特种机器人的刚性需求

特种机器人刚性需求初探弘扬鲁班文化传承工匠精神山东鲁班特种机器人有限公司总经理山东鲁班机械科技有限公司总工程师赵修林4/18/202012018人工智能创新峰会一、特种机器人概述二、特种机器人的现状及发展趋势三、特种机器人的刚性需求四、我们的产品和相关研究目录4/18/202022018人工智能创新峰会一、特种机器人概述科技部部长万钢：机器人分为工业机器人、特种机器人和服务机器人。特种机器人顾名思义就是具备自主运动和自主决策能能力、能适应特定作业环境的智能化装备。我今天重点介绍的是部分民用机器人中，替代人工从事笨重体力劳动和危险作业领域的机器人。概念4/18/202032018人工智能创新峰会二、特种机器人的现状及发展趋势（1）建筑机器人1、替代笨重体力劳动仿白蚁无需监管的建筑机器人系统哈佛大学的工程师和科学家们受白蚁建造巨大的(相对于他们的大小而言)房屋启发。白蚁们合作的方式是一种被称之为间接通信的现象，也就是说白蚁群体中的每个个体都能够改变环境，却又不需要互相观察——很像蚂蚁互相为对方留下痕迹的行为。这种机器人也是根据上述原则运行的。单个机器人并不知道有多少机器人在一起工作，但是每个机器人都可以评估变化，同时动态调整。自动机器人小分队可以建造复杂三维建筑，如古塔、城堡和金字塔，无需中心控制或是专门人员监管。机器人能搬砖，建楼梯，爬楼梯上高层加砖。建筑机器人大概玩具车的大小——却又非常简单，只需四个简单类型的传感器和三个制动器即可运转。4/18/202042018人工智能创新峰会二、特种机器人的现状及发展趋势3D打印Minibuilder机器人巴萨罗那IAAC研究团队成功研制大规模建筑物3D打印机器人。机器人组成了一个三人小组在打印过程中分别执行不同的功能，在整体运作中互相协调，但又独立完成各自功能。每一个机器人通过使用中央计算机提供的指令，结合自己的传感器和当地的定位系统按顺序履行各自任务。从输送液体建筑材料、按设定程序从打印头中挤压材料、创建墙壁并用加热器进行干燥。到房屋建设及门窗建设一气呵成。解决了其它建筑打印零碎物件运输到现场安装问题，大幅提高了建筑效率。4/18/202052018人工智能创新峰会二、特种机器人的现状及发展趋势瑞士苏黎世国家能力中心智能建筑机器人墙体抹灰机器人地面铺砖机器人板材安装机器人4/18/202062018人工智能创新峰会二、特种机器人的现状及发展趋势（2）建筑拆迁机器人：瑞典“水泥啃食“机器人机器人可以开进被拆的建筑内部，按计划分布，它们能自动扫描周遭环境，以决定策略。从外边看，建筑就像被橡皮擦从背景擦掉一样，连橡皮屑都没有。机器人嘴里有喷高压水枪，大吸力回收装置，并且能自动泥水分离，直接打包带走，等待回收利用。水也是循环利用的。机器人吃得可少，干的可多，绝对服务到底，没有多余工序。拆下来的钢筋跟新的一样，妥妥地拖走再用，所有拆除物都可以回收利用盖新楼。瑞典布鲁克破拆机器人破拆机器人是一种用于高危环境下具有精细化作业能力的高科技装备。通过无线或有线遥控，使操作者在远距离完成高危环境下的破拆救援作业。通过快捷换装破碎锤、破碎钳、铲斗等执行工具，完成不同的破拆任务。能在有毒、易爆、易燃等危险与恶劣环境中替代人类或辅助人类完成复杂的作业，极大地改善人类劳动条件、降低伤亡事故。4/18/202072018人工智能创新峰会二、特种机器人的现状及发展趋势（3）农业机器人：自动拖拉机施肥机器人西红柿采摘机器人菜田除草机器人蘑菇采摘机器人果实分拣机器人喷药施肥机器人伐树机器人4/18/202082018人工智能创新峰会二、特种机器人的现状及发展趋势（4）矿用机器人：凿岩机器人采煤机器人探测救援机器人掘进机器人海底钻探机器人采煤机器人4/18/202092018人工智能创新峰会二、特种机器人的现状及发展趋势（1）消防机器人：灭火机器人排烟机器人侦查检测机器人排爆机器人救援机器人多功能机器人2、危险作业4/18/2020102018人工智能