大型救援機器人
在雅安地震現場(chǎng)實(shí)施搶險救援工作總結報告
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(chēng)：國家科技支撐計劃
項目組織單位：江蘇省科技廳
項目承擔單位：江蘇八達重工機械股份有限公司
項 目 負 責 人：陳利明
二〇一三年五月一
前 言
近幾年來(lái)，我國的重大自然災害接連不斷，從南方雪災、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，如何做好我國的應急救援事業(yè)，包括針對未來(lái)核事故和戰爭的應急救援，已是擺在黨和政府面前的一項嚴峻任務(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(shí)的列入到國家十二五科技支撐計劃重點(diǎn)項目予以扶持，特別是在產(chǎn)品研制過(guò)程中，科技部及江蘇省科技廳有關(guān)領(lǐng)導均給予了熱情指導和關(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(shí)，也對該項目未來(lái)的系列化、產(chǎn)業(yè)化和促進(jìn)我國應急救援事業(yè)的發(fā)展，充滿(mǎn)了責任感、榮譽(yù)感和必勝的信心。
這次救援機器人赴雅安地震災區搶險救援所發(fā)揮的威力，受到了國務(wù)院領(lǐng)導的高度贊揚，也成為本次救援的熱點(diǎn)新聞，被國內外各界人士熱心稱(chēng)之為“麻辣小龍蝦”。同時(shí)，我們通過(guò)實(shí)戰獲得了最寶貴的第一手經(jīng)驗和信息。為了進(jìn)一步做好產(chǎn)品成果應用和技術(shù)改進(jìn)以及經(jīng)驗和資源共享工作，特編制本項工作總結匯報，謹供上級領(lǐng)導部門(mén)及有關(guān)各方作為參考。
再次對各級領(lǐng)導及有關(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(jiǎn)介
項目類(lèi)別：國家科技支撐計劃
項目編號：2011BAF04B00
項目名稱(chēng)：雙動(dòng)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
項目承擔單位：江蘇八達重工機械股份有限公司
項目負責人：陳利明
課題起止時(shí)間：2011年1月1日——2013年12月31日
二 、項目研制情況簡(jiǎn)介
1、項目產(chǎn)品目標功能定位：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(chǎng)定位：
2.1 滿(mǎn)足各種重大自然災害搶險救援需要；
2.2 滿(mǎn)足各種重大工業(yè)事故搶險救援需要；
2.3 滿(mǎn)足各種重大交通事故搶險救援需要；
2.4 滿(mǎn)足核事故搶險救援需要；
2.5 滿(mǎn)足未來(lái)戰爭災害搶險救援需要；
3、項目產(chǎn)品作業(yè)功能介紹：
3.1 雙臂、雙手協(xié)調作業(yè)功能
3.2 油、電雙動(dòng)力切換驅動(dòng)作業(yè)功能
3.3 輪履復合切換行駛功能
3.4 平衡搖臂輪驅動(dòng)或寄借橋輪式轉換驅動(dòng)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(shí)現剪切、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(dòng)力輸出及雙穩分配（驅動(dòng)體外液壓工具或發(fā)電設備）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）規格型號及主要技術(shù)性能參數表：
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)（液壓及控制系統設計）；
北京航空航天大學(xué)（雙臂手腕、快換、屬具庫及智能化設計）
大連理工大學(xué)（雙臂手及機體結構設計）
西北工業(yè)大學(xué)（輪履復合式底盤(pán)設計）
機械科學(xué)研究總院（機器人仿真設計）
山河智能集團有限公司（電液控制及自動(dòng)化設計）
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(zhuān)門(mén)制定了項目研制工作目標、流程、分工、考核及獎懲管理辦法，并以責、權、利掛鉤實(shí)施責任考核的模式，由項目承擔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，每年項目承擔單位從產(chǎn)品銷(xiāo)售收入中，另按1.5%提取各家利益分紅的長(cháng)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(diǎn)關(guān)心項目盡快實(shí)現產(chǎn)業(yè)化目的。
6、項目專(zhuān)家委員會(huì )主要成員組成
