大型救援機器人

在雅安地震現(xiàn)場實施搶險救援工作總結(jié)報告

暨國家“十二五”科技支撐計劃項目研制工作匯報

項目計劃名稱：國家科技支撐計劃

項目組織單位：江蘇省科技廳

項目承擔(dān)單位：江蘇八達重工機械股份有限公司

項 目 負(fù) 責(zé) 人：陳利明

二〇一三年五月一

前 言

近幾年來，我國的重大自然災(zāi)害接連不斷，從南方雪災(zāi)、汶川大 地震、曲舟泥石流到此次雅安大 地震等，均給人民生命財產(chǎn)造成了巨大傷害，也使國家經(jīng)濟受到了重大損失。

        除此之外，我國的重大工業(yè)事故、重大交通事故每年所造成的生命及財產(chǎn)損失也是觸目驚心的。對此，如何做好我國的應(yīng)急救援事業(yè)，包括針對未來核事故和戰(zhàn)爭的應(yīng)急救援，已是擺在黨和政府面前的一項嚴(yán)峻任務(wù)，這項任務(wù)迫在眉睫。

為此，科技部將“大型系列化救援機器人研制”項目適時的列入到國家十二五科技支撐計劃重點項目予以扶持，特別是在產(chǎn)品研制過程中，科技部及江蘇省科技廳有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)均給予了熱情指導(dǎo)和關(guān)心，在很大程度上增強了我們項目產(chǎn)學(xué)研各方及科研人員，對這項復(fù)雜工程必勝的信心和勇氣。對此，我們項目研制合作的七家單位表示衷心的感謝，同時，也對該項目未來的系列化、產(chǎn)業(yè)化和促進我國應(yīng)急救援事業(yè)的發(fā)展，充滿了責(zé)任感、榮譽感和必勝的信心。

這次救援機器人赴雅安地震災(zāi)區(qū)搶險救援所發(fā)揮的威力，受到了國務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)的高度贊揚，也成為本次救援的熱點新聞，被國內(nèi)外各界人士熱心稱之為“麻辣小龍蝦”。同時，我們通過實戰(zhàn)獲得了最寶貴的第一手經(jīng)驗和信息。為了進一步做好產(chǎn)品成果應(yīng)用和技術(shù)改進以及經(jīng)驗和資源共享工作，特編制本項工作總結(jié)匯報，謹(jǐn)供上級領(lǐng)導(dǎo)部門及有關(guān)各方作為參考。

