破拆機器人

    在搶險救援領(lǐng)域，20世紀80年代就已經(jīng)有人對將機器人應用于救援工作中進行探討，但救援機器人技術(shù)的正式研究始于1995年的日本神戶-大阪大地震，并于2001年的美國9·11事件中，救援機器人正式投入使用。日本作為一個多地震災害的國家，十分重視救援機器人的研制，其技術(shù)水平一直處于世界領(lǐng)先地位。美國在9·11事件后，對救援機器人的研究更加重視。其中，極具代表意義的由Irobot公司研制的小型便攜帶式機器人Packbot系列和“Warrior（6戰(zhàn)士）”等，均得到了較好的應用。其他國家也很重視救援機器人的研究。如加拿大Inuktun公司研制的MicroVGTV及Sherbrook大學研制的AZIMUT機器人、西班牙的ALACRANE、瑞士的Shrimp、英國的“手推車”（Weelbarrow）Mk7型排爆機器人、德國TEODORG公司的MV4機器人、法國的MK4D智能排爆機器人等。

救援機器人

    在農(nóng)林業(yè)方面，進入后工業(yè)化的發(fā)達國家，隨著農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)的日趨工業(yè)化、規(guī)模化及精準化的不斷發(fā)展，農(nóng)林業(yè)機器人研發(fā)早已成為其科研的重點內(nèi)容之一，在伐木、育苗、移苗、嫁接、農(nóng)產(chǎn)品收獲等方面得到諸多試驗與應用，相繼研制出了伐木機器人、嫁接機器人、扦插機器人、移栽機器人和采摘機器人等多種產(chǎn)品。

    而在國內(nèi)，工程機器人的研制開發(fā)才剛剛起步，工程機械主機廠和部分科研院所開始加大對智能型工程機械的研發(fā)投入，但專業(yè)從事工程機器人研發(fā)制造的企業(yè)和研究機構(gòu)很少。應用方面也僅限于一些常規(guī)的工業(yè)應用，而且產(chǎn)品幾乎全為進口。

    驚天智能裝備股份有限公司自2005年自主立項，開始研制破拆機器人，目前已研制出多款工程機器人產(chǎn)品，并且已經(jīng)進入產(chǎn)業(yè)化和應用推廣階段。

    在搶險救援領(lǐng)域，國內(nèi)的救災機器人的研究起步較晚，但受到的重視程度很高。如國家“863”計劃支持研發(fā)地震救援輔助機器人等的一系列措施，國內(nèi)各大高校、研究機構(gòu)以及企業(yè)單位等都進行了積極研究，近年來取得了很大進展。國家“十二五”科技支撐計劃的重點項目“龍蝦”救援機器人是目前世界上最大的搶險救援機器。

    4 工程機器人的應用

    工程機器人主要應用于各種高危和特殊環(huán)境施工領(lǐng)域，如高溫高壓、易燃易爆易坍塌、有毒有害氣體、核輻射、危險品搬運以及軍事應用，因此，在金屬渣錠破碎、建筑拆除、隧道施工、井下作業(yè)、搶險救援，以及農(nóng)林業(yè)、核工業(yè)等都得到了廣泛的應用。

    4.1工業(yè)破碎作業(yè)

    在鋼鐵冶煉廠，工程機器人主要用途包括：主溝及渣溝破碎、開鐵口、爐口除渣、拆爐拆包、魚雷罐熱態(tài)耐材、混鐵車解體等。在有色行業(yè)用來進行余熱鍋爐清灰、陽極爐清理、金屬錠破碎、煙道和溜槽的清理等。在鋁行業(yè)用來清鋁包、清理陽極、在線刨槽、刨保溫爐和集中槽大修等。

    在水泥廠，破拆機器人是水泥回轉(zhuǎn)窯維修的新一代拆磚設備，遙控作業(yè)，用以代替人工和小挖維修回轉(zhuǎn)窯，大大縮短停窯時間，給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。

