葛世荣团队揭示危险环境下救援机器人技术发展趋势

2017-06-13

  随着科技的进步,人类在不断改造自然的同时,也受到了相应的惩罚。近年来核电事故、化工厂事故、矿难、火灾、道路交通事故等由于人类活动所产生的灾难时有发生。如何在灾难发生之后,既能快速高效地对事故进行救援,又能减少可能发生的二次事故对救援人员的伤害,是一个值得深入研究的问题。若能使用救灾机器人代替救援人员进入灾难现场进行救援,对于避免或减少救援人员伤亡,提高救援效率具有十分重要的意义。


  虽然当前国内外研制了各种各样的救援机器人,但救援机器人的实际应用情况并不乐观。最重要的原因就是当前救援机器人的技术还无法完全满足复杂灾难现场救援任务的要求。机器人的移动能力、感知能力、通信能力、续航能力以及特殊环境下对于机器人的特定要求均制约了救援机器人的应用。其中,机器人在复杂环境下的移动能力是这些制约因素中最重要的一个因素。


  根据事故类型的不同,救援机器人可以分为消防救援机器人、地震救援机器人、矿山救援机器人、核事故救援机器人和水下救援机器人。这5类机器人均为特种机器人,其技术要求既存在差异,又存在共同点。


  葛世荣团队阐述了当前国内外在危险灾变环境下的救援机器人发展现状,总结了救援机器人的关键技术问题,分别对以上5类救援机器人的研究现状和应用情况进行了分析,并对每种机器人技术进行了总结,归纳得出:危险环境下救援机器人的共性关键技术包括4种能力,即良好的移动性能、感知能力、通信能力与续航能力。同时,针对不同救援机器人的应用环境,指明了各自所面临的核心问题,特别指出了矿山救援机器人的研究尤为特殊。防爆问题不仅会导致机器人自身设计复杂、沉重、动力不足,而且一旦出现闪失,更将导致严重的二次爆炸事故。为不影响机器人的防爆设计,最大化地减少防爆所带来的负面影响。


  未来矿山救援机器人的研究可以围绕以下3方面开展:1)探究轻质、高强和复合结构的防爆材料;2)深入研究表面喷涂技术,改变材料阻燃、抗静电等的表面性能,以满足非金属材料使用要求;3)研究适用于煤矿救援机器人的特殊防爆技术。


  最后研究人员指出随着技术的发展,不论是哪种机器人,救援功能的集成化、救援行为的自主化、救援任务的协同化与救援装备的轻量化都将是其发展方向。


  这项研究得到了国家高技术研究发展计划(863计划)的资金支持。


  文章来源:葛世荣,朱华.危险环境下救援机器人技术发展现状与趋势[J].煤炭科学技术,2017,45(5):1-8,21.


  作者简介:葛世荣(1963—),男,浙江天台人,教授,博士,现任中国矿业大学校长。E-mail:gesrcumt@126.com


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  责任编辑:宫在芹
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