成。
別看是“新丁”,“章魚俠”本領卻非同尋常。哪裏最危險,哪裏就有它的身影。其移動自如的“六足”具有良好的復雜環境適應能力,可在核輻射、水下和火災等極端環境下完成搬運、搜索、探測和救援作業等任務,讓極端條件下的遠程救援成為可能,標誌著我國救援機器人邁入國際先進行列。
“章魚俠”成救援“超人”
當某個廠房或民居發生大火,火勢蔓延,消防隊員無法進入,而“火海”中有百姓和物資需要搶救,在這種情況下如何開展救援?
當某地發生9級以上地震且余震不斷,通訊中斷,斷壁殘垣加上地震產生的大量高溫和高輻射蒸汽,阻斷著救援工作。如何第一時間了解災區情況,搶險救人?
一旦發生如2011年日本福島一般的核電站災難,在高溫、高壓、高輻射的極端環境下進行處理和救援,如僅靠人力,必然會產生很大的傷亡和損失。
這些絕地情形,正是“章魚俠”機器人大顯身手之處。
高峰教授介紹說,救援機器人需要具備適應各種不同地形環境的靈活穩定的運動能力、環境實時感知能力,以及自律控制與人機交互協同的遠程操控能力。這些都是仿生救援機器人的前沿技術。
圍繞這些前沿技術,高峰團隊提出了既有很高承載、又有較大工作空間的仿生並聯機構,研制出高頻、高響應的機器人伺服運動控制和規劃技術,實現了機器人的高速、高精度控制。“章魚俠”具有較好的抗慣性力擾動的平衡能力,能夠在熱浪和強氣流中保持穩定平衡。
被高端技術“全副武裝”的“章魚俠”,化身為救援“超人”。通過遠程人機結合,它可以深入極端復雜危險環境,完成搬運、搜索、探測和救援作業等多種任務。
可背400斤重物,在極端條件下靈活行走
“章魚俠”機器人高約1米,最大伸展尺寸是1.5×1.5米,采用了特殊的腿部設計,每條腿都裝有3個電機,由18個電機驅動,能負重400斤,腿腳可實現18個自由度變換,能夠靈活地沿各個方向穩定行走,時速可達1.2千米/小時。
高峰教授介紹,“依靠安裝在腹部或者背部的設備,機器人可以充當一個穩固的移動操作平台,執行搬運、打孔等作業;當用“四爪”站立時,空出的“兩爪”便可當“兩手”完成擰動閥門,清理事故現場等作業。
“章魚俠”機身采用完全對稱的設計,可以不分前後,在任意方向快速運動,擁有很強的機動性和避障能力。任何時刻總有3條腿穩穩地作為支撐。依靠現代化的通訊、控制手段,機器人能對抗幹擾,準確地執行人們的指令。於是,“章魚俠”宛如現實版的“蜘蛛俠”,能深入災區,代替人們完成最危險的工作。
“章魚俠”的能力遠不止如此,采用各種不同的防護後,它還能在水下環境中作業,在火災現場或有毒環境中完成救災任務。
“章魚俠”打破國際壟斷
步行機器人技術在國際上一直是發達國家的天下。據了解,發達國家仿生機器人單元技術發展迅速,在機構系統、驅動技術、信息感知和控制技術等方面已有深入系統的基礎研究,有些成果已進入商品化實用階段,國內尚有明顯差距。
高峰團隊2000年起研究仿生機器人,先後開發了兩足、四足和六足機器人,尤其在並聯仿生機構、高功率密度驅動等技術上積累了大量經驗。2011年,團隊獲得國家863計劃資助,先後研究出4代“四足仿生小象機器人”。2013年,又獲得國家973項目“核電站緊急救災機器人的基礎科學問題”資助,才過半年多,核電站救援章魚機器人的原型機就已制造出來,並可實現多種任務。
“章魚俠”是高峰團隊此前研制的“智慧小象”的兄弟。“智慧小象”已在四足仿生機器人設計與控制上取得重要成果,突破了仿生機構、高功率密度液壓驅動、狀態感知與環境適應、仿生步態規劃與動態控制等核心技術。“章魚俠”則具有高速、高負載能力和對典型非結構化地形的高適應能力,使我國六足救援機器人進入國際先進行列。“六爪章魚”具有完全自主知識產權,成為我國機器人技術的重要成果。
人民網
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