    4.2搶險救援應用

    災害現(xiàn)場的搶險救援工作，是機器人開發(fā)領(lǐng)域的一大難題。不同環(huán)境條件下，機器人的解決方案大不相同。目前，多功能作業(yè)機器人，已廣泛應用于消防破拆救援、災后搶修搶建、地震后救援、反恐排爆、核事故應急救援等。

    4.3建筑應用

    隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，建筑施工要求越來越高，建筑樓宇的改造工作越來越多，但勞動力成本卻逐年攀升。使用工程機器人進行作業(yè)，不但安全可靠，而且縮短工期，減少人力需求。相較于傳統(tǒng)的混凝土切割鋸、風鎬和挖掘機等拆除設備，使用破拆機器人使施工能在無振動、低噪音、無廢氣、無揚塵等情況下進行，對周圍環(huán)境影響降到最小，而且降低施工成本，大大提高工作效率。為避免局部破拆對整個基礎(chǔ)的影響，近年來水力破拆機器人亦日益受到業(yè)界的高度重視。

    4.4隧道應用

    工程機器人在隧道施工方面有廣泛的應用，是開鑿聯(lián)絡通道、安全硐室、隧道維修改造的理想設備。常用于地鐵隧道臨時墻的拆除、隧道的開拓、巷道的支護、排水和電纜隧道的開挖，在空間狹小和鉆爆法施工工藝不能使用的場所具有巨大優(yōu)勢。

    通常工程機器人車小力大，機動靈活，可以進入大型設備不能到達的狹窄的工作面和危險場所作業(yè)，提高工作效率，降低生產(chǎn)成本。可以帶挖斗、分裂機、液壓錘、液壓鉆等作業(yè)，在隧道施工中，發(fā)揮“一機多能”的優(yōu)勢。

    4.5礦山應用

    工程機器人在地下礦山有廣泛的應用，可用來進行巷道支護、撬毛、二次破碎、鉆錨固孔和爆破孔等作業(yè)。很多有色金屬礦山和黃金礦山可以用工程機器人進行破大塊、剪錨索、挖水溝、修理斜坡道和整修變形的巷道等作業(yè)。同時，機器人可用做溜井格篩旁邊的固定破碎站，也可作為窄礦脈的礦石回采和扒礦。機器人采用無線遙控操作，地下礦山作業(yè)時，操作人員可以選擇安全、視線好的位置操作機器，避免落石對人員的傷害。

    4.6核工業(yè)

    由于核電站設備結(jié)構(gòu)復雜，設備本身或其運行環(huán)境具有放射性，同時還兼具水下、高溫、高壓等特點，簡單的機械手往往不能完成相關(guān)操作，利用機器人進行設備檢修、乏燃料轉(zhuǎn)運、放射性廢物處置和核事故應急處理等工作，可以大幅提高核電站的檢修水平或事故處理效率，降低工作人員受照劑量和勞動強度。

    5 總結(jié)與展望

    工程機器人最大的特點是工作在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下，且面臨的工作環(huán)境更復雜。從某種意義上講，一個國家工程機器人的技術(shù)水平反映了這個國家機器人的技術(shù)水平。工程機器人因其先進的性能已被廣泛地應用到核工業(yè)、搶險救援、建筑工程、農(nóng)業(yè)、冶金行業(yè)等，隨著科技進步和技術(shù)積累，工程機器人在未來必將發(fā)揮更大的作用。

    我國的工程機器人起步較晚，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，雖取得了一定的成績，但和國外發(fā)達國家相比，差距還很大。毋庸質(zhì)疑,21世紀機器人技術(shù)必將得到更大的發(fā)展，成為各國必爭的高科技制高點。我們必須緊跟世界科技發(fā)展的潮流，加大對戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性作用的重大課題的投入，不畏艱難、刻苦攻關(guān)、提高自主創(chuàng)新的能力。同時，我們也要加強同國際科技界的交流與合作，努力學習和運用世界先進科技成果，為我國機器人事業(yè)的發(fā)展作出應有貢獻。