6.1、項目專(zhuān)家委員會(huì )主任委員：中國工程院王天然院士。
6.2、專(zhuān)家委員會(huì )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(cháng)王潤孝教授。
6.3、專(zhuān)家委員會(huì )委員：浙江大學(xué)楊華勇教授、山河智能董事長(cháng)何清華教授、中國自動(dòng)化學(xué)會(huì )機器人專(zhuān)業(yè)委員會(huì )秘書(shū)長(cháng)柳成林先生、民政部緊急救援技術(shù)研究院院長(cháng)何仲琦先生、科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心國家863先進(jìn)制造辦公室主任劉進(jìn)長(cháng)先生，中國地震搜救中心總工程師曲國勝先生等十二位專(zhuān)家。
7、王天然院士在救援機器人模擬救援現場(chǎng)考察、指導項目研制工作
三 、首臺項目產(chǎn)品（樣機）外觀(guān)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)中規格最小，但結構及功能要求卻是較為復雜的一臺產(chǎn)品。該產(chǎn)品與2012年12月份研制下線(xiàn)，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(ài)發(fā)明》欄目于3月8日、4月5日及雅安地震后連續進(jìn)行了上下集報道）。其主要作業(yè)功能及主要技術(shù)參數如下：
1．世界首臺最大的救援機器人產(chǎn)品外觀(guān)圖示
2．主要作業(yè)功能及技術(shù)參數介紹
2.1輪、履兩用驅動(dòng)行駛機構，實(shí)現了 救援機器人“進(jìn)的去、穩的住”作業(yè)功能
四 、項目首臺產(chǎn)品投入雅安地震現場(chǎng)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(shí)，該臺救援機器人正在車(chē)間內做機構改進(jìn)“手術(shù)”。公司董事長(cháng)、救援機器人研制項目負責人陳利明馬上組織召開(kāi)公司高層領(lǐng)導會(huì )議，討論制定八達救援機器人前往災區實(shí)施搶險救援工作。
會(huì )議上雖然討論認為該臺救援機器人技術(shù)及可靠性尚不完善，整機仍在調試及改進(jìn)中。但災情便是救援出擊的命令！董事長(cháng)陳利明當即下達組織成立“八達機器人救援隊”指令，并親自兼任隊長(cháng)，布置了公司各有關(guān)部門(mén)由董事長(cháng)統一協(xié)調指揮，下令連夜將已經(jīng)拆解進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)的首臺救援機器人重新組裝起來(lái)，并于21日上午進(jìn)行了簡(jiǎn)單的調試之后，馬上組織裝車(chē)及編隊（救援隊一行10人，車(chē)輛及救援設備共4臺，包括運送救援機器人平板運輸車(chē)一輛，隨行工具車(chē)一輛，通訊聯(lián)絡(luò )指揮車(chē)一輛），于下午5時(shí)在江蘇省新沂市列隊出發(fā)，趕往2000公里外的四川蘆山縣。
機器人救援遠征隊工作情況如下：
五、救援工作總結
1.1產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)
a、輪履兩用型底盤(pán)雖然增加了設備的設計、制造復雜系數和自重，但非常適應救援現場(chǎng)頻繁的轉場(chǎng)和快速的流動(dòng)作業(yè)。如果單是輪胎式底盤(pán)便上不了廢墟，單是履帶式底盤(pán)又上不了公路快速轉場(chǎng)作業(yè)。 該項設計功能對應急救援作業(yè)中“進(jìn)的去、穩的住”目標功能來(lái)說(shuō)，是非常必要的； b、雙臂雙手及多關(guān)節的協(xié)調作業(yè)功能，對實(shí)現救援現場(chǎng)“拿的起、分的開(kāi)”過(guò)程中的精細化作業(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(wú)法比擬的； c、駕駛室控制升降動(dòng)作，也是實(shí)施救援過(guò)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； d、多自由度的腕部機構及快換機構功能，對于現場(chǎng)實(shí)施精細化、無(wú)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，是體現在具有多規格、多功能及多自由度的雙手上，其對于設計、制造和應用都是非常重要的組成部分； f、救援機器人有高端的自動(dòng)化、智能化是重要的，但不是必須的。