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那些与冬奥相关的黑科技丨会变身的水下变结构机器人
文章来源:沈阳自动化研究所    发布时间:2022-02-17

  2月2日,奥运史上首次由两名机器人“火炬手”完成水下传递!在北京冬奥公园莲石湖下,水陆两栖机器人与水下变结构机器人完成了精彩的火炬接力。由国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项支持,中国科学院沈阳自动化研究所牵头开展了“多机器人跨域冬奥火炬传递”项目,此次机器人水下接力就是其中一项。

  在冰面下,水下变结构机器人游向下潜而来的水陆两栖机器人,又稳又准地对接了机器人小伙伴“手”中的火炬。随后,水下变结构机器人依靠自身高精度的冰下组合导航定位系统,精准地游至洞口,如芙蓉出水一般浮出水面,将奥运圣火传递给了下一棒火炬手。燃烧着的圣火点燃奥运的激情,机器人的水下接力也成为北京冬奥火炬传递的亮点。

  这就是水下变结构机器人,一个会“变身”的机器人,通过本体可变形的设计,它既能高效航行,又能稳定作业。想要快速航行时,机器人就把机械臂与火炬藏在身体里,外形呈现为优美的流线型(图1),这样可以保证高效航行模式下的水动力性能。想要传递火炬时,机器人就利用升降机构实现载体上下分离(图2),完成“变身”,从而增大机器人的稳心高。再切换到稳定作业模式,机器人伸出握着火炬的七功能灵巧机械臂(图3),此时的机器人可以小范围机动和悬停作业,来完成水下火炬传递。

  机器人与机器人之间水下火炬传递既是亮点,也是难点。水下变结构机器人需要在水下主动动态对接另一台机器人,这就对控制能力和精度提出了挑战。科研团队历时9个月的集智攻关,突破了复杂流场扰动的水下动态对准、机器人-机械臂厘米级精准作业、冰下高精度定位导引等关键技术,保证了水下变结构机器人这一浮动平台,在野外复杂流场扰动条件下,控制机械臂手持火炬,达到并持续保持在末端厘米级的对接精度,从而顺利完成火炬传递任务。

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