讓機器人守衛首都安全

【案例之三】

●項目名稱：多機器人立體反恐救災系統關鍵技術研究

●研究單位：北京航空航天大學

●課題負責人：劉榮

項目背景

大廈、會議場館、體育館、劇場、機場和客機等封閉場所由于其內部環境復雜、可視空間有限、隱藏躲避方便等原因，是目前反恐救災中作業難度較大的地方。

針對這類封閉環境內的反恐救災作業要求，北京航空航天大學機器人研究所所長劉榮教授所在的項目組，提出了多機器人立體化反恐救災系統的概念，并于2008年由北京市自然科學基金資助立項開始研究。

劉榮介紹，目前的機器人，包括爬壁機器人、地面移動機器人、空中飛行機器人等研制的關鍵，是其指揮控制問題。

為此，項目對多機器人立體化反恐救災系統中的關鍵技術問題進行了深入研究，并研制了壁面爬行、地面移動、空中飛行小型機器人樣機，以及多機器人指揮中心。

據了解，爬壁機器人采用風機負壓吸附原理，帶中間關節的雙體可變形設計，可以實現地面到墻面以及不同墻面間的面面轉換，也能實現機器人跨越墻面窗框、縫隙等越障。該機器人能在多種材質的壁面上移動，并通過搭載的攝像頭透過玻璃窗實現偵察功能。

研究成果

項目組研制的地面移動機器人有兩種，一種是采用可變形履帶的地面偵察機器人，主履帶驅動機器人在地面行進和轉彎，前部的副履帶可整體轉動，通過其支撐可輔助機器人跨越較高的障礙。該機器人除了能在一般樓道快速移動外，還能實現上下樓梯及乘坐電梯，攜帶攝像頭還可完成攝像偵察任務。另一種是可拋擲式球形偵察機器人，它作為地面偵察機器人的補充，能通過拋擲快速到達某些難以進入的樓層、房間、封閉院落等。

空中飛行機器人采用了四旋翼十字布局的直升機方案，通過姿態穩定控制，實現了空中平穩飛行和懸停，依靠搭載在飛行器上的攝像頭能對周圍環境實施偵察。

多機器人指揮中心由無線視頻接收器、視頻監控服務器、顯示大屏幕和語音通訊裝置組成。各個機器人上攝像頭拍攝的畫面通過無線傳輸可以實時顯示在指揮中心屏幕上，供指揮人員研判和決策，并可以通過語音通訊設備指揮各個機器人操作人員執行相應的操作。

“在北京市自然科學基金的資助下，項目組共發表研究論文6篇，其中EI檢索4篇；獲得專利4項；培養了研究生5人。”劉榮介紹，項目成果已于2011年12月22日通過了北京市自然科學基金委員會辦公室組織的專家驗收。

“項目的有關成果將對首都經濟建設和社會發展具有促進作用。”專家在驗收時表示。

社會效益

而在今后，劉榮將和項目組成員共同努力，推動機器人在更廣泛的領域實現應用。劉榮表示，項目組將進一步與相關單位合作，進一步開展實用化技術研究。同時，基于項目的爬壁機器人技術，項目組聯合中國建筑材料研究總院開發了玻璃幕墻檢測機器人，已實際應用，不僅能提升樓體安全性，還能降低人工檢測的危險性和工作強度，并提高檢測效率。

“另外，項目技術還可以推廣到其他應用領域，如壁面清洗、礦山巡檢救災、環境監測及采樣、農業植保等。”劉榮希望機器人能為首都經濟社會發展發揮更大的作用。