创新峰会二、特种机器人的现状及发展趋势（2）应急救援机器人：江苏八达双臂机器人日本T53双臂机器人徐工轮履式机器人美国大熊机器人美国单臂智能机械手沈阳自动化所可变形机器人4/18/2020112018人工智能创新峰会二、特种机器人的现状及发展趋势（3）其它机器人：可飞可走的两栖高压线作业带电巡检机器人带电清障机器人高楼爬壁擦玻璃机器人下水道清淤机器人越障巡线机器人光伏电站清洗维护机器人4/18/2020122018人工智能创新峰会二、特种机器人的现状及发展趋势（4）发展趋势和技术难点：半个世纪以来，机器人主要经历了三个发展阶段：第一代称为示教再现型机器人。该种机器人没有装备任何传感器，对环境无感知能力，智能按照人类编写的固化程序工作。世界上第一台机器人即属此类。第二代称为感觉型机器人。此种机器人拥有简单的传感器，可以感知外部参数变化，有部分适应外部环境的能力。即可以根据外部环境的不同改变工作内容。第三代机器人通常被称为智能机器人，这种智能机器人可以认识周围环境和自身状态，并能进行分析和判断，然后采取相应的策略完成任务。目前这种机器人大部分还是用于军事领域。特种机器人将根据不同环境和功能需求，出现三个阶段的研究并存的局面，快速向第三代发展是主要趋势。4/18/2020132018人工智能创新峰会二、特种机器人的现状及发展趋势技术难点：由于特种机器人要进入人难以适应的环境作业，在功能上和传统的工业机器人有很多不同，在技术上也有许多难点需要突破。（1）特种机器人的总体集成技术研究：核心问题是特种机器人体系结构的研究，还包括多通用工具的开发和支持技术的研究，如机器人系统CAD和仿真技术、故障诊断和自修复技术、可靠性技术等。（2）特种机器人智能技术的研究：这是特种机器人技术中最重要的，也是难度最大的部分，其主要内涵是自主决策和规划，规划包括任务动作规划和行动轨迹规划。（3）特种机器人感知技术的研究：感知是智能决策和规划的前提，特种机器人的感知系统舟内感知和外感知两大部分，内感知主要是反映机器人自身各部分的状态，外感知主要是反映机器人所处的外部环境。对特种机器人来说，视觉特别重要，而且测示出第三维(距离)信息是必须的，并要求快速实时。（4）特种机器人操作系统的研究：特种机器人的操作系统主要是灵恬而挤调的手和手臂，而且大多是双臂和多臂，以及多指多自由度的灵巧手。由于其操作是自主或远距离控制，因而手及手臂上都装有多种触觉和接近觉传感器，在视觉导引和监视下协调工作。（5）特种机器人移动技术研究：特种机器人一般是在非结构环境中运动，是在无人或遥控条件下自主移动，因此，其移动系统都希望有更宽的适应性，如能在空间、外星、水底、山地、沙漠行动等。如步轮式、履带型、步行、爬行、蠕动型等新型移动技术的发展。4/18/2020142018人工智能创新峰会三、特种机器人的刚性需求特种机器人一般是指在非结构环境下作业的机器人，或称之为在恶劣环境下作业的机器人，也有人称之为在极限条件下作业的机器人，近几年将会有大的发展：随着生活水平的提高，人类对生产和作业环境的要求越来越高，现在，在高温，有毒、有害、粉尘、噪音，爆炸、射线等环境下作业的劳动力已面临危机，这种危机必将日趋严盈，而为改善生产和作业环境所需投资日愈昂贵，医此，采用新的生产工具——机器人代替人在恶劣环境下的直接劳动，这是最彻底和最理想的出路。机器人有可能太大拓宽人类生产和活动领域，如深水下、深地层、强放射、高真空、外空和外星等这将对人类灼生产和生活带来目前难以估量的好处采用机器人从事抡险、救灾、防暴、救护、警戒、侦察、检测、防卫以及战争作业，有可能大大提高国家的安垒防护能力，甚至改变战争的格局。对于机动性、续航能力、负载和作业能力要求高的机器人，选择发动机、超级电池、液压传动、工程底盘也是主要趋势，而电控液压、数字液压将是研究的重点内容。而不同环境和作业需求，对图像识别、人脸识别、精准定位、目标跟踪、无人驾驶、人机随动等技术也会变成刚性需求。