雙動力雙臂手智能型救援工程機器人技術升級路徑

八達重工雙動力雙臂手智能型救援工程機械人采用油、電雙動力切換，雙臂、雙臂手可協調作業，可實現剪切、破碎、切割、擴張、抓取等多項作業，并擁有生命探測、圖像傳輸、故障自診等功能，具有“進得去、穩得住，拿得起、分得開”等作業特點。

1.研發背景

1995年日本神戶、大阪地震及其后發生在美國俄克拉荷馬州的阿爾弗德聯邦大樓爆炸案，揭開了救援機器人技術研究的序幕。2001年美國9·11事件，美國機器人輔助救援中心和其他一些單位的救援機器人參與了救援活動。日本有人首先提出蛇形機器人運動系統，并研制了第一個蛇形機器人。日本EPSON公司于2003年11月17日研制出的一種機器人，質量8.9kg，在室內飛行高度1m，2只螺旋槳分別朝相反方向轉動。

近幾年來，我國的重大自然災害接連不斷，從南方雪災、汶川大地震、玉樹大地震、曲舟泥石流到雅安大地震等，均給人民生命財產造成了巨大傷害，也使國家經濟受到了重大損失。除此之外，我國的重大工業事故、重大交通事故每年所造成的生命及財產損失也是觸目驚心的。

為了應對做好重大自然災害和突發事故，科技部將“大型系列化救援機器人研制”項目適時的列入到國家“十二五”科技支撐計劃重點項目予以扶持。雙動力雙臂手智能型救援工程機器人作為“十二五”國家科技支撐計劃重點項目，由江蘇八達重工機械有限公司申報，中國機械科學研究總院、北京航空航天大學、大連理工大學、浙江大學、西北工業大學等科研機構和高校與汀蘇八達重工機械有限公司聯合研制。

2.產品概況

該產品分為小型、中型、大型3個系列，各產品的主要技術參數如附表所示。小型救援工程機器人能實現輪、履復合切換行駛，快捷、及時地到達現場。3種型號產品均采用油、電雙動力切換驅動雙臂、雙臂手，作業協調，能在坍塌廢墟中實現剪切、破碎、切割、擴張、抓取等多項作業，并可以進行生命探測、圖像傳輸、故障自診等。

該系列救援工程機器人主要由底盤總成、回轉機構、工作臂、腕部機構、末端屬具和電液控制系統等組成。其采用履帶行走系時，接地面積大，接地比壓小，能在惡劣環境條件下進行有效的工作，能實現原地轉彎和良好的越野性能?？刂葡到y采用交流電作為動力，整機采用液壓驅動，可實現無級調速，具有過負荷保護能力，由此提高了救援機器人的使用效果。主要用途有4點：一是滿足各種重大自然災害和各種重大工業事故搶險救援需要，二是是滿足各種重大交通事故搶險救援需要，三是滿足核事故搶險救援需要，五是滿足未來戰爭災害搶險救援需要。

3.技術升級路徑

（1）小型產品

首臺小型產品是3臺典型樣機試制任務中規格最小但結構最為復雜的。該產品于2012年12月份研制下線，2013年1月組織了項目中期檢查及第一臺樣機評審、驗收，央視十套科技頻道《我愛發明》欄目于2013年3月8日、4月5日連續進行了上、下集報道。2013年4月20日，該產品投入雅安地震現場實施搶險救援作業，2014年3月成功通過國家工程機械質量監督檢驗中心型式試驗。

該救援工程機器人行駛（展臂）時外觀尺寸為11.7m×3.1m×3.8m（長×寬×高），整機質量為37.8t。面對各種重大事故及災害現場，“進的去、穩的住、拿的起、分的開”是該救援工程機器人的研制目標功能定位。其主要特點如下所示。