再次對各級領(lǐng)導(dǎo)及有關(guān)各方所給予的關(guān)心和支持，表示衷心的感謝！

                                                                                                                 國家科技支撐計劃—大型救援機器人研制項目總體工作組

                                                                                                                                                          2013年5月3日

一、項目基本情況簡介

項目類別：國家科技支撐計劃

項目編號：2011BAF04B00

項目名稱：雙動力智能型雙臂手系列化救援工程機械產(chǎn)品研制

項目組織單位：江蘇省科技廳

課題編號：2011BAF04B01

項目承擔(dān)單位：江蘇八達重工機械股份有限公司

項目負(fù)責(zé)人：陳利明

課題起止時間：2011年1月1日——2013年12月31日

二 、項目研制情況簡介

1、項目產(chǎn)品目標(biāo)功能定位：大型系列搶險救援機器人及不低于10項特殊作業(yè)功能。

2、項目產(chǎn)品用途及市場定位：

  2.1 滿足各種重大自然災(zāi)害搶險救援需要；

  2.2 滿足各種重大工業(yè)事故搶險救援需要；

  2.3 滿足各種重大交通事故搶險救援需要；

  2.4 滿足核事故搶險救援需要；

  2.5 滿足未來戰(zhàn)爭災(zāi)害搶險救援需要；

3、項目產(chǎn)品作業(yè)功能介紹：

  3.1 雙臂、雙手協(xié)調(diào)作業(yè)功能

  3.2 油、電雙動力切換驅(qū)動作業(yè)功能

  3.3 輪履復(fù)合切換行駛功能

  3.4 平衡搖臂輪驅(qū)動或寄借橋輪式轉(zhuǎn)換驅(qū)動行駛功能

  3.5 遙***作控制雙臂手作業(yè)功能

  3.6 機械手替換后實現(xiàn)剪切、破碎、切割、擴張、抓取等10種作業(yè)功能

  3.7 機械手快速替換功能

  3.8 液壓動力輸出及雙穩(wěn)分配（驅(qū)動體外液壓工具或發(fā)電設(shè)備）功能

   3.9 生命探測功能

  3.10 圖像傳輸功能

  3.11 故障自診斷功能

  3.12 司機室可升降功能

4、項目產(chǎn)品系列（小型、中型、大型初級及典型樣機各三臺）規(guī)格型號及主要技術(shù)性能參數(shù)表：

5、項目產(chǎn)學(xué)研合作單位及管理模式：

  5.1項目合作單位及任務(wù)分工：

     浙江大學(xué)（液壓及控制系統(tǒng)設(shè)計）；

     北京航空航天大學(xué)（雙臂手腕、快換、屬具庫及智能化設(shè)計）

     大連理工大學(xué)（雙臂手及機體結(jié)構(gòu)設(shè)計）

     西北工業(yè)大學(xué)（輪履復(fù)合式底盤設(shè)計）

     機械科學(xué)研究總院（機器人仿真設(shè)計）

     山河智能集團有限公司（電液控制及自動化設(shè)計）

  5.2項目合作及管理模式：

 以產(chǎn)學(xué)研合作聯(lián)盟形式、專門制定了項目研制工作目標(biāo)、流程、分工、考核及獎懲管理辦法，并以責(zé)、權(quán)、利掛鉤實施責(zé)任考核的模式，由項目承擔(dān)單位與合作各家簽訂了項目合作協(xié)議，并在協(xié)議中除明確了任務(wù)分工及經(jīng)費分配辦法外，還明確了在項目形成產(chǎn)業(yè)化后，每年項目承擔(dān)單位從產(chǎn)品銷售收入中，另按1.5%提取各家利益分紅的長期合作利益分配機制，以便使各家合作單位不僅按分工研制出樣機，還將重點關(guān)心項目盡快實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化目的。

6、項目專家委員會主要成員組成

   6.1、項目專家委員會主任委員：中國工程院王天然院士。

   6.2、專家委員會副主任委員：中國科學(xué)院聞邦椿院士、北京航空航天大學(xué)王天苗教授、西北工業(yè)大學(xué)副校長王潤孝教授。

   6.3、專家委員會委員：浙江大學(xué)楊華勇教授、山河智能董事長何清華教授、中國自動化學(xué)會機器人專業(yè)委員會秘書長柳成林先生、民政部緊急救援技術(shù)研究院院長何仲琦先生、科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心國家863先進制造辦公室主任劉進長先生，中國地震搜救中心總工程師曲國勝先生等十二位專家。

7、王天然院士在救援機器人模擬救援現(xiàn)場考察、指導(dǎo)項目研制工作

三 、首臺項目產(chǎn)品（樣機）外觀及主要功能介紹

項目首臺產(chǎn)品是三臺典型樣機試制任務(wù)中規(guī)格最小，但結(jié)構(gòu)及功能要求卻是較為復(fù)雜的一臺產(chǎn)品。該產(chǎn)品與2012年12月份研制下線，2013年元月16-17日組織了項目中期檢查及第一臺樣機評審、驗收（央視十套科技頻道《我愛發(fā)明》欄目于3月8日、4月5日及雅安地震后連續(xù)進行了上下集報道）。其主要作業(yè)功能及主要技術(shù)參數(shù)如下：