4/18/2020152018人工智能创新峰会三、特种机器人的刚性需求1、消防需求：如何实现在数百度甚至上千度火灾中心的侦查、检测、排爆、救援仍是世界性难题；2、炉窑维护:水泥厂生料库、熟料库清灰，回转窑拆砖和结圈、分解炉结皮清理等在高空、高温、粉尘环境中进行，施工难度大、危险性高，是行业性难题；白灰厂、核电站也有类似需求。4/18/2020162018人工智能创新峰会三、特种机器人的刚性需求3、球形储罐检测修复：球形用来储存各种气体和液化气体，在石油、化工、冶金和城市燃气供应等方面得到广泛使用。由于储罐内部压力的作用以及雨水和介质的侵蚀，罐壁可能产生凹坑、裂纹、孔洞等缺陷，这些缺陷不仅会造成介质泄漏，甚至可能引起火灾，因此必须定期进行检测。目前，对储罐的检测绝大部分由人工实现，需在罐内搭建脚手架，效率很低且危险性高。因此，用机器人代替人从事这种劳动强度大、作业环境危险、动作单调，甚至有毒有害的工作，将是储罐无损检测的一个发展趋势。4、下水道清淤：城镇下水道井盖丢失、损坏时有发生，特别是农村城镇化后淤泥、砖头方便袋等垃圾较多，雨后清淤缺乏自动化、智能化装备。4/18/2020172018人工智能创新峰会三、特种机器人的刚性需求5、爬山运输装备：地质勘探工作，太阳能、风电施工等需要携带设备爬上作业的工作，缺乏运输装备。6、蔬菜大棚设备：蔬菜大棚内整平、开沟、施肥、喷药、播种、修剪、采摘、运输等机械装备，特别是修剪、采摘类是制约蔬菜大棚发展的瓶颈。4/18/2020182018人工智能创新峰会三、特种机器人的刚性需求7、公铁两用车：铁路维护机器人，闲时停在路边或公路停车场，作业时在铁路轨道行驶。人工作业现场线路维护高空作业隧道清洗工程施工修剪树木扫雪4/18/2020192018人工智能创新峰会四、鲁班机械科技的产品和相关研究1、鲁班1号应急救援机器人【我爱发明】20180209剪辑CCTV10【我爱发明】山东卫视【齐鲁家风】中国首台套多臂救援机器人：可在地震灾害发生后，公路破坏、河运阻塞，依赖空运为主的交通条件下，在生命救援的黄金48小时第一时间通过直升飞机外挂吊运至灾难现场，以替代人工为目的，高效实现对遇难者救援。项目集成了挖掘机、装载机、起重机、叉装机、高空作业车等所有救援机械的功能，能在废墟、沼泽等非公路条件下行走作业，可实现人工操作和计算机远程控制，替代20名以上人工作业，具备多功能、高效率、智能化等特点，综合性能国内领先。整机三维6.avi4/18/2020202018人工智能创新峰会四、鲁班机械科技的产品和相关研究2、鲁班3号蜘蛛型起重机器人蜘蛛型起重机器人又叫蜘蛛吊车，具有蜘蛛型支腿，行走和运输状态支腿收紧、结构紧凑；作业状态支腿伸开跨度较大稳定性高。公司LB-QYZD3型产品与山东省科学院自动化研究所联合研发。因其体积小、重量轻、作业能力强，可自由进出市内窄巷、胡同，农家大门、小院，矿下、隧道、丛林等狭小空间，也可通过货运电梯运至室内、楼顶进行起重作业，还可以用直升飞机运送到偏远地区使用，受到国内外客商的广泛关注。起重机器人小视频4/18/2020212018人工智能创新峰会四、鲁班机械科技的产品和相关研究3、鲁班2号光伏电站清洗维护机器人本产品采用增压柴油发动机做动力，履带式工程底盘承载并行走。通过清扫、吸尘、喷雾等多种方式清除沙尘。具备巡航作业、三级清洗、四级调平、节能节水、北斗定位、远程控制及故障诊断等功能，可适应缺水干旱、多风沙、非公路条件下的大型光伏电站多种维护清洗作业。同比可节水90%以上，单台套每个工作日清洗效率可达5MW,替代24名以上人工作业。产品多项技术填补国际、国内空白，达到国际领先水平。视频1分钟光伏清洗机小视频4/18/2020222018人工智能创新峰会四、鲁班机械科技的产品和相关研究4、鲁班4号破拆机器人：用于高危环境下具有精细化作业能力的高科技装备。通过无线或有线遥控，使操作者在远距离完成高危环境下的破拆救援作业。通过快捷换装破碎锤、破碎钳、铲斗等执行