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水下火炬传递助力科技冬奥
作者: 沈阳自动化研究所水下机器人研究室党总支            发布时间:2022-6-2 16:22:49

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2022年北京冬奥会开幕前夕,两台机器人“火炬手”成功在水下对接火炬,实现了奥运史上首次机器人水下火炬接力。

“我们成功了!”为此,一群年轻人欢呼雀跃、喜极而泣。他们就是中科院沈阳自动化研究所机器人水下火炬接力团队。

9个月研制2台机器人

2021年4月,科技部国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项“多机器人跨域冬奥火炬传递”项目启动,此时距离2022年北京冬奥会开幕只有短短9个月。

项目设计了水下、空中、地面、飞行、冰雪面机器人之间的火炬传递。其中,水下层面传递需研制水陆两栖与水下变结构两款机器人,还要让机器人像真正的火炬手一样,能自主从冰面来到冰下,在水中精准对接火炬。

这是一个只许成功、不许失败的项目。在9个月的时间里,想要突破复杂流场扰动的水下动态对准等关键技术,将机器人水下接力的设想变成现实,压力之大、挑战之大,可想而知。

年轻但项目经验丰富的田启岩担任此次项目负责人,他和一群平均年龄只有三十出头的年轻人一起接下了挑战。年轻,意味着敢于创新、勇于尝试。为此,团队成立了青年突击队,党员冲锋在前,发挥核心骨干作用,每个人都憋着一股冲劲。两栖机器人冰面—水下高适应性运动、水下机器人小范围机动与悬停对接……关键技术一个接一个被攻破。

经过集智攻关和试验验证,团队创造了一个不小的奇迹:仅用半年就研制出可用于火炬传递的水陆两栖机器人和水下变结构机器人。而这只是第一步。

千锤百炼 必胜信念迎冬奥

机器人造出来了,但要让其顺利完成水下接力动作,还需要进行数次测试与调试。时间紧迫、任务重大,团队在完成机器人整机装配后,在实验室和试验水池度过了无数个不眠之夜。

2021年12月,项目即将迎来中期检查,相关专家和北京冬奥组委火炬传递专项团队领导也将现场观看演示。于是,科研人员干脆把住所安在了研究所试验水池旁,进行一次又一次的试验。

不分昼夜的试验让他们的体力接近极限,但必胜的信念支撑着这群年轻人一往无前。失败,一次又一次,他们压下沮丧甚至绝望的心情,不断激发科研人强大的潜力,重整旗鼓,继续试验。直到水下变结构机器人负责人王轶群兴奋地告诉田启岩:水下变结构机器人终于可以脱离安全绳、在水池无需保护进行水下航行和作业了!

机器人成功在水池中传递了火炬,中期检查顺利通过,这更加坚定了北京冬奥组委的信心:“水下机器人火炬接力将是接力的精彩之处!”

全力以赴 他们为国争光

机器人最终要在北京冬奥公园莲石湖下完成水下接力,但实地的环境远比试验水池更恶劣。在完成机器人实验室调试与试验后,团队与时间赛跑,即刻奔赴外场开展系统级试验。

抚顺大伙房水库是第一站。在接近零下30℃的冰天雪地里,小伙子们在冰面上开展机器人试验。不分白天黑夜的冰上作业,一个“冷”字已经不足以表达爬冰卧雪的感受;手脚冻僵成为常事,一天下来快成了长跑运动员;户外试验场成了雪地食堂,饭菜凉透了就喝上几口热水继续试验……想到能为祖国争光,这群“80后”“90后”硬是用他们的坚强和执著扛了下来。经过多日在极端环境下的奋战,他们终于顺利实现了试验目标。

之后,团队日夜兼程,从抚顺大伙房水库转往北京,进驻北京冬奥公园。25天的时间里,科研队伍团结协作,经过多轮优化和改进,将机器人调整到最佳状态,使其适应北京冬奥公园的水下环境,覆盖不同流速和流向的水流扰动,应对不同时段的光照条件和能见度。

2022年春节,项目组的小伙子们是在北京冬奥公园度过的。陆洋和刘鑫宇站在浸满冰水的冰面上,穿着湿透的鞋子,忍着刺骨的冰冷,一丝不苟地调试着水陆两栖机器人;辛传龙忍着持续的高烧,对照机器人检查表逐项核查机器人的状态;谭东旭独自对着控制中心,在庞大、复杂的软件系统中找寻刚刚出现的问题;王轶群手持对讲机、穿着军大衣,坐在寒冷的帐篷中,一边指挥通报机器人的状态,一边调整着控制参数;白金刚在机器人入水前详细检查载体结构的每一个零部件;周雪山在机器人回收后维护着电动机械臂的每个关节;董旭洋趴在水面的浮台上调整摄像头角度;孙宏林紧盯着水面控制中心屏幕精细地操作着机械臂……就是在这样的环境下,团队里的每个人在北京试验现场度过了人生中最不平凡的一个春节。

2022年2月2日,在北京冬奥公园举行的冬奥火炬传递活动中,两台机器人登场亮相。火炬手将奥运圣火传递给水陆两栖机器人,后者手持燃烧火炬,沿冰壶赛道旋转滑入冰洞口;水下变结构机器人向其靠拢,两台机器人手持火炬在水下精准对接点火;水下变结构机器人手持点燃火炬从冰洞口出水,将奥运圣火传递给下一棒火炬手。

这一刻,所有人如释重负、喜极而泣。9个月里,他们践行“献身、求实、协作、创新”的沈阳自动化所精神,以勇于挑战的担当、不惧失败的执着、甘于奉献的行动、为国争光的情怀,书写了奥运与科技结合的动人篇章。