國內研發章魚機器人 可背400斤重物靈活行走

孤寂如雲

六爪機器人（資料圖片）

“章魚俠”來了！

遠看，它長有六爪，在地上靈活穩健地行走，酷像一條章魚，在深海中自在地遊弋；近觀，頗有“鋼鐵俠”之風範，鋼足鐵骨，想象它在火海水災核難中穿行、救援，恰像一位無畏艱險的英雄。

可是它既不是章魚，也不是“鋼鐵俠”，而是“章魚俠”機器人，是上海機器人家族中的一名“新丁”，由上海交大機械與動力工程學院高峰教授帶領團隊自主研發而成。

別看是“新丁”，“章魚俠”本領卻非同尋常。哪裏最危險，哪裏就有它的身影。其移動自如的“六足”具有良好的復雜環境適應能力，可在核輻射、水下和火災等極端環境下完成搬運、搜索、探測和救援作業等任務，讓極端條件下的遠程救援成為可能，標誌著我國救援機器人邁入國際先進行列。


“章魚俠”成救援“超人”

當某個廠房或民居發生大火，火勢蔓延，消防隊員無法進入，而“火海”中有百姓和物資需要搶救，在這種情況下如何開展救援？

當某地發生9級以上地震且余震不斷，通訊中斷，斷壁殘垣加上地震產生的大量高溫和高輻射蒸汽，阻斷著救援工作。如何第一時間了解災區情況，搶險救人？

一旦發生如2011年日本福島一般的核電站災難，在高溫、高壓、高輻射的極端環境下進行處理和救援，如僅靠人力，必然會產生很大的傷亡和損失。

這些絕地情形，正是“章魚俠”機器人大顯身手之處。

高峰教授介紹說，救援機器人需要具備適應各種不同地形環境的靈活穩定的運動能力、環境實時感知能力，以及自律控制與人機交互協同的遠程操控能力。這些都是仿生救援機器人的前沿技術。

圍繞這些前沿技術，高峰團隊提出了既有很高承載、又有較大工作空間的仿生並聯機構，研制出高頻、高響應的機器人伺服運動控制和規劃技術，實現了機器人的高速、高精度控制。“章魚俠”具有較好的抗慣性力擾動的平衡能力，能夠在熱浪和強氣流中保持穩定平衡。

被高端技術“全副武裝”的“章魚俠”，化身為救援“超人”。通過遠程人機結合，它可以深入極端復雜危險環境，完成搬運、搜索、探測和救援作業等多種任務。


可背400斤重物，在極端條件下靈活行走

“章魚俠”機器人高約1米，最大伸展尺寸是1.5×1.5米，采用了特殊的腿部設計，每條腿都裝有3個電機，由18個電機驅動，能負重400斤，腿腳可實現18個自由度變換，能夠靈活地沿各個方向穩定行走，時速可達1.2千米/小時。

高峰教授介紹，“依靠安裝在腹部或者背部的設備，機器人可以充當一個穩固的移動操作平台，執行搬運、打孔等作業；當用“四爪”站立時，空出的“兩爪”便可當“兩手”完成擰動閥門，清理事故現場等作業。

“章魚俠”機身采用完全對稱的設計，可以不分前後，在任意方向快速運動，擁有很強的機動性和避障能力。任何時刻總有3條腿穩穩地作為支撐。依靠現代化的通訊、控制手段，機器人能對抗幹擾，準確地執行人們的指令。於是，“章魚俠”宛如現實版的“蜘蛛俠”，能深入災區，代替人們完成最危險的工作。

“章魚俠”的能力遠不止如此，采用各種不同的防護後，它還能在水下環境中作業，在火災現場或有毒環境中完成救災任務。


“章魚俠”打破國際壟斷

步行機器人技術在國際上一直是發達國家的天下。據了解，發達國家仿生機器人單元技術發展迅速，在機構系統、驅動技術、信息感知和控制技術等方面已有深入系統的基礎研究，有些成果已進入商品化實用階段，國內尚有明顯差距。

高峰團隊2000年起研究仿生機器人，先後開發了兩足、四足和六足機器人，尤其在並聯仿生機構、高功率密度驅動等技術上積累了大量經驗。2011年，團隊獲得國家863計劃資助，先後研究出4代“四足仿生小象機器人”。2013年，又獲得國家973項目“核電站緊急救災機器人的基礎科學問題”資助，才過半年多，核電站救援章魚機器人的原型機就已制造出來，並可實現多種任務。

“章魚俠”是高峰團隊此前研制的“智慧小象”的兄弟。“智慧小象”已在四足仿生機器人設計與控制上取得重要成果，突破了仿生機構、高功率密度液壓驅動、狀態感知與環境適應、仿生步態規劃與動態控制等核心技術。“章魚俠”則具有高速、高負載能力和對典型非結構化地形的高適應能力，使我國六足救援機器人進入國際先進行列。“六爪章魚”具有完全自主知識產權，成為我國機器人技術的重要成果。

人民網