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“全能戰士”!這台救援機器人贏了800萬獎勵

  它是一個“大塊頭”,卻有著靈敏的身手,既能推動100公斤的重物,也能做爬樓、旋轉閥門和按鍵這些“精細活”。不僅能進火場,還能涉水,在黑暗和濃煙等復雜環境會自主避開障礙物,進行災情處置和生命營救。

  它是一台災后救援機器人,名叫“撼地者”,由中國科大和哈工大(深圳)聯合開發。

  在日前舉行的首屆“智創杯”前沿技術挑戰賽中,“撼地者”機器人從海內外40支隊伍中脫穎而出,在“災后區域的探測與處置”比賽中摘取桂冠,獲得800萬元人民幣獎勵。

  獲得重獎的“撼地者”有何奇特之處,11月8日,記者走進中國科大仿生機器人實驗室一探究竟。

  從外形上看,“撼地者”機器人是一個名副其實的“大家伙”,重約250公斤,高約1.2米,是一款以履帶式底盤和二指夾爪機械臂為基礎的多功能車輛。

  吸引記者注意的是,“撼地者”有10隻“眼睛”——這10個攝像頭或傳感器分別裝在機器人的頂部、機械臂和車頭。

  “這些攝像頭,能讓它在濃煙、黑夜等復雜環境中也能看清楚周邊事物。”中國科大工程學院博士后高緯介紹,“撼地者”頂部裝有兩個激光雷達,可以在黑暗環境中測定周邊環境,並將數據傳輸到后台監控系統,繪制一張空間位置圖。除了激光雷達外,頂部還將裝有兩個紅外相機,能夠感知溫度,在火災情況下尋找火源和生命體。此外,機器人身上還裝有六個普通相機,實現無死角監看周邊環境。

  “這是一個狹窄曲折的黑暗空間,由於房間沒有信號,無法進行遙控操作,機器人隻能憑借自身救援系統完成指定任務。”高緯說,在這種復雜環境下,“撼地者”憑借激光雷達,自主規劃行駛路徑,找到出口走出賽場“迷宮”。

  體重250公斤,身高1.2米,這讓“撼地者”看上去顯得有些“笨重”,就連它名字的由來也與身型有關,但其實它是一個“靈活的胖子”。

  “機器人行駛時會發出轟轟聲,回響聲音大,感覺地面都在震動,所以我們給它取名‘撼地者’。”高緯笑稱,后來經過不斷的改進,它行駛越來越靈活,每小時行駛6.1公裡,達到1.7米/秒,相當於人類快步行走的速度,而且就算是路面坑窪不平,它也能保持平穩行駛。

  “在這次比賽中,機器人需要攀爬兩段樓梯,樓梯傾斜角度約為33度,每段樓梯有12個台階,中間還有一個180度的轉彎。”高緯說,“撼地者”憑借穩定的底盤,順利完成了“躍層通過任務”。

  高緯介紹,“撼地者”的二指夾爪機械臂有6個自由度,也就是說,機械臂有6個關節,每個關節能進行360度旋轉,對它來說搬運、抓取物體、旋轉閥門、開門、按按鍵等考驗靈敏度的任務都能較好完成。

  “比如說,在許多救援現場,需要機器人打開房門,或者通過按按鍵切斷電源,對撼地者來說,它的‘手指’二指夾爪能幫助它完成此類任務。”高緯說。

  每當發生火災、地震等災難后,往往會形成一個復雜的災后環境,導致救援人員難以進入現場。作為一台救援機器人,“撼地者”最主要的本領就是能在各種復雜環境中開展施救行動。

  “我們給‘撼地者’裝了一個大推鏟,可以推動約100公斤的障礙物,讓它具有清理災后現場石塊、木頭等大型物品的能力。”高緯說,“撼地者”除了有一個靈活的手臂,為了方便它在現場施救人員,還裝了一個套索。

  在本次比賽中有一項是“在濃煙環境中處理火情並營救生命”,主要考查機器人的救援系統在濃煙環境下的感知能力、作業能力和通過能力。在這場火場考驗中,“撼地者”用紅外相機搜尋室內人員,在濃煙環境下導航與避開障礙物,用套圈繩索將假人拖出現場,出色地完成了比賽任務。

  在陸地有著出色表現的“撼地者”,在水中也能正常運行。為了讓機器人適應水中救援,團隊給機器人做了防水處理。

  記者在一段視頻中看到,“撼地者”能在一個水深0.5米的水池中正常行駛。由於性能較齊全,適應環境較多,科大團隊隊員形象稱“撼地者”是一個“全能戰士”。

  記者獲悉,在此次比賽中,科大工程科學學院張世武教授的仿生機器人實驗室和哈爾濱工業大學(深圳)機電學院陳浩耀教授的網絡機器人與系統實驗室,聯合組成瀚海南工隊。

  張世武教授介紹,雙方在機器人領域已有多年合作,此次組隊各自派出了移動機器人方向的優秀成員。除了團隊領隊高緯外,成員包括工程學院研究生岳永銘、郭寧、張宇,以及哈爾濱工業大學(深圳)機電學院研究生王煜、王志濠、李宇翔。

  “隊員們在六個月的時間內,根據決賽任務,不斷調整方案,進行軟硬件設計,快速完成了穩定、敏捷、自主的救援機器人開發。”張世武介紹,“撼地者”機器人憑借穩定發揮,出色地完成了所有比賽任務及附加任務,奪得第一名,充分展現了雙方實驗室在移動機器人領域的深厚技術積累。

  在“撼地者”載譽歸來后,雙方團隊將利用獲得的800萬獎勵對機器人進一步升級和優化。

  “現在撼地者的制作成本還較高、系統需要完善,想要真正用於實際,還需要進一步降低成本和優化性能,這也是我們接下來的努力方向。”高緯說。

  10月30日,首屆“智創杯”前沿技術挑戰賽頒獎儀式在深圳市舉行,這是國內首創“科創賽+錦標賽”雙軌賽制的科技創新類賽事。

  本次比賽以“災后區域的探測與處置”為賽事命題,共設置5類13項比賽任務,包括通過復雜路面、清理障礙物並開門、上下樓梯、自主通行未知區域、在濃煙環境中處理火情並營救生命等,吸引了全球40支團隊積極參與,最后15支優秀隊伍進入決賽。(蔣瑜香)

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