【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，華中科技大學(xué)丁烈云院士團(tuán)隊(duì)在中國(guó)工程院院刊主刊Engineering(影響因子10.1)上發(fā)表了題為Construction Robotics in Extreme Environments: From Earth to Space(極端環(huán)境建造機(jī)器人：從地球到太空)綜述論文。土木與水利工程學(xué)院尤軻博士為本文第一作者，丁烈云院士、周誠(chéng)教授為共同通訊作者。
 

　　當(dāng)前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革深入發(fā)展。科學(xué)研究向極宏觀拓展、向極微觀深入、向極端條件邁進(jìn)、向極綜合交叉發(fā)力，成為當(dāng)今世界科技前沿的發(fā)展趨勢(shì)。隨著深空、深海、深地探測(cè)、綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展等國(guó)家戰(zhàn)略的實(shí)施，我國(guó)在極端環(huán)境建造領(lǐng)域面臨一系列新的科學(xué)技術(shù)難題。其中，極端環(huán)境建造機(jī)器人技術(shù)因能滿足高危險(xiǎn)性作業(yè)、高重復(fù)性勞動(dòng)和高精度操作需要，同時(shí)提高建造效率和安全性，被世界各國(guó)機(jī)器人戰(zhàn)略列為重點(diǎn)發(fā)展方向。
 

　　極端環(huán)境建造機(jī)器人是指能夠在各種極端環(huán)境中無人/自主執(zhí)行復(fù)雜工程建造任務(wù)的機(jī)器人，包括危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境，如工程爆破作業(yè)、工程拆除作業(yè)、災(zāi)后救援作業(yè)和受限空間作業(yè)等。極端環(huán)境包括污染有害環(huán)境如粉塵污染環(huán)境、固廢污染環(huán)境和核污染環(huán)境等，惡劣自然環(huán)境如深地、深海、深空為代表的“三深”極端環(huán)境等。面向極端環(huán)境的建造機(jī)器人關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)挑戰(zhàn)是什么，如何實(shí)現(xiàn)極端環(huán)境下建造機(jī)器人的靈巧本體機(jī)構(gòu)、實(shí)時(shí)環(huán)境感知、自主運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和智能決策控制，受到了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注與討論，已成為智能建造和智能機(jī)器人交叉領(lǐng)域的研究前沿。
 

極端環(huán)境建造機(jī)器人的典型應(yīng)用與關(guān)鍵技術(shù)
 

　　團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)梳理與總結(jié)了從地球到太空極端環(huán)境中的建造機(jī)器人關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)及研究進(jìn)展，分析了極端環(huán)境建造機(jī)器人面臨的危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境、污染有害環(huán)境、“三深”極端環(huán)境等典型應(yīng)用場(chǎng)景，闡明了極端環(huán)境建造機(jī)器人四大關(guān)鍵技術(shù)性能，即本體機(jī)構(gòu)、環(huán)境感知、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和決策控制等；重點(diǎn)凝練了目前極端環(huán)境建造機(jī)器人面臨的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)挑戰(zhàn)，包括如何在非結(jié)構(gòu)化、欠觀測(cè)手段、多目標(biāo)約束等條件下確保機(jī)器人作業(yè)的有效性、安全性和可靠性；展望了在從地球到太空的多種極端環(huán)境中建造機(jī)器人的未來研究方向，包括仿生機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，多模態(tài)數(shù)據(jù)融合、自主運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、智能控制決策等，提出了智能建造和智能機(jī)器人交叉領(lǐng)域的前沿發(fā)展趨勢(shì)。
 

　　該工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2023YFB3711300, 2021YFF0500300)、中國(guó)工程院戰(zhàn)略研究與咨詢項(xiàng)目(2023-XZ-90, 2023-JB-09-10)，國(guó)家自然科學(xué)基金(72171092, 71821001)和湖北省自然科學(xué)基金杰青項(xiàng)目(2021CFA091)的支持。