“反恐爬壁機(jī)器人”到底如何爬壁?

自從美國(guó)9·11恐怖事件之后,國(guó)際反恐的呼聲一浪高過(guò)一浪,而恐怖分子的活動(dòng)還在繼續(xù),各國(guó)針對(duì)反恐的高科技研究還在深入。近日,一種專(zhuān)門(mén)應(yīng)用于反恐領(lǐng)域的“爬壁機(jī)器人”在哈爾濱工業(yè)大學(xué)誕生。由哈工大承擔(dān)的“面向反恐偵查的微聲爬壁機(jī)器人的研究”課題日前在北京通過(guò)驗(yàn)收。從而誕生了一種專(zhuān)門(mén)應(yīng)用于反恐偵查領(lǐng)域的“爬壁機(jī)器人”。

許多人都不清楚,也都想知道,這個(gè)爬壁機(jī)器人長(zhǎng)得什么樣?到底怎么爬壁?它爬壁的過(guò)程是什么樣的?它有多快的速度?它受不受天氣的干擾?它對(duì)墻壁有什么要求?它還在哪些方面需要改進(jìn)?它除了在反恐方面有用外還可以用來(lái)做什么?

圖：由日本Hokaido tech college 研發(fā)的爬墻機(jī)器人（僅供參考）
帶著這些疑問(wèn),記者采訪(fǎng)了課題負(fù)責(zé)人李滿(mǎn)天博士,也有幸目睹了這個(gè)新玩意一展爬墻風(fēng)采時(shí)拍下的視頻。但,遺憾的是,實(shí)物去了北京,沒(méi)能一飽眼福。

爬壁機(jī)器人

走進(jìn)哈爾濱工業(yè)大學(xué)的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室,研究人員打開(kāi)了電腦,屏幕上播出了一組畫(huà)面。一個(gè)幾乎每棟樓上都可以看到的普普通通的空調(diào)外掛機(jī)出現(xiàn)在畫(huà)面中,研究人員指著“空調(diào)外掛機(jī)”告訴記者,這個(gè)就是我們研制的反恐爬壁機(jī)器人。

新鮮、好奇,有些不可思議。

許多人了解到的機(jī)器人大多都是具有人的形狀,而這個(gè)機(jī)器人為什么要做成這樣一個(gè)“很不像”普通人眼里的機(jī)器人樣呢?細(xì)看,在它的一邊,有一只伸出的“手臂”,手里還拿著一個(gè)“對(duì)講機(jī)”。李博士介紹,這個(gè)機(jī)器人是仿空調(diào)外掛機(jī)制作的,為了在反恐偵查過(guò)程中,便于偽裝,它的手臂可以攜帶攝像頭、武器模塊、遙控裝置等,它的大小和空調(diào)外掛機(jī)相當(dāng),是320MM×280MM×150MM的長(zhǎng)方體。這種爬壁機(jī)器人采用負(fù)壓吸附、單吸盤(pán)、四輪移動(dòng)結(jié)構(gòu)方式,具有移動(dòng)快、吸附可靠、適應(yīng)多種墻壁表面、噪聲低(70分貝)、結(jié)構(gòu)緊湊、控制方便靈活等特點(diǎn)。

七大疑問(wèn)——

怎么在陡峭的壁上吸附?

一個(gè)類(lèi)似空調(diào)外掛機(jī)的東西怎么爬壁呢?它利用了什么原理呢?李博士介紹說(shuō),爬壁機(jī)器人利用負(fù)壓發(fā)生器和負(fù)壓槍來(lái)實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程。負(fù)壓發(fā)生器設(shè)有多個(gè)單吸盤(pán),通過(guò)排氣來(lái)實(shí)現(xiàn)吸盤(pán)的吸附,在排出的氣量大于進(jìn)氣量時(shí),就會(huì)形成負(fù)壓,外面的大氣壓就會(huì)很自然地把機(jī)器人擠壓到墻壁上。然而,這還不能使其完全吸附,同時(shí)還要配上耐磨,彈性好的材料作為密封性的保證,才能使它在墻壁上完全吸附。

怎么爬行?怎么轉(zhuǎn)彎?

怎么爬行是爬壁機(jī)器人必須做到的一項(xiàng)份內(nèi)之事,在它的底部有兩組輪,用來(lái)移動(dòng)和轉(zhuǎn)彎。在需要轉(zhuǎn)彎時(shí),它靠調(diào)整兩組輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度來(lái)改變方向。例如,它在向上爬的過(guò)程中,需要向左轉(zhuǎn)來(lái)改變自己前進(jìn)的方向,就讓右邊的一組輪子轉(zhuǎn)動(dòng)快點(diǎn),左面的一組輪子相對(duì)速度放慢,這樣就很容易改變方向了。

對(duì)墻壁面有什么要求?

