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大型救援机器人在雅安地震现场实施抢险救援工作总结报告

 

大型救援机器人

在雅安地震现场实施抢险救援工作总结报告

暨国家十二五科技支撑计划项目研制工作汇报

 


项目计划名称:国家科技支撑计划

 

 

项目组织单位:江苏省科技厅

项目承担单位:江苏秒速赛车规律机械股份有限公司

人:陈利明

 

二〇一三年五月一

 

 

近几年来,我国的重大自然灾害接连不断,从南方雪灾、汶川大 地震、曲舟泥石流到此次雅安大 地震等,均给人民生命财产造成了巨大伤害,也使国家经济受到了重大损失。

        除此之外,我国的重大工业事故、重大交通事故每年所造成的生命及财产损失也是触目惊心的。对此,如何做好我国的应急救援事业,包括针对未来核事故和战争的应急救援,已是摆在党和政府面前的一项严峻任务,这项任务迫在眉睫。

为此,科技部将大型系列化救援机器人研制项目适时的列入到国家十二五科技支撑计划重点项目予以扶持,特别是在产品研制过程中,科技部及江苏省科技厅有关领导均给予了热情指导和关心,在很大程度上增强了我们项目产学研各方及科研人员,对这项复杂工程必胜的信心和勇气。对此,我们项目研制合作的七家单位表示衷心的感谢,同时,也对该项目未来的系列化、产业化和促进我国应急救援事业的发展,充满了责任感、荣誉感和必胜的信心。

这次救援机器人赴雅安地震灾区抢险救援所发挥的威力,受到了国务院领导的高度赞扬,也成为本次救援的热点新闻,被国内外各界人士热心称之为麻辣小龙虾。同时,我们通过实战获得了最宝贵的第一手经验和信息。为了进一步做好产品成果应用和技术改进以及经验和资源共享工作,特编制本项工作总结汇报,谨供上级领导部门及有关各方作为参考。

再次对各级领导及有关各方所给予的关心和支持,表示衷心的感谢!

 



                                                                                                                 国家科技支撑计划大型救援机器人研制项目总体工作组

 

 

                                                                                                                                                                                      

                                                                                                                                                          201353

 


 

一、项目基本情况简介

项目类别:国家科技支撑计划

项目编号:2011BAF04B00

项目名称:双动力智能型双臂手系列化救援工程机械产品研制

项目组织单位:江苏省科技厅

课题编号:2011BAF04B01

项目承担单位:江苏秒速赛车规律机械股份有限公司

项目负责人:陈利明

课题起止时间:201111日——20131231

 

二 、项目研制情况简介

1、项目产品目标功能定位:大型系列抢险救援机器人及不低于10项特殊作业功能。

2、项目产品用途及市场定位:

  2.1 满足各种重大自然灾害抢险救援需要;

  2.2 满足各种重大工业事故抢险救援需要;

  2.3 满足各种重大交通事故抢险救援需要;

  2.4 满足核事故抢险救援需要;

  2.5 满足未来战争灾害抢险救援需要;

3、项目产品作业功能介绍:

  3.1 双臂、双手协调作业功能

  3.2 油、电双动力切换驱动作业功能

  3.3 轮履复合切换行驶功能

  3.4 平衡摇臂轮驱动或寄借桥轮式转换驱动行驶功能

  3.5 遥***作控制双臂手作业功能

  3.6 机械手替换后实现剪切、破碎、切割、扩张、抓取等10种作业功能

  3.7 机械手快速替换功能

  3.8 液压动力输出及双稳分配(驱动体外液压工具或发电设备)功能

   3.9 生命探测功能

  3.10 图像传输功能

  3.11 故障自诊断功能

  3.12 司机室可升降功能

 

4、项目产品系列(小型、中型、大型初级及典型样机各三台)规格型号及主要技术性能参数表:

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5、项目产学研合作单位及管理模式:

  5.1项目合作单位及任务分工:

     浙江大学(液压及控制系统设计);

     北京航空航天大学(双臂手腕、快换、属具库及智能化设计)

     大连理工大学(双臂手及机体结构设计)

     西北工业大学(轮履复合式底盘设计)

     机械科学研究总院(机器人仿真设计)

     山河智能集团有限公司(电液控制及自动化设计)

  5.2项目合作及管理模式:

 以产学研合作联盟形式、专门制定了项目研制工作目标、流程、分工、考核及奖惩管理办法,并以责、权、利挂钩实施责任考核的模式,由项目承担单位与合作各家签订了项目合作协议,并在协议中除明确了任务分工及经费分配办法外,还明确了在项目形成产业化后,每年项目承担单位从产品销售收入中,另按1.5%提取各家利益分红的长期合作利益分配机制,以便使各家合作单位不仅按分工研制出样机,还将重点关心项目尽快实现产业化目的。

6、项目专家委员会主要成员组成

   6.1、项目专家委员会主任委员:中国工程院王天然院士。

   6.2、专家委员会副主任委员:中国科学院闻邦椿院士、北京航空航天大学王天苗教授、西北工业大学副校长王润孝教授。

   6.3、专家委员会委员:浙江大学杨华勇教授、山河智能董事长何清华教授、中国自动化学会机器人专业委员会秘书长柳成林先生、民政部紧急救援技术研究院院长何仲琦先生、科技部高技术研究发展中心国家863先进制造办公室主任刘进长先生,中国地震搜救中心总工程师曲国胜先生等十二位专家。

7、王天然院士在救援机器人模拟救援现场考察、指导项目研制工作

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 、首台项目产品(样机)外观及主要功能介绍

项目首台产品是三台典型样机试制任务中规格最小,但结构及功能要求却是较为复杂的一台产品。该产品与201212月份研制下线,2013年元月16-17日组织了项目中期检查及第一台样机评审、验收(央视十套科技频道《我爱发明》栏目于38日、45日及雅安地震后连续进行了上下集报道)。其主要作业功能及主要技术参数如下:

1.世界首台最大的救援机器人产品外观图示

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2.主要作业功能及技术参数介绍

   2.1轮、履两用驱动行驶机构,实现了 救援机器人进的去、稳的住作业功能

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四 、项目首台产品投入雅安地震现场救援作业情况介绍

    2013年4月20日,四川雅安发生7.0级强烈地震时,该台救援机器人正在车间内做机构改进“手术”。公司董事长、救援机器人研制项目负责人陈利明马上组织召开公司高层领导会议,讨论制定秒速赛车救援机器人前往灾区实施抢险救援工作。

    会议上虽然讨论认为该台救援机器人技术及可靠性尚不完善,整机仍在调试及改进中。但灾情便是救援出击的命令!董事长陈利明当即下达组织成立“秒速赛车机器人救援队”指令,并亲自兼任队长,布置了公司各有关部门由董事长统一协调指挥,下令连夜将已经拆解进行优化改进的首台救援机器人重新组装起来,并于21日上午进行了简单的调试之后,马上组织装车及编队(救援队一行10人,车辆及救援设备共4台,包括运送救援机器人平板运输车一辆,随行工具车一辆,通讯联络指挥车一辆),于下午5时在江苏省新沂市列队出发,赶往2000公里外的四川芦山县。

    机器人救援远征队工作情况如下:

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五、救援工作总结

1.1产品优点

a、轮履两用型底盘虽然增加了设备的设计、制造复杂系数和自重,但非常适应救援现场频繁的转场和快速的流动作业。如果单是轮胎式底盘便上不了废墟,单是履带式底盘又上不了公路快速转场作业。 该项设计功能对应急救援作业中“进的去、稳的住”目标功能来说,是非常必要的; b、双臂双手及多关节的协调作业功能,对实现救援现场“拿的起、分的开”过程中的精细化作业,是至关重要的,其作业功能及作业效果,是任何单臂工程机械所无法比拟的; c、驾驶室控制升降动作,也是实施救援过程中的一项重要功能。其在作业中升高后,不仅扩大了作业视角范围,更在拆危作业中提高了防砸、避碰的安全系数; d、多自由度的腕部机构及快换机构功能,对于现场实施精细化、无死角的剥离、分解和快速更换不同的作业属具是非常重要的; e、对于救援机器人的关键作业功能,是体现在具有多规格、多功能及多自由度的双手上,其对于设计、制造和应用都是非常重要的组成部分; f、救援机器人有高端的自动化、智能化是重要的,但不是必须的。在面对极其复杂的救援现场和作业对象中,根本没有像生产线上的工业机器人一样,具有完全重复一致的作业动作和运行轨迹,要设计出一套可适应现场救援的智能化功能装置,需要一个漫长的实践过程,急于求成和过分追求都是没有现实意义的。而真正有现实意义的是如何提升产品机构质量及整体的作业可靠性; g、“大、再大一些,越大越好!”是救援作业现场所有人员,对救援机器人作业能力的一个共同感受。所有参与救援、渴望被救援的人,恨不能将被震塌的房顶一把就拿开,深感任何重复的动作都是浪费时间,而时间就是生命! 运时嫌大、用时嫌小,是我们救援队所有技术人员、驾驶人员、施救人员和指挥人员的最深刻的共同感受; h、在救援现场,本大型救援机器人就象一艘航母,救援过程中应为它配备的手动液压工具、支撑杆架以及工具库和发电、照明、通讯等附属设备、设施,并形成可人机联合的、可持续性的、相关联的救援作业能力和条件,是非常必要的; i、救援机器人的无线遥控作业功能非常必要。因为在司机室内或是夜间进行准确、安全的驾驶非常困难,而离开司机室,走进被施救现场或作业对象附近,采用遥控驾驶,则非常方便、准确、安全; j、芦山倒塌的绝大多数是一家一户的民房,非常适应本救援机器人实施精细化救援作业。此次通过现场实施及参与救援作业,对今后总结形成一套科学、规范、高效和安全的机器人救援作业驾驶规范、方法、制度和标准,是非常必要和有意义的。 1.2问题和不足  a、该台全世界最大的救援机器人的作业能力仍然偏小,施救过程中存在重的拿不动,远的够不着问题;  b、长途跋涉、远征救援根本解决不了应急问题。从出发地江苏新沂到地震中心芦山县龙门乡的路程为2100公里,途中虽然基本上为全程高速,但进入山区后,坡陡弯急,大型运输车辆平均时速不到50公里,只是在路上行驶便耗去40个小时,再加上出发前的各项准备工作,到达后办理各项手续,到达现场后72小时的黄金救援时间已过;  c、地震发生后,各地政府缺乏令行政通的统一应急预案,在救援车辆通过高速公路收费站时,有的积极配合免费放行,有的却说没有接到通知,耽误了宝贵的时间,而对于应急救援来说,时间就是生命! d、该台救援机器人为样机试制阶段,尚未经过型式检测及可靠试验便匆匆上阵进入实战状态,在四天的救援作业过程中,出现过两次故障,在检修和换件过程中,合计耽误了近三个小时救援时间,其部件质量及整体的可靠性尚没有保证。特别是一些重要的,关键的部件因国外公司不愿提供,由于研发资金太紧缺,采购周期太长,供货条件太苛刻以及价格高的离谱,只好先以国产件临时替代,样机质量可靠性还有待于改进和提高。     

六、雅安地震灾情、民情感受 1、万幸,人员伤亡占人口比例为极少数   本救援队通过在雅安、芦山、龙门乡及隆兴村四级区域(即地、县、乡、村)过程中发现,此次地震的中心偏离城区,且发生在春季的,多数人不在房屋内,即使在普通民房内的人员,多数也能及时逃离出危境(如果地震发生在夜间或冬季,人员伤亡数将会大增),所幸造成的人员伤亡还是占极少数的; 2、重大财产损失是老百姓房屋及城市建筑物   从芦山县城的灾情看,完全倒塌的民房约为5%,但受损的建筑物约占70%,其中必须拆除的约为40%,只有25%左右的建筑物受损不大。而从地震中心的龙门乡隆兴村、隆兴场两个村民居住区来看,完全倒塌的民房约占10%、摇摇欲坠的占20%、严重损坏必须拆除的约占50%,经过加固可继续居住的约为20%。农民一辈子或几辈子形成的主要房屋财产,瞬间化为乌有,变成了一片废墟。看着灾民茫然绝望的神情,实在让我们心痛神伤。    灾区重建工程量大面广,对于偏远落后的山区市县政府来说,确实是任重而道远,也需要社会及政府给予关注和支持 3、纯朴、善良的灾区人民    几天紧张的救援工作中,免不了与受灾群众的接触,他们虽然都渴望我们救援机器人能帮助他们解救出被掩埋的财产,但在与我们协商的过程中,虽然眼神中充满了乞求、渴望,但语气确显得非常客气及小心翼翼。    然而,对于灾民的渴求,我们确实难以一一满足。因为,同样的救援工作量,施救一般的财产(衣物、粮食等),确实比救人的成本大的多,而且也易产生惰性。对此,我们心里感到悲哀和惭愧。因为这种悲哀和惭愧来自于我们的价值观。这就是当我们在转移救援场地时,我们为没有时间、没有必要对给予我们提供生活方便的几户灾民实施救援而内疚,所以队员们自发地捐出几千块钱给他们时,便受到了他们诚惶诚恐的感谢。特别对我们生活照顾较多的一家夫妇二人,诚恳而坚决地谢绝了我们的捐助。理由一是他们家受灾并不严重;二是得知我们从江苏遥遥数千里赶来为灾区救援,让他们很感动并感到对我们很亏欠;三是他们可以自食其力实现自救。当他们说出最终的谢绝理由时,更让我们汗颜、惭愧:那就是他们其实并没有什么值钱财产需要我们施救,而只是感觉到如果这台特别震撼的机器人能为他们家施救,会让他们非常自豪、有面子!     善良、纯朴的雅安人民,是他们让我们即感到惭愧,也感到了荣耀和责任重大。     谢谢雅安人民给予我们精神财富!我们祝福他们、怀念他们!

