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【案例之三】
●项目名称：多机器人立体反恐救灾系统关键技术研究
●研究单位：北京航空航天大学
●课题负责人：刘荣
项目背景
大厦、会议场馆、体育馆、剧场、机场和客机等封闭场所由于其内部环境复杂、可视空间有限、隐藏躲避方便等原因,是目前反恐救灾中作业难度较大的地方.
针对这类封闭环境内的反恐救灾作业要求,北京航空航天大学机器人研究所所长刘荣教授所在的项目组,提出了多机器人立体化反恐救灾系统的概念,并于2008年由北京市自然科学基金资助立项开始研究.
刘荣介绍,目前的机器人,包括爬壁机器人、地面移动机器人、空中飞行机器人等研制的关键,是其指挥控制问题.
为此,项目对多机器人立体化反恐救灾系统中的关键技术问题进行了深入研究,并研制了壁面爬行、地面移动、空中飞行小型机器人样机,以及多机器人指挥中心.
据了解,爬壁机器人采用风机负压吸附原理,带中间关节的双体可变形设计,可以实现地面到墙面以及不同墙面间的面面转换,也能实现机器人跨越墙面窗框、缝隙等越障.该机器人能在多种材质的壁面上移动,并通过搭载的摄像头透过玻璃窗实现侦察功能.
研究成果
项目组研制的地面移动机器人有两种,一种是采用可变形履带的地面侦察机器人,主履带驱动机器人在地面行进和转弯,前部的副履带可整体转动,通过其支撑可辅助机器人跨越较高的障碍.该机器人除了能在一般楼道快速移动外,还能实现上下楼梯及乘坐电梯,携带摄像头还可完成摄像侦察任务.另一种是可抛掷式球形侦察机器人,它作为地面侦察机器人的补充,能通过抛掷快速到达某些难以进入的楼层、房间、封闭院落等.
空中飞行机器人采用了四旋翼十字布局的直升机方案,通过姿态稳定控制,实现了空中平稳飞行和悬停,依靠搭载在飞行器上的摄像头能对周围环境实施侦察.
多机器人指挥中心由无线视频接收器、视频监控服务器、显示大屏幕和语音通讯装置组成.各个机器人上摄像头拍摄的画面通过无线传输可以实时显示在指挥中心屏幕上,供指挥人员研判和决策,并可以通过语音通讯设备指挥各个机器人操作人员执行相应的操作.
“在北京市自然科学基金的资助下,项目组共发表研究论文6篇,其中EI检索4篇；获得专利4项；培养了研究生5人.”刘荣介绍,项目成果已于2011年12月22日通过了北京市自然科学基金委员会办公室组织的专家验收.
“项目的有关成果将对首都经济建设和社会发展具有促进作用.”专家在验收时表示.
社会效益
而在今后,刘荣将和项目组成员共同努力,推动机器人在更广泛的领域实现应用.刘荣表示,项目组将进一步与相关单位合作,进一步开展实用化技术研究.同时,基于项目的爬壁机器人技术,项目组联合中国建筑材料研究总院开发了玻璃幕墙检测机器人,已实际应用,不仅能提升楼体安全性,还能降低人工检测的危险性和工作强度,并提高检测效率.
“另外,项目技术还可以推广到其他应用领域,如壁面清洗、矿山巡检救灾、环境监测及采样、农业植保等.”刘荣希望机器人能为首都经济社会发展发挥更大的作用.