一種名為“旋翼飛行機器人”的空中多功能自主飛行機器人最近在中科院沈陽自動化研究所研制成功。“5月12日，這種飛行機器人已經(jīng)在北京完成地震廢墟搜救實戰(zhàn)演習(xí)，目前可以小批量投入生產(chǎn)。”中科院沈陽自動化研究所機器人學(xué)國家重點實驗室研究員吳鎮(zhèn)煒說。　

　　“旋翼飛行機器人”有大小兩款，外形與直升機酷似，機器人前下部裝有攝像設(shè)備，頂部旋翼直徑超過3米，機器人長度約有3米。　

　　吳鎮(zhèn)煒介紹，去年汶川特大地震時，前48個小時內(nèi)，由于道路、通訊等完全中斷，許多重要的信息無法獲得，直接影響到救災(zāi)的效果，新研制成功的飛行機器人可以在山區(qū)完成重要信息的搜集、重要物資的運送和臨時通訊平臺的搭建等多種功能，為抗震救災(zāi)提供有效支持。　　

　　飛行機器人以普通汽油作為燃料，根據(jù)配置不同，市場價格最低為70萬元、最高為200萬元。  　

　　大地震發(fā)生后不能馬上獲取詳細(xì)災(zāi)情，是救災(zāi)救援的國際性難題。如今，這一難題在我國得到破解：我國自主研制的“救災(zāi)救援危險作業(yè)機器人”日前在北京成功完成了廢墟搜救實戰(zhàn)演習(xí)，今后可以示范應(yīng)用、大顯身手了。　　

　　5月12日在國家地震救援緊急訓(xùn)練基地內(nèi)進行的實戰(zhàn)演習(xí)中，40kg級旋翼飛行機器人的精彩表演讓觀者拍手叫絕：在指揮部下達(dá)廢墟搜索命令后，該機器人成功完成自主起飛、空中懸停、航跡點跟蹤飛行、超低空信息獲取、自主降落等科目，實現(xiàn)了對地震廢墟區(qū)域的快速信息獲取與實時影像回傳。　

　　“救災(zāi)救援危險作業(yè)機器人”項目為國家863計劃重點項目，由中科院沈陽自動化所機器人學(xué)國家重點實驗室與中國地震應(yīng)急搜救中心聯(lián)合承擔(dān)。　

　　與其它機器人相比，有啥不一樣？　

　　看起來，旋翼飛行機器人整個外形與直升機酷似。機器人前下部裝有攝像設(shè)備，頂部旋翼直徑超過３米，機器人長度約有3米。　　

　　中科院沈陽自動化研究所機器人學(xué)國家重點實驗室研究員吳鎮(zhèn)煒介紹，災(zāi)情發(fā)生后，最重要的是能快速獲取受災(zāi)情況，傳回災(zāi)情現(xiàn)場的實時圖像。有時候還需要進行應(yīng)急物品投放。　

　　與固定翼相比，旋翼飛行機器人有兩大優(yōu)勢：可以較長時間定點懸停，進行超低空飛行，獲取感興趣區(qū)域（目標(biāo)地）的詳細(xì)影像資料；能夠垂直自主起飛降落，不需要跑道，對起飛場地沒有特殊要求，一般3米×3米見方就可實現(xiàn)起飛。　

　　機器人在救災(zāi)時遭遇最大的挑戰(zhàn)是啥？　

　　“旋翼飛行機器人”有大小兩款，較大的機器人起飛重量120公斤，有效載荷40公斤，最大巡航速度每小時100公里，最大續(xù)航時間４小時，最高可在高度3000m高空（海拔）飛行，抗風(fēng)能力不小于6級。較小的機器人起飛重量40公斤，有效載荷15公斤，最大巡航速度每小時70公里，最大續(xù)航時間2小時。　

　　吳鎮(zhèn)煒介紹，從控制功能角度來看，“旋翼飛行機器人”可實現(xiàn)自主起飛、自主降落、航跡定速跟蹤，可在線改變航跡點，其中最核心的是保持其高可靠性。　　

　　“試驗中遇到的最大挑戰(zhàn)來自風(fēng)擾。”吳鎮(zhèn)煒表示，風(fēng)和地域有關(guān)，而且風(fēng)力強度與風(fēng)向并不固定，因此需要通過在線主動建模技術(shù)，實現(xiàn)對擾動的估計與抑制，以防機器人墜毀。　