1．世界首臺最大的救援機器人產(chǎn)品外觀圖示

2．主要作業(yè)功能及技術(shù)參數(shù)介紹

   2.1輪、履兩用驅(qū)動行駛機構(gòu)，實現(xiàn)了 救援機器人“進的去、穩(wěn)的住”作業(yè)功能

四 、項目首臺產(chǎn)品投入雅安地震現(xiàn)場救援作業(yè)情況介紹

    2013年4月20日，四川雅安發(fā)生7.0級強烈地震時，該臺救援機器人正在車間內(nèi)做機構(gòu)改進“手術(shù)”。公司董事長、救援機器人研制項目負(fù)責(zé)人陳利明馬上組織召開公司高層領(lǐng)導(dǎo)會議，討論制定八達救援機器人前往災(zāi)區(qū)實施搶險救援工作。

    會議上雖然討論認(rèn)為該臺救援機器人技術(shù)及可靠性尚不完善，整機仍在調(diào)試及改進中。但災(zāi)情便是救援出擊的命令！董事長陳利明當(dāng)即下達組織成立“八達機器人救援隊”指令，并親自兼任隊長，布置了公司各有關(guān)部門由董事長統(tǒng)一協(xié)調(diào)指揮，下令連夜將已經(jīng)拆解進行優(yōu)化改進的首臺救援機器人重新組裝起來，并于21日上午進行了簡單的調(diào)試之后，馬上組織裝車及編隊（救援隊一行10人，車輛及救援設(shè)備共4臺，包括運送救援機器人平板運輸車一輛，隨行工具車一輛，通訊聯(lián)絡(luò)指揮車一輛），于下午5時在江蘇省新沂市列隊出發(fā)，趕往2000公里外的四川蘆山縣。

    機器人救援遠(yuǎn)征隊工作情況如下：

五、救援工作總結(jié)

