無懼水深火熱 特種機器人憑啥這么“猛”
智能消防機器人進行消防演練
偵查排爆機器人
管道檢測機器人
本報記者 華 凌
作為高新技術(shù)的集大成者，特種機器人的發(fā)展正在加速新一輪科技革命的到來。近日，在葉卡捷琳堡國際展覽中心剛落幕的第五屆中國—俄羅斯博覽會上，哈工大機器人集團（HRG）亮相的特種機器人方陣驚艷全場，引起海內(nèi)外矚目。
就在不久前，公安部警用裝備采購中心公告顯示，HRG投報的排爆機器人、消防機器人、安保機器人、水下探測機器人和警用無人船等被悉數(shù)納入采集名錄。這些特種機器人到底有何硬功夫，實現(xiàn)人類不可能完成之任務(wù)？科技日報記者近日走訪了位于北京經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)的哈工大機器人集團特種機器人事業(yè)部一探究竟。
無懼危險 消防排爆一肩挑
事業(yè)部內(nèi)，履帶式紅色“消防衛(wèi)士”機器人，頂端有個噴口，移動起來身形靈活。
“當(dāng)發(fā)生火災(zāi)，火場蔓延出熊熊烈焰，這臺嬰兒車大小的智能消防（滅火）機器人可以噴射60米—80米長的水柱，覆蓋到三四層樓高。”哈工大機器人集團特種機器人方向研發(fā)負責(zé)人韓震峰向記者介紹說。
這種消防機器人的履帶采用特殊材質(zhì)加工而成，最高可承受750℃；可通過遠程遙控行走，爬坡、登梯及跨越障礙物；適應(yīng)多種環(huán)境，耐高溫、抗熱輻射、防雨淋、防化學(xué)腐濁、防電磁干擾等，能夠全天候持續(xù)工作。
“消防機器人獨有的透霧及精準(zhǔn)識別功能，可作為消防作戰(zhàn)中的先遣兵，準(zhǔn)確識別火場中遺留人員和火源位置，使得救援更有效、滅火更迅速。其自身裝有自噴淋降溫系統(tǒng)，可在火場中保持長時間作業(yè)的能力，甚至可穿越火帶。”韓震峰介紹說。
危險彈藥與爆炸物處理是一項十分危險的工作，人工排爆具有很大安全隱患，據(jù)不完全統(tǒng)計，僅過去10年全球就因彈藥廢物處理造成安全事故約1.2萬起，3萬多排爆專家和工兵傷亡，因此，一些國家在加緊研制排爆機器人。
“基于此，這種機器人還有一大本領(lǐng)是探查爆炸物，具有‘排爆’功能。它的機械臂靈活輕巧、自由度大、性能穩(wěn)定，整體適應(yīng)性強，這正是我們在研發(fā)過程中突破的難點之一。其可在泥濘路面、城市廢墟、煤礦及油田等多種地形快速移動，對危險物進行探測、抓取、轉(zhuǎn)移、搬運、銷毀，可代替安檢人員到化工類易燃易爆場所對可疑物實地勘察。”韓震峰說。
為了使產(chǎn)品更貼近實際需求，研發(fā)團隊走訪調(diào)研多地特警現(xiàn)場，采取智能模塊化設(shè)計思路，機器人可加裝不同傳感器模塊，如果某個模塊壞了，可快速更換，不僅易于擴展及維護，做到一機多用，還有效控制產(chǎn)品成本。通過遠程控制終端系統(tǒng)，操作只需按一個鍵，即能使機器人完成應(yīng)用現(xiàn)場所需的多種任務(wù)。
深入管網(wǎng) 探查城市“血栓”
地下管網(wǎng)猶如城市的“血管”和“神經(jīng)”系統(tǒng)，關(guān)乎電力、排水、通信等安全，甚至社會民生的發(fā)展。但當(dāng)前我國城市管道系統(tǒng)尚無定期巡檢，往往事故發(fā)生后再解決問題，導(dǎo)致經(jīng)濟損失，乃至人員傷亡。
韓震峰表示：“其實如此環(huán)境惡劣、檢測難度大的工作，可以讓機器人代替人力，承擔(dān)起對城市管道的檢測維護。”