在面對極其復雜的救援現場(chǎng)和作業(yè)對象中，根本沒(méi)有像生產(chǎn)線(xiàn)上的工業(yè)機器人一樣，具有完全重復一致的作業(yè)動(dòng)作和運行軌跡，要設計出一套可適應現場(chǎng)救援的智能化功能裝置，需要一個(gè)漫長(cháng)的實(shí)踐過(guò)程，急于求成和過(guò)分追求都是沒(méi)有現實(shí)意義的。而真正有現實(shí)意義的是如何提升產(chǎn)品機構質(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)現場(chǎng)所有人員，對救援機器人作業(yè)能力的一個(gè)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(kāi)，深感任何重復的動(dòng)作都是浪費時(shí)間，而時(shí)間就是生命！ 運時(shí)嫌大、用時(shí)嫌小，是我們救援隊所有技術(shù)人員、駕駛人員、施救人員和指揮人員的最深刻的共同感受； h、在救援現場(chǎng)，本大型救援機器人就象一艘航母，救援過(guò)程中應為它配備的手動(dòng)液壓工具、支撐桿架以及工具庫和發(fā)電、照明、通訊等附屬設備、設施，并形成可人機聯(lián)合的、可持續性的、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(wú)線(xiàn)遙控作業(yè)功能非常必要。因為在司機室內或是夜間進(jìn)行準確、安全的駕駛非常困難，而離開(kāi)司機室，走進(jìn)被施救現場(chǎng)或作業(yè)對象附近，采用遙控駕駛，則非常方便、準確、安全； j、蘆山倒塌的絕大多數是一家一戶(hù)的民房，非常適應本救援機器人實(shí)施精細化救援作業(yè)。此次通過(guò)現場(chǎng)實(shí)施及參與救援作業(yè)，對今后總結形成一套科學(xué)、規范、高效和安全的機器人救援作業(yè)駕駛規范、方法、制度和標準，是非常必要和有意義的。 1.2問(wèn)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(guò)程中存在重的拿不動(dòng)，遠的夠不著(zhù)問(wèn)題； b、長(cháng)途跋涉、遠征救援根本解決不了應急問(wèn)題。從出發(fā)地江蘇新沂到地震中心蘆山縣龍門(mén)鄉的路程為2100公里，途中雖然基本上為全程高速，但進(jìn)入山區后，坡陡彎急，大型運輸車(chē)輛平均時(shí)速不到50公里，只是在路上行駛便耗去40個(gè)小時(shí)，再加上出發(fā)前的各項準備工作，到達后辦理各項手續，到達現場(chǎng)后72小時(shí)的黃金救援時(shí)間已過(guò)； c、地震發(fā)生后，各地政府缺乏令行政通的統一應急預案，在救援車(chē)輛通過(guò)高速公路收費站時(shí)，有的積極配合免費放行，有的卻說(shuō)沒(méi)有接到通知，耽誤了寶貴的時(shí)間，而對于應急救援來(lái)說(shuō)，時(shí)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(guò)型式檢測及可靠試驗便匆匆上陣進(jìn)入實(shí)戰狀態(tài)，在四天的救援作業(yè)過(guò)程中，出現過(guò)兩次故障，在檢修和換件過(guò)程中，合計耽誤了近三個(gè)小時(shí)救援時(shí)間，其部件質(zhì)量及整體的可靠性尚沒(méi)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(cháng)，供貨條件太苛刻以及價(jià)格高的離譜，只好先以國產(chǎn)件臨時(shí)替代，樣機質(zhì)量可靠性還有待于改進(jìn)和提高。
六、雅安地震災情、民情感受 1、萬(wàn)幸，人員傷亡占人口比例為極少數 本救援隊通過(guò)在雅安、蘆山、龍門(mén)鄉及隆興村四級區域（即地、縣、鄉、村）過(guò)程中發(fā)現，此次地震的中心偏離城區，且發(fā)生在春季的，多數人不在房屋內，即使在普通民房?jì)鹊娜藛T，多數也能及時(shí)逃離出危境（如果地震發(fā)生在夜間或冬季，人員傷亡數將會(huì )大增），所幸造成的人員傷亡還是占極少數的； 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(mén)鄉隆興村、隆興場(chǎng)兩個(gè)村民居住區來(lái)看，完全倒塌的民房約占10%、搖搖欲墜的占20%、嚴重損壞必須拆除的約占50%，經(jīng)過(guò)加固可繼續居住的約為20%。農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?zhù)災民茫然絕望的神情，實(shí)在讓我們心痛神傷。 災區重建工程量大面廣，對于偏遠落后的山區市縣政府來(lái)說(shuō)，確實(shí)是任重而道遠，也需要社會(huì )及政府給予關(guān)注和支持。 3、純樸、善良的災區人民 幾天緊張的救援工作中，免不了與受災群眾的接觸，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(guò)程中，雖然眼神中充滿(mǎn)了乞求、渴望，但語(yǔ)氣確顯得非?？