1.1產(chǎn)品優(yōu)點

a、輪履兩用型底盤雖然增加了設(shè)備的設(shè)計、制造復(fù)雜系數(shù)和自重，但非常適應(yīng)救援現(xiàn)場頻繁的轉(zhuǎn)場和快速的流動作業(yè)。如果單是輪胎式底盤便上不了廢墟，單是履帶式底盤又上不了公路快速轉(zhuǎn)場作業(yè)。 該項設(shè)計功能對應(yīng)急救援作業(yè)中“進的去、穩(wěn)的住”目標(biāo)功能來說，是非常必要的； b、雙臂雙手及多關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)作業(yè)功能，對實現(xiàn)救援現(xiàn)場“拿的起、分的開”過程中的精細(xì)化作業(yè)，是至關(guān)重要的，其作業(yè)功能及作業(yè)效果，是任何單臂工程機械所無法比擬的； c、駕駛室控制升降動作，也是實施救援過程中的一項重要功能。其在作業(yè)中升高后，不僅擴大了作業(yè)視角范圍，更在拆危作業(yè)中提高了防砸、避碰的安全系數(shù)； d、多自由度的腕部機構(gòu)及快換機構(gòu)功能，對于現(xiàn)場實施精細(xì)化、無死角的剝離、分解和快速更換不同的作業(yè)屬具是非常重要的； e、對于救援機器人的關(guān)鍵作業(yè)功能，是體現(xiàn)在具有多規(guī)格、多功能及多自由度的雙手上，其對于設(shè)計、制造和應(yīng)用都是非常重要的組成部分； f、救援機器人有高端的自動化、智能化是重要的，但不是必須的。在面對極其復(fù)雜的救援現(xiàn)場和作業(yè)對象中，根本沒有像生產(chǎn)線上的工業(yè)機器人一樣，具有完全重復(fù)一致的作業(yè)動作和運行軌跡，要設(shè)計出一套可適應(yīng)現(xiàn)場救援的智能化功能裝置，需要一個漫長的實踐過程，急于求成和過分追求都是沒有現(xiàn)實意義的。而真正有現(xiàn)實意義的是如何提升產(chǎn)品機構(gòu)質(zhì)量及整體的作業(yè)可靠性； g、“大、再大一些，越大越好！”是救援作業(yè)現(xiàn)場所有人員，對救援機器人作業(yè)能力的一個共同感受。所有參與救援、渴望被救援的人，恨不能將被震塌的房頂一把就拿開，深感任何重復(fù)的動作都是浪費時間，而時間就是生命！ 運時嫌大、用時嫌小，是我們救援隊所有技術(shù)人員、駕駛?cè)藛T、施救人員和指揮人員的最深刻的共同感受； h、在救援現(xiàn)場，本大型救援機器人就象一艘航母，救援過程中應(yīng)為它配備的手動液壓工具、支撐桿架以及工具庫和發(fā)電、照明、通訊等附屬設(shè)備、設(shè)施，并形成可人機聯(lián)合的、可持續(xù)性的、相關(guān)聯(lián)的救援作業(yè)能力和條件，是非常必要的； i、救援機器人的無線遙控作業(yè)功能非常必要。因為在司機室內(nèi)或是夜間進行準(zhǔn)確、安全的駕駛非常困難，而離開司機室，走進被施救現(xiàn)場或作業(yè)對象附近，采用遙控駕駛，則非常方便、準(zhǔn)確、安全； j、蘆山倒塌的絕大多數(shù)是一家一戶的民房，非常適應(yīng)本救援機器人實施精細(xì)化救援作業(yè)。此次通過現(xiàn)場實施及參與救援作業(yè)，對今后總結(jié)形成一套科學(xué)、規(guī)范、高效和安全的機器人救援作業(yè)駕駛規(guī)范、方法、制度和標(biāo)準(zhǔn)，是非常必要和有意義的。 1.2問題和不足  a、該臺全世界最大的救援機器人的作業(yè)能力仍然偏小，施救過程中存在重的拿不動，遠(yuǎn)的夠不著問題；  b、長途跋涉、遠(yuǎn)征救援根本解決不了應(yīng)急問題。從出發(fā)地江蘇新沂到地震中心蘆山縣龍門鄉(xiāng)的路程為2100公里，途中雖然基本上為全程高速，但進入山區(qū)后，坡陡彎急，大型運輸車輛平均時速不到50公里，只是在路上行駛便耗去40個小時，再加上出發(fā)前的各項準(zhǔn)備工作，到達后辦理各項手續(xù)，到達現(xiàn)場后72小時的黃金救援時間已過；  c、地震發(fā)生后，各地政府缺乏令行政通的統(tǒng)一應(yīng)急預(yù)案，在救援車輛通過高速公路收費站時，有的積極配合免費放行，有的卻說沒有接到通知，耽誤了寶貴的時間，而對于應(yīng)急救援來說，時間就是生命！ d、該臺救援機器人為樣機試制階段，尚未經(jīng)過型式檢測及可靠試驗便匆匆上陣進入實戰(zhàn)狀態(tài)，在四天的救援作業(yè)過程中，出現(xiàn)過兩次故障，在檢修和換件過程中，合計耽誤了近三個小時救援時間，其部件質(zhì)量及整體的可靠性尚沒有保證。特別是一些重要的，關(guān)鍵的部件因國外公司不愿提供，由于研發(fā)資金太緊缺，采購周期太長，供貨條件太苛刻以及價格高的離譜，只好先以國產(chǎn)件臨時替代，樣機質(zhì)量可靠性還有待于改進和提高。     