“管道檢測機器人尺寸小巧，可鉆入直徑小于80厘米的地下管道，具有防水、抗高溫和重量輕等特點，以超過0.5米/秒的速度在-30℃到50℃的工作環(huán)境中連續(xù)工作。”韓震峰介紹。
據(jù)了解，參照軍用標(biāo)準(zhǔn)，管道檢測機器人能夠通過多傳感器融合技術(shù)準(zhǔn)確判斷管道泄漏點，檢測管道內(nèi)部是否存在破裂、變形、腐蝕、異物侵入、沉積、結(jié)垢和樹根障礙物等病害，在施工、維護保養(yǎng)、定期檢驗中發(fā)揮出重要作用。
“在技術(shù)上，這種機器人包含履帶式爬行器、控制系統(tǒng)以及電動收線車系統(tǒng)3部分。爬行器配備前置多維度旋轉(zhuǎn)云臺攝像頭、470線分辨率、10倍光學(xué)變焦及白光高功率鹵素?zé)粽彰?，可在管道?nèi)直視和側(cè)視，靈活觀察，提供清晰的成像效果。同時，在高分辨率彩色監(jiān)視器上實時顯示管道內(nèi)視頻畫面信息，以及聲納分析圖像，并將所探測到的狀況一目了然地提供給檢測工作人員，從而形成準(zhǔn)確、專業(yè)的檢測報告，為后期管道修復(fù)工作提供可靠依據(jù)。”韓震峰說。
潛下水底 打撈搜救最在行
水下機器人也稱無人遙控潛水器，是一種工作于水下的極限作業(yè)機器人。
哈工大機器人集團水下機器人研發(fā)負責(zé)人張川指出：“在水下救撈工作中，水域環(huán)境復(fù)雜、水流湍急、潛水人員體力有限等這些因素都易形成搜救阻礙，超過30米的水下更是有很大安全風(fēng)險。水下機器人可在保障潛水員在不用下水的情況下，完成大部分打撈救援的輔助工作，如水下搜尋、視頻觀測和目標(biāo)定位等。”
張川介紹說：“在湖泊里打撈目標(biāo)物，可以先使用警用無人船通過聲吶大范圍掃描搜尋，當(dāng)發(fā)現(xiàn)幾個可疑點后，馬上送水下機器人潛入湖底進一步確認，然后使用專用工具將目標(biāo)物打撈出水面。如果需要機器人協(xié)助公安系統(tǒng)找尋刑事案件中起到關(guān)鍵作用的證物，如對水下的槍支等行兇工具進行偵查和提取，可通過水下機器人攜帶的小型機械臂，在載重范圍內(nèi)直接抓取提撈5—10公斤左右的重物。”
據(jù)了解，水下機器人在結(jié)構(gòu)上由兩部分組成。一是水下部分，即本體部分，包括推進器、攝像頭、聲吶系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等；二是水上部分，上端電源、控制終端通過臍帶纜與水下機器人互聯(lián)互通，為其提供能源和控制信號，機器人本體采集的視頻信號和傳感器信號也通過臍帶纜傳輸回控制終端。
“水下機器人的厲害之處在于，它所處的水下環(huán)境要比空氣中更為復(fù)雜，所以其需要更加過硬的本領(lǐng)才能完成正常的工作。復(fù)雜的智能控制系統(tǒng)和監(jiān)測識別系統(tǒng)是水下機器人的關(guān)鍵技術(shù)，保證了水下機器人可以正常穩(wěn)定運動和看清周圍環(huán)境，其中我們自主研發(fā)的渾水成像技術(shù)可以使圖像的清晰度增加兩倍以上。”張川強調(diào)。
現(xiàn)在一些長時間浸入水中的設(shè)備如水庫的閘門、壩體、跨海大橋橋墩，經(jīng)過幾年的使用之后都會出現(xiàn)不同程度的表面腐蝕、缺損、龜裂、露筋等病害，如果不及時發(fā)現(xiàn)和處理將存在巨大的隱患。
“特種水下機器人將可作為一種工具，攜帶合適的觀察和檢測設(shè)備潛入水底，對相關(guān)問題一一排查，將獲得的信息及時傳回控制終端，為后期檢修方案提供第一手資料。”張川說。（本文圖片由受訪者供圖）