　　機器人怎么實現(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè)？

　　“飛行機器人在空中可以實現(xiàn)全自主飛行，無需人員駕駛和操控，設(shè)定目標(biāo)坐標(biāo)后，它可以自主起飛、自主降落、自主巡航。”吳鎮(zhèn)煒說，飛行機器人由機器人學(xué)國家重點實驗室歷經(jīng)近４年時間自主研發(fā)成功，技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到國際同期先進水平。　　

　　他介紹，在完成地震廢墟搜救實戰(zhàn)演習(xí)后，目前這兩種飛行機器人已可小批量投入生產(chǎn)。

　　吳鎮(zhèn)煒向記者介紹，由于不同任務(wù)對精準(zhǔn)度的要求不同，因此可以使用不同的傳感設(shè)備，實現(xiàn)更精確的觀測。他舉了個例子：過去用飛機往農(nóng)田、林區(qū)噴灑農(nóng)藥時，很多時候沒有目標(biāo)性。而在飛行機器人上裝上合適的傳感設(shè)備，最高可實現(xiàn)定位精度在一米以內(nèi)，從而實現(xiàn)對需求區(qū)域的精準(zhǔn)噴灑。　

　　此外，這種機器人掛載視頻設(shè)備，便可用于地震、水災(zāi)、火災(zāi)災(zāi)情的快速調(diào)查救援，實現(xiàn)精確災(zāi)情勘測，并可實現(xiàn)重要設(shè)施連續(xù)監(jiān)控，對輸電線路、輸油管線進行巡查，交通信息檢測與管制，森林火災(zāi)監(jiān)控以及航空地圖測量等；掛載氣體檢測設(shè)備，可實現(xiàn)對化工廠等場所有毒氣體濃度進行監(jiān)測，也可對大氣進行成分檢測，分析大氣層狀況等；掛載通訊轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，就能實現(xiàn)區(qū)域性空—地、空—海通訊中繼等。另外，這種機器人還可以應(yīng)用于航空遙感、國土監(jiān)察、城市規(guī)劃、水利建設(shè)、林業(yè)管理、空中偵察、影視航拍、廣告攝影、氣象遙感等領(lǐng)域。　

　　新聞鏈接　

　　中科院沈陽自動化研究所機器人學(xué)國家重點實驗室成立于２００７年，此前為中國科學(xué)院機器人學(xué)重點實驗室。目前，實驗室已經(jīng)取得了工業(yè)機器人、水下６０００米機器人、防爆排險機器人、蛇形機器人、自主機器人、網(wǎng)絡(luò)機器人等多項重要研究成果。　　

　　“救災(zāi)救援危險作業(yè)機器人技術(shù)”重點項目的目標(biāo)是：面向地震、井下災(zāi)難、火災(zāi)、水災(zāi)等救援領(lǐng)域，重點研制出廢墟搜索與輔助救援機器人、井下搜索探測機器人、空中搜索探測機器人等三種類型的機器人實用系統(tǒng)，并開展示范應(yīng)用，進一步拓展機器人的應(yīng)用領(lǐng)域，為我國機器人在災(zāi)難救援領(lǐng)域的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。　

　　主要研究：　

　　1. 廢墟搜索與輔助救援機器人　

　　研制開發(fā)可在廢墟表面運動、可進入廢墟內(nèi)部運動的兩種機器人系統(tǒng)，包括機器人本體技術(shù)、機器人導(dǎo)航技術(shù)和自動控制技術(shù)。通過機器人系統(tǒng)攜帶的各種傳感器，如生命探測傳感器，攝像頭、聲音傳感器等，發(fā)現(xiàn)傷員并確定傷員所在的位置，以指導(dǎo)救援人員迅速救助。　

　　2. 井下搜索機器人　

　　研制開發(fā)可完成井下搜索的機器人系統(tǒng)，包括適應(yīng)井下特殊環(huán)境的移動機器人本體技術(shù)，適應(yīng)環(huán)境的自主控制技術(shù)、自主定位與導(dǎo)航技術(shù)，井下機器人防爆、防塵、防水技術(shù)，井下通訊與載荷信息及視頻實時傳輸技術(shù)。通過機器人上搭載的檢測裝置可對氣體進行采樣并可就位檢測、分析有毒有害氣體，探測井下溫度等。　　