我國(guó)樓宇的墻壁面,有70%采用了瓷磚貼、石灰粉刷、水泥粉刷、紅磚墻面四種形式。前三種墻面對(duì)爬壁機(jī)器人來(lái)說(shuō),只是小菜一碟,平整光滑的表面利于吸附和爬行。唯獨(dú)紅磚墻面,它需要認(rèn)真對(duì)待,表面粗糙、凹凸不平、磚與磚之間空隙大等特點(diǎn)都對(duì)它是一個(gè)挑戰(zhàn),嚴(yán)重影響它的吸附能力。

天氣情況對(duì)它爬壁有什么影響?

不知道大家注意沒(méi)注意,當(dāng)天氣變冷,我們的手機(jī)在受冷的情況下會(huì)變得反應(yīng)遲鈍。人們或許會(huì)擔(dān)心,爬壁機(jī)器人是不是也有同樣的弊病?“不會(huì),機(jī)器人是在哈爾濱研制,在零下27攝氏度的情況下我們做過(guò)試驗(yàn),一點(diǎn)也不影響它的吸附能力和爬壁速度?！崩畈┦孔孕诺卣f(shuō)。然而,他也指出,在雨天若墻壁上有微小水流,會(huì)對(duì)爬壁機(jī)器人有影響,打濕它的吸聲棉,增大了負(fù)載,并影響了噪音,在反恐斗爭(zhēng)中容易暴露目標(biāo)。

它的速度有多快?負(fù)載量有多大?怎么偵查?

在反恐斗爭(zhēng)中,時(shí)間就是生命,因此,無(wú)論是從偵查情況還是做出決定都要在很短的時(shí)間里完成。據(jù)李滿(mǎn)天博士介紹,爬壁機(jī)器人每分鐘可以爬到10米以上的地方,相當(dāng)于三層樓的高度。如果犯罪分子在一棟樓的20層某個(gè)房間作案,那么它就能在6分鐘左右到達(dá)最佳的偵察位置。同時(shí),它在爬樓的過(guò)程中負(fù)載量在2.5公斤到3公斤,完全可以攜帶武器模塊,在危機(jī)時(shí)進(jìn)行攻擊。以反樓宇內(nèi)人質(zhì)劫持為例,犯罪分子隱藏在房間里,外面的反恐人員很難了解到房間內(nèi)部的情況。這時(shí),反恐人員可以為反恐爬壁機(jī)器人配備偵查設(shè)備,利用遙控裝置控制其悄無(wú)聲息地沿壁面爬到便于偵查的位置。爬壁機(jī)器人把用攝像機(jī)拍攝到的房間內(nèi)部的圖像,通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸裝置實(shí)時(shí)傳到幾百米外的終端,為反恐人員判斷形勢(shì)、做出決斷提供現(xiàn)場(chǎng)依據(jù)。

除在反恐偵查領(lǐng)域有用外還可以用在什么地方?

據(jù)李博士介紹,除去這一領(lǐng)域,它的用途相當(dāng)廣泛,在多個(gè)行業(yè)都有涉獵。例如在核工業(yè)領(lǐng)域,對(duì)核廢液儲(chǔ)罐進(jìn)行視覺(jué)檢查、測(cè)厚及焊縫探傷等。在石化企業(yè)對(duì)圓柱形大罐或球形罐的內(nèi)外壁面進(jìn)行檢查或噴砂除銹、噴漆防腐。在建筑行業(yè)噴涂巨型墻面、安裝瓷磚、壁面清洗、擦玻璃等。還可用于消防部門(mén)傳遞救援物資,進(jìn)行救援工作。

還需要在哪些方面改進(jìn)?

在談到這一問(wèn)題時(shí),李博士表示,目前,它缺少翻越障礙的本領(lǐng)。它只僅僅局限在平整的墻面上爬行,如果墻壁之間有大的斷裂,它只能敗北,停止前進(jìn)。為此,他們打算給它再做進(jìn)一步改進(jìn),讓它多出幾個(gè)關(guān)節(jié),可以更好地適應(yīng)各種墻壁,同時(shí)具有翻越障礙的能力 。

以下視頻并不是本文討論的爬壁機(jī)器人，但是也是利用負(fù)壓吸盤(pán)，所以也非常具有代表性。