蜌饧靶⌒囊硪?。 然而，對于災民的渴求，我們確實(shí)難以一一滿(mǎn)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(shí)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(lái)自于我們的價(jià)值觀(guān)。這就是當我們在轉移救援場(chǎng)地時(shí)，我們?yōu)闆](méi)有時(shí)間、沒(méi)有必要對給予我們提供生活方便的幾戶(hù)災民實(shí)施救援而內疚，所以隊員們自發(fā)地捐出幾千塊錢(qián)給他們時(shí)，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并不嚴重；二是得知我們從江蘇遙遙數千里趕來(lái)為災區救援，讓他們很感動(dòng)并感到對我們很虧欠；三是他們可以自食其力實(shí)現自救。當他們說(shuō)出最終的謝絕理由時(shí)，更讓我們汗顏、慚愧：那就是他們其實(shí)并沒(méi)有什么值錢(qián)財產(chǎn)需要我們施救，而只是感覺(jué)到如果這臺特別震撼的機器人能為他們家施救，會(huì )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、建議國家加大對應用救援技術(shù)研發(fā)、裝備制造投入及儲備 除了戰爭以外，各種重大自然災害和重大事故，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)所造成的災難和損失是巨大的、突然的，且沒(méi)有任何溝通、協(xié)商、談判的余地。 因此，建議國家能向對待戰爭、對待敵人一樣、提高重大自然災害及重大事故的防御及對抗能力，努力加大對我國應急救援技術(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(kāi)支方面，有巨大的投入預算，我們在國防應急救援裝備的投資方面，也應該有一定比例的投入預算。因為和平年代國家面臨最大的敵人，就是各種自然災害及重大事故。 2、從國家層面推廣大型救援機器人的普及和應用 應急救援工作的核心，是體現在“應急”和“救援”兩個(gè)方面。在此方面，只有先解決“應急”問(wèn)題，才能為“救援”提供時(shí)間保障，因為在應急救援過(guò)程中，時(shí)間便是生命。因此，建議國家和地方政府將“應急”作為一個(gè)常態(tài)化的能力和資源進(jìn)行儲備，保證“應急”時(shí)“一拉就響”才能實(shí)現“救援”的目的。而不能像我們此次機器人救援遠征隊一樣，從出發(fā)前做準備工作，到跑完2000多公里路程，再到當地各個(gè)部門(mén)辦理進(jìn)入手續，72小時(shí)的黃金救援時(shí)間已經(jīng)是尾聲了，以致救援使命變成了拆遷工作。長(cháng)此以往，既做不到“應急”，也實(shí)現不了“救援”的目的。所以，呼吁國家及各級政府，應像普及消防車(chē)一樣。 國家、省、地、縣四級引導各級消防部門(mén)，逐步普及大型救援機器人的配備，從而真正實(shí)現“應急救援，一拉就響”的戰略目的。同時(shí)也鄭重建議，將現在的“消防隊”名稱(chēng)改為“應急救援隊”將各級消防部門(mén)的使命，從“消防”轉移到各種“應急救援”方面來(lái)，此舉具有重大的戰略意義和現實(shí)意義。因為，國家的消防部門(mén)是最健全、最具“應急”功能的部門(mén)。如通過(guò)加強配備和職能完善，最符合“應急救援”戰略需要。 3、建議國家進(jìn)一步加強、完善應急救援體系建設 建議國家建立起一套“小災、小事故，由當地應急救援隊伍（消防部門(mén)）負責救援；中災、中事故，由當地及臨近市、縣救援隊伍聯(lián)合民間力量實(shí)施救援；大災及特大事故由駐軍部隊組成與公安武警、消防部門(mén)和地方政府以及民間救援力量相結合的應急救援體系。突現有組織、有分工、有合作地開(kāi)展規范的、高效有序的應急救援工作，從而努力克服目前普遍存在雜亂、低效、各自為戰，實(shí)際救助人員少，看景、觀(guān)場(chǎng)人員多的不利現象。 4、建議國家加強應急救援先進(jìn)裝備制造基地建設及產(chǎn)品儲備 建議國家及地方政府將應急救援事業(yè)納入日常工作管理及經(jīng)費預算，引進(jìn)技術(shù)、購置裝備，將平時(shí)培訓、演練工作等，作為一項長(cháng)效的制度來(lái)抓，任務(wù)來(lái)做，做到平時(shí)多流汗，災時(shí)少流淚、少流血。把提前防范各種重大自然災害、重大工業(yè)及交通事故當做防范敵國、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、各界專(zhuān)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(cháng)、國家大型救援機器人研制項目負責人
陳利明
2013.05.04