六、雅安地震災(zāi)情、民情感受 1、萬幸，人員傷亡占人口比例為極少數(shù)   本救援隊通過在雅安、蘆山、龍門鄉(xiāng)及隆興村四級區(qū)域（即地、縣、鄉(xiāng)、村）過程中發(fā)現(xiàn)，此次地震的中心偏離城區(qū)，且發(fā)生在春季的，多數(shù)人不在房屋內(nèi)，即使在普通民房內(nèi)的人員，多數(shù)也能及時逃離出危境（如果地震發(fā)生在夜間或冬季，人員傷亡數(shù)將會大增），所幸造成的人員傷亡還是占極少數(shù)的； 2、重大財產(chǎn)損失是老百姓房屋及城市建筑物   從蘆山縣城的災(zāi)情看，完全倒塌的民房約為5%，但受損的建筑物約占70%，其中必須拆除的約為40%，只有25%左右的建筑物受損不大。而從地震中心的龍門鄉(xiāng)隆興村、隆興場兩個村民居住區(qū)來看，完全倒塌的民房約占10%、搖搖欲墜的占20%、嚴(yán)重?fù)p壞必須拆除的約占50%，經(jīng)過加固可繼續(xù)居住的約為20%。農(nóng)民一輩子或幾輩子形成的主要房屋財產(chǎn)，瞬間化為烏有，變成了一片廢墟?？粗鵀?zāi)民茫然絕望的神情，實在讓我們心痛神傷。    災(zāi)區(qū)重建工程量大面廣，對于偏遠(yuǎn)落后的山區(qū)市縣政府來說，確實是任重而道遠(yuǎn)，也需要社會及政府給予關(guān)注和支持。 3、純樸、善良的災(zāi)區(qū)人民    幾天緊張的救援工作中，免不了與受災(zāi)群眾的接觸，他們雖然都渴望我們救援機器人能幫助他們解救出被掩埋的財產(chǎn)，但在與我們協(xié)商的過程中，雖然眼神中充滿了乞求、渴望，但語氣確顯得非常客氣及小心翼翼。    然而，對于災(zāi)民的渴求，我們確實難以一一滿足。因為，同樣的救援工作量，施救一般的財產(chǎn)（衣物、糧食等），確實比救人的成本大的多，而且也易產(chǎn)生惰性。對此，我們心里感到悲哀和慚愧。因為這種悲哀和慚愧來自于我們的價值觀。這就是當(dāng)我們在轉(zhuǎn)移救援場地時，我們?yōu)闆]有時間、沒有必要對給予我們提供生活方便的幾戶災(zāi)民實施救援而內(nèi)疚，所以隊員們自發(fā)地捐出幾千塊錢給他們時，便受到了他們誠惶誠恐的感謝。特別對我們生活照顧較多的一家夫婦二人，誠懇而堅決地謝絕了我們的捐助。理由一是他們家受災(zāi)并不嚴(yán)重；二是得知我們從江蘇遙遙數(shù)千里趕來為災(zāi)區(qū)救援，讓他們很感動并感到對我們很虧欠；三是他們可以自食其力實現(xiàn)自救。當(dāng)他們說出最終的謝絕理由時，更讓我們汗顏、慚愧：那就是他們其實并沒有什么值錢財產(chǎn)需要我們施救，而只是感覺到如果這臺特別震撼的機器人能為他們家施救，會讓他們非常自豪、有面子！     善良、純樸的雅安人民，是他們讓我們即感到慚愧，也感到了榮耀和責(zé)任重大。     謝謝雅安人民給予我們精神財富！我們祝福他們、懷念他們！