　　3. 空中搜索探測機器人　　

　　研究自主飛行的自動駕駛技術(shù)，包括：自主定位、自主導(dǎo)航技術(shù)、穩(wěn)定飛行控制技術(shù)、面向高可靠性的實時健康預(yù)測管理、故障識別及容錯控制技術(shù)；研究開發(fā)基于多種傳感器的高性能慣性穩(wěn)定平臺，為空中飛行機器人觀測載荷提供位置、速度和姿態(tài)量測信息；研究開發(fā)具有高機動性、長續(xù)航能力、大載荷能力、強抗擾能力的飛行機器人本體技術(shù)。　　

　　延伸閱讀　

　　能自動跳過障礙物的救災(zāi)機器人　

　　當(dāng)災(zāi)難發(fā)生時，人工救援往往受到很大局限。遇到地震、火災(zāi)或塌方等，經(jīng)常會出現(xiàn)人不能親自到一些危險地方實施救援的情況，于是往往會想到讓機器人來完成這些艱巨任務(wù)。不過一般機器人行動都不太利落，遇到障礙物通常只能繞道而行，繞不過去，則只能就此作罷，可喜的是，日本開發(fā)出的一種救災(zāi)用的機器人，在比較平坦的地方，它會滾著前進，在遇到障礙時，能連滾帶跳地翻過去。　　

　　由東京技術(shù)學(xué)院副教授蘇卡格斯及其團隊開發(fā)出來的滾腿機器人有輪子，可在平坦的地面上滾動。它還有一個充氣的圓筒腿，可以蹦3英尺多高，碰到不高的障礙物，能輕易地蹦過去。這種機器人的行進動作緊湊、靈巧又快捷，被證明是搜尋地震后倒塌高樓廢墟中幸存者的最有效的機器。　

　　機器人的轉(zhuǎn)腿有兩個輪子、兩條用于穩(wěn)定的輔助腿和一個可反彈的充氣圓筒。當(dāng)機器人靠近障礙物時，其2個光傳感器就會打開，一起評估障礙物有多高，要跳多高才能過去。如果障礙物不足六英尺高，充氣圓筒就會從機器人底下直接向地面排氣，利用地面的反作用力，彈起來，跳過障礙。　

　　它能邊滾邊跳，邊跳邊翻筋斗，并以任何姿勢著地，以便使它馬上恢復(fù)狀態(tài)，立即投入到下一個行動中。如果傳感器發(fā)現(xiàn)的障礙物實在是太高了，它就會繞道而行。一路上，機器人隨身攜帶的攝像機將沿途拍攝的景象通過無線連接發(fā)送給計算機，以便讓救援人員做出搜尋參考。　

　　不過，這種機器人在泥濘地或軟地上就沒法跳起來，它還是遠(yuǎn)程控制的，不能超出人的視線。科研人員希望明年能提高其遠(yuǎn)程控制性能。　

　　不足十克的微型救災(zāi)機器人　

　　一種微型飛行機器人已經(jīng)在日本誕生，它能在空間狹窄的救災(zāi)現(xiàn)場一顯身手。這種微型飛行機器人體重只有8．9克，室內(nèi)飛行高度為1米。它由兩個螺旋槳帶動，可自行控制飛行姿勢，前后左右移動自如。螺旋槳直徑約為13厘米，兩個螺旋槳分別朝相反的方向轉(zhuǎn)動，可產(chǎn)生13克的升力。　

　　微型飛行機器人搭載有數(shù)碼相機，在人無法進入的空間狹窄的救災(zāi)現(xiàn)場，可把拍攝到的圖像傳給地面監(jiān)視器。這種機器人靠連接地面的微細(xì)電線供應(yīng)電力。有關(guān)人員可通過信息終端向機器人下達(dá)指示，用裝有控制軟件的電腦指揮機器人飛行和降落。　　

　　據(jù)悉，微型飛行機器人將于19日至22日在東京“2009國際機器人展”上進行飛行表演。　　 

　　摔倒后可自行爬起的救災(zāi)機器人　

　　有的機器人很難深入救災(zāi)現(xiàn)場，因為進行起臥等動作需要機器人全身關(guān)節(jié)的配合。日本開發(fā)的新型機器人解決了這一問題，從而使救災(zāi)現(xiàn)場的機器人更靈活。　

　　這種新型機器人身高１.54米，重58公斤，形狀酷似真人，各種動作都由模仿人動作的軟件控制。它只需30秒即可完起臥動作，且手腕、膝蓋和腰部等部位配合默契。據(jù)研究人員介紹，大型機器人能以如此快的速度完成起臥動作是機器人開發(fā)方面的一大突破。機器人摔倒后可自行爬起，這在人無法接近的救災(zāi)現(xiàn)場會發(fā)揮重要作用。