近年來，科技興國政策受到良好反響，移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)急速發(fā)展，多種移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)得到了實(shí)用化。爬壁機(jī)器人是移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域的重要應(yīng)用點(diǎn)，將傳統(tǒng)移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)和吸附技術(shù)有機(jī)結(jié)合，大幅擴(kuò)大了機(jī)器人的應(yīng)用范圍。

 

　　結(jié)緣哈工大 走出自己的科創(chuàng)之路

 

　　“我對(duì)哈工大的向往，源于高中學(xué)長魏晉（目前在哈工大機(jī)器人研究所攻讀博士學(xué)位），他在哈工大參與科創(chuàng)競賽的經(jīng)歷深深觸動(dòng)了我。”王培晨表示。這份特殊的向往，讓他與哈工大結(jié)緣，走上屬于自己的科創(chuàng)之路。

 

　　王培晨，哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程及自動(dòng)化學(xué)院2023屆本科畢業(yè)生，現(xiàn)已保研至哈工大電器與電子可靠性研究所攻讀碩士學(xué)位。

 

　　一次偶然的機(jī)會(huì)，王培晨接觸到了第一個(gè)科創(chuàng)項(xiàng)目——工業(yè)爬壁機(jī)器人，從此開啟了自己的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)之旅。

 

 

　　“指導(dǎo)老師告訴我們，無損檢測行業(yè)無人化進(jìn)程緩慢，缺乏自動(dòng)化設(shè)備，這對(duì)我們來說，既是挑戰(zhàn)，也是機(jī)遇。”王培晨說到。于是，王培晨和團(tuán)隊(duì)開始針對(duì)工業(yè)特種環(huán)境下的金屬壁面檢測、保養(yǎng)、維修等相關(guān)需求進(jìn)行攻關(guān)，研制出的“壁面醫(yī)生”——工業(yè)無損檢測磁吸附爬壁機(jī)器人，部分技術(shù)參數(shù)遠(yuǎn)超國內(nèi)同類型技術(shù)指標(biāo)，達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。

 

　　在第七屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽上，該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)作為哈工大唯一本科生團(tuán)隊(duì)榮獲全國銀獎(jiǎng)。

 

　　他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制的20臺(tái)工業(yè)爬壁機(jī)器人樣機(jī)在油田現(xiàn)場識(shí)別多處罐壁減薄，實(shí)際檢測效率相比于傳統(tǒng)人工檢測效率提高了50%，得到了非常好的實(shí)地測試數(shù)據(jù)，收獲檢測負(fù)責(zé)人的高度評(píng)價(jià)。

 

　　王培晨表示，自己將繼續(xù)深入研究磁吸附爬壁檢測機(jī)器人項(xiàng)目，助力傳統(tǒng)行業(yè)轉(zhuǎn)型，在科技強(qiáng)國的賽道上實(shí)現(xiàn)人生價(jià)值。

 

　　為傳統(tǒng)生產(chǎn)帶來質(zhì)變的爬壁機(jī)器人

 

　　“技術(shù)路線都是通用的。”實(shí)際上，爬壁機(jī)器人不僅僅局限于檢測。近年來，科技生產(chǎn)逐漸普及，多種機(jī)器人技術(shù)得到了工業(yè)實(shí)用化應(yīng)用，為生產(chǎn)工作帶來了巨大方便，且種類繁多，應(yīng)用面也逐漸廣泛。

 

　　爬壁機(jī)器人是為傳統(tǒng)生產(chǎn)帶來質(zhì)變的一種關(guān)鍵技術(shù)，傳統(tǒng)垂直壁操作超過人的極限，人力消耗巨大。而爬壁機(jī)器人的出現(xiàn)，徹底解決了難度、安全等一系列問題，并迅速應(yīng)用于電力企業(yè)、建筑業(yè)、消防部門、造船、水下等領(lǐng)域，代替了傳統(tǒng)人工的危險(xiǎn)操作，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

 

　　目前，爬壁機(jī)器人主要應(yīng)用于建筑物外墻的清洗、維護(hù)和檢測等領(lǐng)域。在研究方面，主要集中在機(jī)器人的設(shè)計(jì)、控制和動(dòng)力等方面。

 

 

　　爬壁機(jī)器人的設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)其在垂直表面上爬行的基礎(chǔ)。目前，主要采用的設(shè)計(jì)方案包括輪式、履帶式和足式等。其中，輪式和履帶式機(jī)器人采用摩擦力和吸盤等方式實(shí)現(xiàn)在墻面上的固定，而足式機(jī)器人則是通過仿生學(xué)的方式實(shí)現(xiàn)與墻面的黏附。

 

　　爬壁機(jī)器人的控制系統(tǒng)主要包括傳感器、控制算法和電機(jī)驅(qū)動(dòng)等組成部分。其中，傳感器主要用于檢測機(jī)器人在墻面上的姿態(tài)和位置信息，控制算法則用于計(jì)算機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡，電機(jī)驅(qū)動(dòng)則用于控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。

 

　　爬壁機(jī)器人的動(dòng)力系統(tǒng)主要包括電池和電機(jī)等組成部分。電池是機(jī)器人的能量來源，電機(jī)則是機(jī)器人的動(dòng)力來源。目前，主要采用的電機(jī)類型包括直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)和有刷直流電機(jī)等。

 

　　未來，爬壁機(jī)器人將朝著智能化、多功能化、精細(xì)化與微型化方向發(fā)展。

 

　　隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，爬壁機(jī)器人需具備更高的自主性和智能化，能夠更好地適應(yīng)不同的墻面環(huán)境和任務(wù)需求。其應(yīng)用范圍也將越來越廣泛，不僅僅用于建筑物外墻的清洗、維護(hù)和檢測等領(lǐng)域，還將應(yīng)用于其他領(lǐng)域，如航空、軍事等。

 

　　爬壁機(jī)器人還將具備更高的精細(xì)化能力。通過采用更先進(jìn)的傳感器和控制算法，爬壁機(jī)器人能夠更加精細(xì)地控制自身的移動(dòng)和工作，從而提高工作效率和質(zhì)量。因爬壁機(jī)器人目的主要為攻克人力難以執(zhí)行的環(huán)境，因此許多狹小空間的需要機(jī)器人去攻克，而隨著科技進(jìn)步，各種技術(shù)模塊一體化的推進(jìn)，相信小型化微型化的目標(biāo)也越來越容易達(dá)成。

 

　　結(jié)語與未來

 

　　據(jù)《中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告（2022年）》，近年來特種機(jī)器人整機(jī)性能持續(xù)提升，在極端環(huán)境、危險(xiǎn)作業(yè)等場景下的操作能力大幅增強(qiáng)。預(yù)計(jì)2022年，中國特種機(jī)器人市場規(guī)模達(dá)到22億美元，到2024年，中國特種機(jī)器人市場規(guī)模將有望達(dá)到34億美元。

 

　　相比起傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人市場被四大家族（發(fā)那科、abb、安川、庫卡）占據(jù)，特種機(jī)器人仍具備市場空間。其中，以爬壁機(jī)器人為代表的特種機(jī)器人正在成為替代人類危險(xiǎn)作業(yè)的主力軍，目前我國爬壁機(jī)器人行業(yè)正處于高端增長階段，未來仍有較大增長空間。