輪、履兩用驅動行駛該設備在公路上行駛時，可放下輪胎驅動機構，選用輪胎快速趕往救災現場。在沒有道路或現場地形復雜不適應輪胎行駛時，可收起輪胎驅動機構，換為履帶驅動機構進行移動。作業時可放下輪胎作為穩定性支撐。本產品將輪式行走機構的高機動性和履帶式行走機構的高通過性結合起來，可根據作業需求與路面情況方便、快捷的切換行走方式，用于火災、水災、泥石流等自然災害以及重大事故現場等搶險救援作業，可快速實現轉場。

雙臂雙手協調作業該救援工程機器人每只臂手均有七個自由度，可模仿人的雙臂手進行無死角的協調及配合作業。雙臂雙手及多關節的協調作業功能，對實現救援現場“拿的起、分的開”過程中的精細化作業至關重要，其作業功能及作業效果，是任何單臂工程機械所無法比擬的。

司機室可自由升降司機室的控制升降動作，是實施救援過程中的一項重要功能。司機室在作業中升高后，不僅擴大了作業視角范圍，更在拆除危險作業中提高了防砸、避碰的安全系數。同時司機室自由升降使得救援作業視線更好、視角更寬，保證了作業的安全性、可靠性。

無線遙控作業在實施救援作業時，司機可走出操作室，在作業面上進行精細化無線遙控操作。救援工程機器人的無線遙控作業功能非常必要，因為在司機室內或是夜間進行準確、安全的操作非常困難，而離開司機室，走進被施救現場或作業對象附近，采用遙控操作，則可非常方便、準確、安全地操作。

配置多種工具及屬具救援工程機器人動力系統中，設計有液壓動力輸出裝置。該動力輸出裝置可為多種手持救援工具提供液壓動力源，實施人、機配合精細化救援作業。

該產品配備手動液壓工具、支撐桿架、工具庫以及發電、照明、通訊等附屬設施，可實現人機聯合、可持續相關聯的各項救援。該救援工程機器人設計有液壓屬具快換機構，可根據現場不同救援作業需要，快速更換剪切、抓取及破碎等作業屬具。

油、電雙動力自由切換該產品配有油、電雙動力，2種動力可自由切換。采用油、電雙動力驅動，不僅克服了采用燃油作為動力油耗高、對環境污染大等缺點，而且克服了采用電驅動無電網不能運行、機動靈活性差的問題，極大提高了救援效率。

（2）中型產品

與小型救援工程機器人相比，中型救援工程機器人同樣具有雙臂雙手協調作業、司機室可、升降、無線遙控、屬具快換以及油、電雙動力等功能，并具有救援工程機器人“進的去、穩的住”作業能力。不同之處在于，中型救援工程機器人的整機自身質量、整機外形尺寸、動臂最大負荷、額定起重力矩和展臂作業半徑均有所增大。其采用實心式輪胎底盤，帶支腿支撐整車作業，并將推土鏟前置。

（3）大型產品

與小型、中型救援工程機器人相比，大型救援工程機器人同樣具有雙臂雙手協調作業、司機室升降、無線遙控、屬具快換以及油、電雙動力等功能。其控制系統采用先進的無線控制技術，整機采用液壓驅動，可實現無級調速，且具有過負荷保護能力。不同之處在于，大型救援工程機器人采用履帶行走，接地面積大，接地比壓小，具有良好的越野性能，能在惡劣環境條件下進行有效的工作。

救援工程機器人的成功研制，是大型救援工程機器人領域的一項重大突破，使我國救援工程機器人研發能力進入世界一流水平。八達重工的雙臂手救援工程機器人為地震、雪災、泥石流等各種自然災害及重大事故現場提供了搶險救援的必備設備，多項關鍵技術填補了國內外空白，達到國際先進水平。在赴雅安地震災區搶險救援中，八達重工的雙臂手救援工程機器人所發揮的功能及功效受到了業界人士的高度贊揚。

有關專家指出，未來救援機器人要向多功能方向發展。未來救援機器人不僅現場要能夠快速組裝、快速運送，體積也要更小。同時操作起來要更加便捷、靈活，以滿足偏遠地區的救援需要。未來企業還會根據用戶需求開發出一些具有特殊功能的定制化產品。