这些危险工作 终于有“人”做了

前不久，我校机械学院张明路教授团队发布的视频引起关注，视频中的多感官巡检机器人让人惊讶又惊喜，它有一个非常牛的技能：边“闻”边“看”，代替人工搜寻有毒气体泄漏源并且监控起来。

在这段短短一分钟的视频里，多感官巡检机器人小巧的身躯左右“扭转”用自己的“鼻子”“闻嗅”探测着空气中的有毒物质，并把自己“看”到的画面实时传送到了所连接的电脑上，以便技术人员监控。只见它灵活地绕开了行经路线上的障碍物，直奔泄漏源而去，并在传送回的监控画面里清晰地标记了寻找到的泄漏源。

团队负责人介绍说，惊喜还远不止这一个，这里还有除锈作业机器人、防爆喷漆机器人、地震救援机器人……等着我们一一探索。

        它们是干“脏活累活危险活”的专家

为大型船舶除锈、喷漆，在地震中救援，检修在役期间的核电站，搜寻泄漏的有毒气体……在工业生产和实际生活中，有许许多多工况恶劣、工作环境危险、但又必不可少的工艺，它们是出了名的“脏活儿、累活儿、危险活儿”。这些工艺不仅技术含量高，同时危险性也极高，往往会对从业人员的身体造成极大伤害，甚至威胁生命。正因如此，这些工艺的人工成本逐年上升，有些极端情况下，甚至会找不到从事相关工作的专业技术人员。为了解决这一生产生活中的“大麻烦”，张明路教授团队历时两年，研制出能够在上述环境中“大展身手”的特种机器人以及相关配套装备，实现了机器人代替人的环保、安全、智能、高效、经济作业。

目前，我省在京津冀一体化国家发展战略规划及雄安新区建设规划的进程中，面临着产业转型升级、生态环境改善等重大任务与历史机遇，所以解决石化储罐及船舶的大型立面维护作业存在的环境污染、工艺落后、效率低下、成本过高等关键问题显得尤为急切与重要。

团队成员张小俊老师介绍说，张明路教授团队2012年入选教育部“特殊环境下服役机器人关键技术”创新团队，是国内首个特种机器人创新团队。团队的主要任务，是要解决灾后救援（包括石油化工危险品泄漏爆炸、地震以及泥石流等）、核电在役检测等公共安全领域中特殊与高危行业急需解决的重要应用基础理论、新方法和共性关键技术与专用技术及其机器人装备问题。

张明路教授是国家863计划项目首席专家。目前，团队共有教授5人，副教授5人，讲师6人，博士生10人，硕士生36人。近5 年来，团队成员已完成国家级项目19项、省部级项目52项、横向课题24项，到校研究经费5268万元；发表论文198篇，其中SCI/EI收录论文121篇；获得国家科技进步二等奖两项、河北省科技进步一等奖两项、天津市科技进步一等奖两项以及省部级二等奖5项、发明专利22项。团队已成功研发了地震救援机器人、核电站专用机器人石化储罐除锈喷漆机器人等工程化产品，已在相关行业实现了工程应用。

除锈机器人有只灵活的“臂”

除锈机器人整机采用模块化设计，安装简单，可快速拆卸。三轮结构的设计，使该款机器人运动灵活，曲面适应性强。

为了使除锈机器人与船舶、储罐的曲面外壁有效贴合，张明路教授团队运用轻量化非接触式永磁吸附技术，在吸附力、可靠性、轻量化方面具有明显的优势。

                            除锈作业机器人

    这款机器人的除锈机械臂采用了高刚度高负重比灵巧型的机械臂设计方法，研制出可承受超高压大流量水射流的轻量化多自由度机械臂，可适应多种作业面，同时避免了对环境造成污染。

经现场试验验证，张明路教授团队的除锈机器人在行走速度、负载能力及转弯半径等技术参数上与国内外同类机器人相比具有一定优势。

喷漆机器人干活儿比人快一倍

喷漆机器人的车体为四轮式，具有先进的磁力调节技术、变曲率避免自适应技术，能够使机器人牢固地吸附在弧形曲面上。目前，人工作业每小时喷涂面积大约为400平方米，而机器人喷涂可达1000平方米，并且漆膜厚度均匀，喷涂质量高，稳定可靠。

                              防爆喷漆机器人

      同时，该款机器人还可以携带漆膜厚度与钢板厚度检测仪器等作业装置，可在危险的环境中代替人工进行检测作业。喷漆机器人可通过远程无线遥控，使作业人员远离喷涂污染区域，保障人身的安全。

油漆中含有很多易燃易爆物质，针对以上情况，该款机器人整机已经取得了爆炸性环境下的防爆合格证，验证了机器人的可靠性和安全性。该款机器人填补了国内磁吸附防爆喷漆机器人在石油石化防腐作业领域应用的空白，达到国内先进水平。 