七、有關(guān)工作建議 1、建議國家加大對應(yīng)用救援技術(shù)研發(fā)、裝備制造投入及儲備    除了戰(zhàn)爭以外，各種重大自然災(zāi)害和重大事故，便是國家和人民面臨的最大威脅，它所給國家和人民生命財產(chǎn)所造成的災(zāi)難和損失是巨大的、突然的，且沒有任何溝通、協(xié)商、談判的余地。    因此，建議國家能向?qū)Υ龖?zhàn)爭、對待敵人一樣、提高重大自然災(zāi)害及重大事故的防御及對抗能力，努力加大對我國應(yīng)急救援技術(shù)研發(fā)和裝備制造投入，從資金、資源和政策等方面給予有力支持。我們在國防武器開支方面，有巨大的投入預(yù)算，我們在國防應(yīng)急救援裝備的投資方面，也應(yīng)該有一定比例的投入預(yù)算。因為和平年代國家面臨最大的敵人，就是各種自然災(zāi)害及重大事故。 2、從國家層面推廣大型救援機器人的普及和應(yīng)用     應(yīng)急救援工作的核心，是體現(xiàn)在“應(yīng)急”和“救援”兩個方面。在此方面，只有先解決“應(yīng)急”問題，才能為“救援”提供時間保障，因為在應(yīng)急救援過程中，時間便是生命。因此，建議國家和地方政府將“應(yīng)急”作為一個常態(tài)化的能力和資源進行儲備，保證“應(yīng)急”時“一拉就響”才能實現(xiàn)“救援”的目的。而不能像我們此次機器人救援遠(yuǎn)征隊一樣，從出發(fā)前做準(zhǔn)備工作，到跑完2000多公里路程，再到當(dāng)?shù)馗鱾€部門辦理進入手續(xù)，72小時的黃金救援時間已經(jīng)是尾聲了，以致救援使命變成了拆遷工作。長此以往，既做不到“應(yīng)急”，也實現(xiàn)不了“救援”的目的。所以，呼吁國家及各級政府，應(yīng)像普及消防車一樣。     國家、省、地、縣四級引導(dǎo)各級消防部門，逐步普及大型救援機器人的配備，從而真正實現(xiàn)“應(yīng)急救援，一拉就響”的戰(zhàn)略目的。同時也鄭重建議，將現(xiàn)在的“消防隊”名稱改為“應(yīng)急救援隊”將各級消防部門的使命，從“消防”轉(zhuǎn)移到各種“應(yīng)急救援”方面來，此舉具有重大的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實意義。因為，國家的消防部門是最健全、最具“應(yīng)急”功能的部門。如通過加強配備和職能完善，最符合“應(yīng)急救援”戰(zhàn)略需要。 3、建議國家進一步加強、完善應(yīng)急救援體系建設(shè)    建議國家建立起一套“小災(zāi)、小事故，由當(dāng)?shù)貞?yīng)急救援隊伍（消防部門）負(fù)責(zé)救援；中災(zāi)、中事故，由當(dāng)?shù)丶芭R近市、縣救援隊伍聯(lián)合民間力量實施救援；大災(zāi)及特大事故由駐軍部隊組成與公安武警、消防部門和地方政府以及民間救援力量相結(jié)合的應(yīng)急救援體系。突現(xiàn)有組織、有分工、有合作地開展規(guī)范的、高效有序的應(yīng)急救援工作，從而努力克服目前普遍存在雜亂、低效、各自為戰(zhàn)，實際救助人員少，看景、觀場人員多的不利現(xiàn)象。 4、建議國家加強應(yīng)急救援先進裝備制造基地建設(shè)及產(chǎn)品儲備    建議國家及地方政府將應(yīng)急救援事業(yè)納入日常工作管理及經(jīng)費預(yù)算，引進技術(shù)、購置裝備，將平時培訓(xùn)、演練工作等，作為一項長效的制度來抓，任務(wù)來做，做到平時多流汗，災(zāi)時少流淚、少流血。把提前防范各種重大自然災(zāi)害、重大工業(yè)及交通事故當(dāng)做防范敵國、敵人一樣常抓不懈，從而逐步形成一項基本國策，以減少各種自然災(zāi)害及重大事故所造成國家及人民生命財產(chǎn)巨大損失。    以上建議為有感而發(fā)，不正之出，請各級領(lǐng)導(dǎo)、各界專家及朋友給予批評指正，并致以衷心的感謝！    

 建議人：江蘇八達重工機械股份有限公司董事長、國家大型救援機器人研制項目負(fù)責(zé)人  

                                                           陳利明                                                                                                                                     

                                                                                         2013.05.04