■ 新聞緣起
在這次四川蘆山地震的救援現場,活躍著能“上天入地”的群體——他們有的長著“千里眼”,能隨時起落,定點追蹤,俯瞰大地;有的能迅速變形,進入危險地區,排查險情;有的擁有靈活雙臂,運轉自如,清理現場……這些在地震災區“初顯身手”的,就是我國自主研制的救援救災機器人。
——現場傳聲——
蘆山救援,國產機器人“初試牛刀”
鮮紅艷麗的龐大身軀,配以靈活多變的機械手,剪切、破碎、切割、擴張、抓取等各種粗活、細活都不在話下……乍一看,恍如變形金剛“擎天柱”現身。
在這次蘆山地震災區,有個大型機器人格外引人注目,由于手臂像龍蝦的鉗子,被當地人稱為“麻辣小龍蝦”?!褒埼r”每只臂有七個自由度,在工作人員的控制下,可自由升降,并模仿人的雙臂進行無死角的協調及配合作業,還能實現輪、履兩用驅動行駛。
“這是目前世界上最大的搶險救援機器人,也是國家‘十二五’科技支撐計劃的重點項目——雙動力智能型雙臂手系列化救援工程機械產品?!?該項目承擔單位江蘇八達重工機械股份有限公司董事長陳利明說,該產品于2012年12月份研制下線。2013年4月20日,四川雅安發生地震時,機器人正在車間內做機構改進“手術”。得知災情后,連夜將已經拆解和優化改進的首臺救援機器人重新組裝起來,奔赴災區。
“機器人現場作業輕松自如,捏碎水泥板柱毫不費力,圍觀的村民都驚嘆不已?!?陳利明回憶。
當地村民張德文家房屋被廢墟掩埋,“小龍蝦”迅速剝開廢墟層,并撿出一家半年的口糧和一輛基本完好的摩托車。當每一樣財物被精細化地分離、分解出來后,張德文一家終于露出了笑容。
此外,機器人還順利實施危房拆除、鋪平建筑場地等工作。
“我們對機器人的要求就是‘進得去、穩得住、拿得起、分得開’?!标惱髡f,該機器人可根據現場不同救援作業需要,快速更換剪切、抓取及破碎等作業工具,能在現場實施精細化、無死角的剝離、分解等作業。
同樣初露鋒芒的還有,中國地震應急搜救中心救援隊首次采用的三款國產救援救災機器人。
這三款機器人是“十一五”國家863計劃重點項目“救災救援危險作業機器人技術”研究成果,由中國科學院沈陽自動化研究所機器人學國家重點實驗室與中國地震應急搜救中心聯合研制。
首先,是旋翼飛行機器人。它是一個高度復雜的空中飛行系統,與其它類型飛機相比,具有低空飛行、隨車機動、隨時釋放、定點懸停的能力,可對定點區域進行持續觀測,同時能在夜間、小到中雨的環境中進行搜索。
“在這次救援過程中,它通過超低空近距離飛行勘察受災情況、探查生命跡象,并在蘆山至寶興公路疏導中發揮了重要作用?!敝锌圃荷蜿栕詣踊芯克鶛C器人學國家重點實驗室研究員齊俊桐說。
“空中搜救包括兩方面工作?!饼R俊桐介紹,一方面是隨救援隊低空排查。飛行機器人不受地形影響,能實時將動態視頻和影像信息同傳給救援隊指揮人員,相當于給救援隊在空中安裝了“千里眼”。這樣,機器人在空中與抵達廢墟的地面救援人員協調,提高了效率,在某個搜救區域原定4個小時搜救工作,由于飛行機器人的助力,只用了2個小時完成。
在4月22日和23日,飛行機器人在距地面200m左右的空中飛行,拍攝了村鎮的全景圖,分辨率高達0.01m,救援隊根據影像和圖片進行了有針對性地調度和部署,并提交當地政府用于抗震救災決策。
4月22日,救援隊被堵在通往龍門鄉的路上,決定中途開辟起飛場,通過飛行機器人回傳的視頻,直接了解到前方6—7km范圍內道路擁堵的情況,立即決定棄車徒步行走至龍門鄉。到達龍門鄉后,在余震不斷、難以實地勘察的情況下,救援隊員使用旋翼飛行機器人,懸停在距離危樓十幾米的低空,通過窗戶排查大約50棟建筑物,為救援隊提供了一種空地協同搜救排查新模式的有益探索。
