救人于“危难”——记我校教育部“创新团队发展计划”特殊环境下服役机器人关键技术团队
2015年5月26日在广西防城港核电站,一多功能水下机器人克服了高辐射对其控制系统、传感系统的破坏,成功稳定地完成了目标任务。评审专家们一致“点赞”。由我校教育部“创新团队发展计划”特殊环境下服役机器人关键技术团队承担的“核电站多功能水下机器人”研究项目顺利通过专家验收。 “关怀生命,以人为本” 作为国家“863”计划项目首席专家、教育部创新团队负责人,张明路教授用“关怀生命,以人为本”来概括他们走上“特殊环境下机器人”研究道路的初衷。 近年来,特殊高危行业事故灾害频发,人员财产损失严重,其中一个原因就是对危化品的检测不到位、封堵不及时。但是,传统对危化品的检测仍停留在人工巡检技术阶段,这给生命安全留下了极大的隐患。如果能把人从危险岗位上换下来,是不是能更好地保障生命财产安全呢?作为一名机器人研究的专家,张明路教授决心用自己的专业特长救人于“危难”。 2000年,张明路团队开始致力于危化品的预警与辅助救援以及罐体处理等相关技术研究与开发。当时国内对这一领域的研究仍属空白,其研究难度大,危险系数高,可谓是一项大胆的尝试。2002年张明路便得到第一个国家“863”计划支持。张明路带领团队针对石化行业危险气体泄漏源搜寻作业,基于嗅视听融合技术,构建了一种新型多感官拟人移动机器人,该机器人可实现对泄漏气体的精确定位。针对检测到的泄漏源,同时开发了一种用于石化行业的泄漏源封堵移动机器人,该机器人可实现对泄漏源精确定位与封堵操作,这在大大节省了人力的同时保障了生命安全。这一技术在石化企业、危化品仓储企业、流通企业等均可大有作为。 “研发创新,攻坚克难” 在特殊环境下,人无法进入现场,要想高效完成任务,控制技术至关重要,特种环境下机器人控制结构系统需体现更多的智能型、自主性与实时性。为此,张明路团队日夜奋战,开发出具有高智能性的机器人控制结构,首次实现了基于移动机器人的车、手、眼协调技术,能够高效完成石化行业中泄漏源修补任务。 而要想出色完成任务,控制系统的可靠性就显得尤为重要。张明路团队首先针对特殊环境的要求,优化控制系统的硬件设计和软件设计方案,进行控制系统的加固技术、冗余技术、容错技术及电磁兼容技术研究,以提高机器人控制系统的固有可靠性。其次,针对机器人控制系统进行环境防护技术的研究,根据不同特殊环境要求,进行防爆技术、防潮湿技术、防霉菌技术、防盐雾技术、高温防护技术及辐射隔离技术的研究,优化控制系统的结构,提高控制系统在特殊工作环境下的工作能力和可靠性。 如何通过快速处理“无人”陪伴下机器人采集到的视频,以实现对现场识别是张明路和他的团队需要解决的又一个关键技术问题。他们通过反复的试验,在研究新的三维传感原理、技术、方法及其相应三维成像系统的简易现场标定,三维成像系统标定和快速测量等方面取得系列创新性成果。 春种秋收,经过多年的努力,张明路和他的团队在特殊环境下机器人研究方面已经初见成效,“核电站多功能水下机器人”研究成功是2015年机器人领域863计划唯一一个获得优秀的课题;2015年5月18日,国家863计划“面向灾害现场信息采集自适应机器人”于在武警济南机动支队的考核现场顺利通过了国家验收,并获得了武警领导和专家的好评……团队还先后荣获教育部自然科学二等奖、天津市科技进步二等奖、河北省科技进步二等奖…… “以感情凝练团队,以合作促进团结” 一个成功的团队必定离不开一个好的团队文化。团队在长期聚焦特殊环境下服役机器人的研究前沿和国家重大需求的同时,也形成了独有的团队文化。 “我们团队最大的优点,就是以感情凝练团队,以合作促进团结”。张明路说,“一味的命令换来的可能只是数据,用支持代替命令,收获的才是真情”。 赵少魁是河北工业大学机研144班的一名研究生,加入团队已有两年的时间。在这两年中有彻夜的熬灯奋战,有一次又一次的失败试验,但更多的是成功的喜悦和团队成员间亲人般的温暖。“在这里我特别有归属感和荣誉感,老师像是我的朋友,更像是我的家人”,赵少魁说。 正是这种团结的气氛感染和激励着团队的每个人。十多年来,团队围绕国家特殊服役环境下的急需的重要应用基础理论、新方法、共性关键技术与专用技术及其机器人装备进行深入研究,先后承担国家“863”计划项目、“709”计划项目、国家自然科学基金项目、江苏双创人才计划、天津市机器人重大专项等一系列重大科研任务,并获河北省重点基金的资助。目前团队已形成稳定的研究队伍,其中拥有教授4人,副教授6人,讲师3人,同时拥有博士研究生6人,硕士研究生25人。目前团队正致力于开展下一代机器人——柔性双臂机器人的研究(该机器人可实现拟人化作业,做到不伤人、会让人,保证人身安全),力争在该领域的相关研究中取得突破性进展。 张明路,河北工业大学教授、博士生导师,研究方向为特种机器人技术。任全国汽车电子与电磁兼容分标委主任委员、全国核电智能装备与机器人创新技术联盟副理事长、中国宇航学会机器人分会常务理事、中国自动化学会机器人分会理事、中关村融智特种机器人创新与产业联盟常务理事。2009年入选河北省“三三三人才工程”二层次人选,2012年教育部“创新团队发展计划”——特殊环境下服役机器人关键技术团队负责人。近年来主持、参与国家863计划项目8项,国家709 计划项目1项,国家自然科学基金项目1项,省部级各类计划项目10 项。获得天津市科技进步二等奖 2 项,河北省科技进步二等奖1项,教育部自然科学二等奖1项。
团队成员进行讨论
团队成员合影
团队负责人张明路教授