上海交大研制核電救災(zāi)仿生機(jī)器人

2017/1/12 14:37:34

28日，由上海交通大學(xué)研發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“六爪章魚”救援機(jī)器人進(jìn)行了載人試驗(yàn)。該“六爪章魚”機(jī)器人高約1米，最大伸展尺寸可達(dá)2×2米，由18個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)遠(yuǎn)程遙控使用，能夠靈活地沿各個(gè)方向穩(wěn)定行走，速度可達(dá)1.2千米/小時(shí)，負(fù)重達(dá)200公斤。

10月28日，由上海交通大學(xué)研發(fā)的具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“六爪章魚”救援機(jī)器人進(jìn)行負(fù)重試驗(yàn)

“六爪章魚”使命重大

“六爪章魚”可不僅僅是外形引人注目，由上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力學(xué)院重裝所研制的這種救援機(jī)器人，具有意義重大的使命——在核電站等核輻射環(huán)境下進(jìn)行緊急救災(zāi)。它具備深入復(fù)雜危險(xiǎn)環(huán)境的工作能力，可在化學(xué)污染、水下和火災(zāi)等環(huán)境下完成探測(cè)、搜索和救援等任務(wù)。

上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院高峰教授介紹，核電救災(zāi)機(jī)器人在核輻射環(huán)境下工作需要有很好的輻射防護(hù)，否則電子設(shè)備會(huì)很快受損失效，而有效的輻射防護(hù)材料是沉重的鉛；同時(shí)，救災(zāi)機(jī)器人還需要攜帶檢測(cè)設(shè)備進(jìn)入發(fā)生事故的核電站廠區(qū)，探測(cè)發(fā)生事故后核電站內(nèi)部情況，兼搬運(yùn)管道、擰動(dòng)閥門、清理事故現(xiàn)場(chǎng)……這些不但考驗(yàn)機(jī)器人的機(jī)動(dòng)能力、平衡控制能力，更需要考驗(yàn)機(jī)器人的承載能力。

圍繞這些技術(shù)難題，高峰教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了這款六足步行機(jī)器人：特殊的腿部設(shè)計(jì)配合18個(gè)驅(qū)動(dòng)單元能顯著提高機(jī)器人的承載能力，使其能負(fù)重150公斤。它可以充當(dāng)一個(gè)穩(wěn)固的移動(dòng)工作平臺(tái)執(zhí)行搬運(yùn)打孔等作業(yè)，也可自行完成擰動(dòng)閥門、清理事故現(xiàn)場(chǎng)等工作。它可以往任意方向快速運(yùn)動(dòng)，擁有很強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性、避障能力和穩(wěn)定性和有較強(qiáng)的抗干擾能力，準(zhǔn)確的執(zhí)行操作者的指令。擁有了這些能力，章魚機(jī)器人便能深入災(zāi)區(qū)，代替人們精確地完成最危險(xiǎn)的工作。采用其它相應(yīng)的防護(hù)后，它還能在水下環(huán)境中作業(yè)，以及在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)或有毒環(huán)境中完成救災(zāi)任務(wù)。

“六爪章魚”機(jī)器人高約1米，最大伸展尺寸可達(dá)2×2米，由18個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)遠(yuǎn)程遙控使用

高峰教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事仿生機(jī)器人的研究。與輪式、履帶式機(jī)器人相比，仿生步行機(jī)器人在災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)具有更優(yōu)越的機(jī)動(dòng)性和越障能力。

在國(guó)家“863計(jì)劃”主題項(xiàng)目“高性能四足仿生機(jī)器人”和“973計(jì)劃”項(xiàng)目“核電站緊急救災(zāi)機(jī)器人的基礎(chǔ)科學(xué)問題研究”的資助下，高峰教授團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)了兩足、四足和六足步行機(jī)器人，在并聯(lián)仿生機(jī)構(gòu)、高功率密度驅(qū)動(dòng)、多軸伺服控制等技術(shù)領(lǐng)域取得大量重要成果。

會(huì)跳舞的“智慧小象”

除了六足步行機(jī)器人“六爪章魚”外，上海交大研制的四足機(jī)器人“智慧小象”此前也曾在2012年上海工博會(huì)等多個(gè)場(chǎng)合公開亮相。與“六爪章魚”相比，“智慧小象”輕巧靈活，二者配合可適應(yīng)復(fù)雜多樣的工作環(huán)境。

2012年11月7日，在上海舉行的第14屆中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)上，“智慧小象”機(jī)器人與美女騎手在現(xiàn)場(chǎng)大跳“江南style”，成為當(dāng)仁不讓的明星。

據(jù)介紹，“智慧小象”長(zhǎng)約1.2米，寬約0.6米，高約1米，“體重”約130公斤。從外形上看，“小象”的體型比較“敦實(shí)”，“四肢”健壯有力，走起來(lái)一步一個(gè)腳印，神態(tài)“活靈活現(xiàn)”，如果再加兩根長(zhǎng)長(zhǎng)的象牙，儼然就是一頭機(jī)動(dòng)靈敏的“小象”。

據(jù)介紹，“智慧小象”可以自帶動(dòng)力源，無(wú)需憑借外接動(dòng)力線纜和通訊線纜，“馱”至少100公斤的重物，一小時(shí)跑4公里，而且腿部可做至少12個(gè)自由變換，最大行走坡度超過(guò)10度。同時(shí)，為防止摔倒，“小象”身上裝有力覺測(cè)量與實(shí)時(shí)感知信息反饋系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了“肌體”的動(dòng)態(tài)平衡與穩(wěn)定控制，使“小象”具備抗慣性力擾動(dòng)和抗外載荷沖擊擾動(dòng)的平衡自恢復(fù)能力。因此，假如在路上被大石頭拌了一下，“小象”可以瞬間恢復(fù)平衡。

“智慧小象”和“六爪章魚”的亮相，標(biāo)志著我國(guó)仿生機(jī)器人技術(shù)邁入國(guó)際先進(jìn)行列。