七、有关工作建议 1、建议国家加大对应用救援技术研发、装备制造投入及储备    除了战争以外,各种重大自然灾害和重大事故,便是国家和人民面临的最大威胁,它所给国家和人民生命财产所造成的灾难和损失是巨大的、突然的,且没有任何沟通、协商、谈判的余地。    因此,建议国家能向对待战争、对待敌人一样、提高重大自然灾害及重大事故的防御及对抗能力,努力加大对我国应急救援技术研发和装备制造投入,从资金、资源和政策等方面给予有力支持。我们在国防武器开支方面,有巨大的投入预算,我们在国防应急救援装备的投资方面,也应该有一定比例的投入预算。因为和平年代国家面临最大的敌人,就是各种自然灾害及重大事故。 2、从国家层面推广大型救援机器人的普及和应用     应急救援工作的核心,是体现在“应急”和“救援”两个方面。在此方面,只有先解决“应急”问题,才能为“救援”提供时间保障,因为在应急救援过程中,时间便是生命。因此,建议国家和地方政府将“应急”作为一个常态化的能力和资源进行储备,保证“应急”时“一拉就响”才能实现“救援”的目的。而不能像我们此次机器人救援远征队一样,从出发前做准备工作,到跑完2000多公里路程,再到当地各个部门办理进入手续,72小时的黄金救援时间已经是尾声了,以致救援使命变成了拆迁工作。长此以往,既做不到“应急”,也实现不了“救援”的目的。所以,呼吁国家及各级政府,应像普及消防车一样。     国家、省、地、县四级引导各级消防部门,逐步普及大型救援机器人的配备,从而真正实现“应急救援,一拉就响”的战略目的。同时也郑重建议,将现在的“消防队”名称改为“应急救援队”将各级消防部门的使命,从“消防”转移到各种“应急救援”方面来,此举具有重大的战略意义和现实意义。因为,国家的消防部门是最健全、最具“应急”功能的部门。如通过加强配备和职能完善,最符合“应急救援”战略需要。 3、建议国家进一步加强、完善应急救援体系建设    建议国家建立起一套“小灾、小事故,由当地应急救援队伍(消防部门)负责救援;中灾、中事故,由当地及临近市、县救援队伍联合民间力量实施救援;大灾及特大事故由驻军部队组成与公安武警、消防部门和地方政府以及民间救援力量相结合的应急救援体系。突现有组织、有分工、有合作地开展规范的、高效有序的应急救援工作,从而努力克服目前普遍存在杂乱、低效、各自为战,实际救助人员少,看景、观场人员多的不利现象。 4、建议国家加强应急救援先进装备制造基地建设及产品储备    建议国家及地方政府将应急救援事业纳入日常工作管理及经费预算,引进技术、购置装备,将平时培训、演练工作等,作为一项长效的制度来抓,任务来做,做到平时多流汗,灾时少流泪、少流血。把提前防范各种重大自然灾害、重大工业及交通事故当做防范敌国、敌人一样常抓不懈,从而逐步形成一项基本国策,以减少各种自然灾害及重大事故所造成国家及人民生命财产巨大损失。    以上建议为有感而发,不正之出,请各级领导、各界专家及朋友给予批评指正,并致以衷心的感谢!    

 建议人:江苏秒速赛车规律机械股份有限公司董事长、国家大型救援机器人研制项目负责人  


                                                           陈利明                                                                                                                                     


                                                                                         2013.05.04




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