“旋翼飛行機器人的另一個優勢就是能對救援人員不易進去的危樓進行排查?!饼R俊桐說,傳統方法是救援人員對危樓里的幸存者高聲喊話,或者詢問目擊者信息,而現在它可以貼著樓房窗戶,通過可見光和紅外,拍攝房屋內的圖像。
此外,可變形搜救機器人,機器人化生命探測儀,也參與了廢墟表面搜索任務。這類機器人有特別的運動機構和驅動系統,可在并排型、三角型、直線型3種構型間變化,能夠適應災后廢墟的復雜地形地勢,攜帶生命探測傳感器,如超生波傳感器,心跳、呼吸震動感應傳感器等,在廢墟上運動,搜尋生命,指導救援人員及時救助。
——研發歷程——
自主創新填補救援機器人的裝備空白
救援機器人,公眾最近最深的記憶,恐怕就是東日本大地震引發的海嘯及核輻射災害后出現的機器人。當時福島核電站由于核泄漏,搜救人員難以進入現場,由機器人進入拍攝了珍貴的圖片和視頻,了解到電站內部受損情況。
“我國將這種在特殊環境服役的機器人稱作特
種機器人,類似于國外服務機器人類別中的專用服務機器人?!笨萍疾扛呒夹g研究發展中心劉進長研究員介紹。
“在此領域,歐美發達國家起步較早,二三十年前就開始著手相關工作?!饼R俊桐介紹,“我國已逐步形成了地震救援隊伍體系,然而,在救援機器人裝備方面尚屬空白。相對西方發達國家在災害應急搶險救援的技術裝備研發水平,我國還存在較大差距,國家救援隊使用的裝備絕大多數來自進口?!?/P>
“開發研制具有自主知識產權的高技術裝備,替代和輔助救援人員進入危險環境開展地震搜索任務,非常迫切?!眲⑦M長說,為了改變我國應急救援裝備依賴國外進口的被動局面,滿足地震災害、地質災害應急救援高效處置的實際需求,我國從“十一五”開始重視地震搜救裝備的研發,并立項支持研制此類機器人,“十二五”滾動支持一些項目,旨在形成掌握關鍵核心技術,形成應急救援裝備系列產品,增強我國在地震應急救援領域技術的核心競爭能力。
——專家建言——
“應加大對應用救援技術研發、裝備制造投入及儲備”
“本次任務是我們研制的機器人第一次實戰救援應用,對于進一步測試、檢驗這三款樣機的實用性、可靠性、現場可操作性、以及與搜救隊員的協同互助性等方面,具有重要的意義?!饼R俊桐也承認,科研成果轉化成裝備還需要一個過程。
“救災沒有彩排,我們以前也做過搜救演練,但面臨實戰,效果還是有差距,每一次任務都要爭分奪秒。未來發展趨勢是機器人和救援隊一起走,這就要求‘提速’機器人運輸和工作效率,同時,還要進一步優化系統的整體性和可靠性,加強裝備的便攜性?!饼R俊桐說:“這方面還有改進的余地,我們正在與中國地震應急搜救中心交流下一步如何改進形成裝備,并推動救援機器人批量化生產?!?/P>
“科技計劃只是搭建了一個平臺,以后還可以不斷在上面擴展應用?!眲⑦M長說,例如,旋翼飛行機器人最早是面向地震救災需求,現在已經廣泛應用于海面溢油監測與作業、高壓線巡檢、高壓輸電線路架線、農業農藥噴灑等。
“此次通過現場實施及參與救援作業,對今后總結形成一套科學、規范、高效和安全的機器人救援作業操作方法、制度和標準,意義重大?!标惱饕舱J為,要設計出一套可適應現場救援的智能化功能裝置,需要一個漫長的實踐過程,現在關鍵是如何提升產品機構質量及整體的作業可靠性。
“國家應加大對應用救援技術研發、裝備制造投入及儲備,并從資金、資源和政策等方面給予有力支持?!标惱鹘ㄗh,應從國家層面推廣大型救援機器人的普及和應用,進一步加強、完善應急救援體系建設。
“國家和地方政府將‘應急’作為一個常態化的能力和資源進行儲備,保證‘應急’時‘一拉就響’,才能實現救援的目的,否則就喪失了72小時的黃金救援時間?!?陳利明說。
(科技日報 陳磊)