地震救援机器人不怕复杂地形

针对灾后搜救信息不足的现状，张明路教授团队采用复杂地形适应性移动机器人结构，研制了地震救援机器人。这款机器人采用被动自适应行走机构，具备极强的通过性能。

                              地震救援机器人

    这款机器人采用模块化设计，可快速完成电源及各功能模块的安装与更换，包括GPS、惯导模块、常规视觉模块、红外视觉模块、生命体征探测模、气体检测模块和双向语音模块等多种模块，针对不同任务需求，可进行临场模块配置，获取多源信息。该款机器人突破了机器人的高通过技术和地形适应性技术，处于国内领先水平。

核电站检测机器人实现水下打捞

针对核电站在役期间的检修需求，张明路教授团队研制了集视频监测与异物打捞功能于一体的核电站多功能水下作业机器人。

                    模拟体水下测试的核电站检测机器人
                  （视频链接：https://url.cn/5EsoWZJ?sf=uri）
    张明路教授团队突破核电机器人抗辐照加固与防污去污技术、高辐照硼酸水环境下高可靠性动静密封与驱动控制技术、基于主辅视觉和虚实结合的机器人作业环境动态感知技术、复杂核环境下高可靠性机电一体化系统集成技术等关键技术。

“车手眼协调”的危险品泄露检测机器人

针对引发危险品安全事故的跑冒滴漏问题，张明路教授团队研制了化学危险品预警与检测修补移动机器人系统。

该款机器人突破了机器人车、手、眼协调技术、室外泄露源事实搜寻技术，获得发明专利10项。 （视频链接： https://url.cn/5mNBIHY?sf=uri）

轮腿复合式机器人“最爱”跨障碍

针对复杂地形环境，张明路教授团队研发了轮腿复合式机器人，综合了轮式移动机器人高速、高效、灵活的特点和腿式移动机器人较强的越障能力，可快速跨越较大障碍沟槽。

                            轮腿复合式机器人
                    （视频链接：https://url.cn/5c7t6Ge?sf=uri）
    该款机器人具有始终保持中间本体平衡能力，保证所搭载传感器采集信息的准确、高效，并且可以根据需求搭载多种模块，成为中继机器人。

能闻会听可看的多感官巡检机器人

针对有毒气体泄漏问题，张明路教授团队研发了多感官移动机器人，利用嗅、视、听觉多源信息融合技术实现有毒气体泄漏源搜寻监控。

                              多感官移动机器人
                （视频链接：https://url.cn/5cRNAnH?sf=uri）
    该款机器人可根据客户需求及应用场景，配置各类型移动机器人巡检平台，满足泄漏气体浓度、风速、温度、视频等各类信号的实时采集，并可采用机器人自主巡检、路标巡检、磁线巡迹、颜色巡迹等不同方式。 

          这些地方 都有咱的特种机器人

2015年，张明路教授团队入选洛阳市首批“河洛英才”计划，获得政府的3000万元启动资金，在洛阳高新区洛阳机器人智能装备产业园建立了河北工业大学“特殊环境下服役机器人”洛阳创新中心及生产基地，面向石化危险品网络化监测、检测机器人系统、工业用清洁机器人系统等开展技术应用研究及产业化。

目前，团队已与中石化集团宁波镇海炼化公司签订了储罐除锈、防腐机器人的产业化研发合同；通过技术转化和设立研发基地，支撑了陕西九立机器人制造有限公司的快速发展，该公司是一家不足50人的小型民企，通过技术支撑，丰富了该公司的产品类型，通过了二级军工资质认证，是国内第一家小型民企作为承担单位、主持国家863计划重大项目的企业。

团队与宁波市智能制造产业研究院进行深入合作，开展了以地震救援机器人为基础的危害环境下的特种服役机器人产业化推广，并获得了余姚市政府的资助（1500万元）。在国家863计划支持下研发的核电站多功能水下爬行机器人系统攻克了多项在辐射环境下核岛内水下异物打捞作业的关键技术，先后在大亚湾核电站、防城港核电站示范应用，现已装备于福建宁德核电站。

适用于大型曲面外壁的除锈、喷漆机器人以及相关配套设备，已经在中石化镇海炼化分公司、山海关造船重工公司以及青岛北海船舶重工等企业进行了多轮工程实验验证。危险品泄露检测与修补机器人目前已应用到石家庄化纤有限公司、新疆克拉玛依炼油厂等石化企业，取得了很好的经济与社会效益，是国内第一套实用化的危险品机器人预警与监测系统。

            文/闫涵 陈昭纯 图/张明路教授团队提供 审核/陈鸿雁