大型救援機器人

在雅安地震現場實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：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，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，均給人民生命財產造成了巨大傷害，也使國家經濟受到了重大損失。

        除此之外，我國的重大工業事故、重大交通事故每年所造成的生命及財產損失也是觸目驚心的。對此，如何做好我國的應急救援事業，包括針對未來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，這項任務迫在眉睫。

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，特別是在產品研制過程中，科技部及江蘇省科技廳有關領導均給予了熱情指導和關心，在很大程度上增強了我們項目產學研各方及科研人員，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，也對該項目未來的系列化、產業化和促進我國應急救援事業的發展，充滿了責任感、榮譽感和必勝的信心。

這次救援機器人赴雅安地震災區搶險救援所發揮的威力，受到了國務院領導的高度贊揚，也成為本次救援的熱點新聞，被國內外各界人士熱心稱之為“麻辣小龍蝦”。同時，我們通過實戰獲得了最寶貴的第一手經驗和信息。為了進一步做好產品成果應用和技術改進以及經驗和資源共享工作，特編制本項工作總結匯報，謹供上級領導部門及有關各方作為參考。

再次對各級領導及有關各方所給予的關心和支持，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項特殊作業功能。

2、項目產品用途及市場定位：

  2.1 滿足各種重大自然災害搶險救援需要；

  2.2 滿足各種重大工業事故搶險救援需要；

  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 滿足未來戰爭災害搶險救援需要；

3、項目產品作業功能介紹：

  3.1 雙臂、雙手協調作業功能

  3.2 油、電雙動力切換驅動作業功能

  3.3 輪履復合切換行駛功能

  3.4 平衡搖臂輪驅動或寄借橋輪式轉換驅動行駛功能

  3.5 遙***作控制雙臂手作業功能

  3.6 機械手替換后實現剪切、破碎、切割、擴張、抓取等10種作業功能

  3.7 機械手快速替換功能

  3.8 液壓動力輸出及雙穩分配（驅動體外液壓工具或發電設備）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性能參數表：

5、項目產學研合作單位及管理模式：

  5.1項目合作單位及任務分工：

     浙江大學（液壓及控制系統設計）；

     北京航空航天大學（雙臂手腕、快換、屬具庫及智能化設計）

     大連理工大學（雙臂手及機體結構設計）

     西北工業大學（輪履復合式底盤設計）

     機械科學研究總院（機器人仿真設計）

     山河智能集團有限公司（電液控制及自動化設計）

  5.2項目合作及管理模式：

 以產學研合作聯盟形式、專門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議，并在協議中除明確了任務分工及經費分配辦法外，還明確了在項目形成產業化后，每年項目承擔單位從產品銷售收入中，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，還將重點關心項目盡快實現產業化目的。

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：中國科學院聞邦椿院士、北京航空航天大學王天苗教授、西北工業大學副校長王潤孝教授。

   6.3、專家委員會委員：浙江大學楊華勇教授、山河智能董事長何清華教授、中國自動化學會機器人專業委員會秘書長柳成林先生、民政部緊急救援技術研究院院長何仲琦先生、科技部高技術研究發展中心國家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場考察、指導項目研制工作

三 、首臺項目產品（樣機）外觀及主要功能介紹

項目首臺產品是三臺典型樣機試制任務中規格最小，但結構及功能要求卻是較為復雜的一臺產品。該產品與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《我愛發明》欄目于3月8日、4月5日及雅安地震后連續進行了上下集報道）。其主要作業功能及主要技術參數如下：

1．世界首臺最大的救援機器人產品外觀圖示

2．主要作業功能及技術參數介紹

   2.1輪、履兩用驅動行駛機構，實現了 救援機器人“進的去、穩的住”作業功能

四 、項目首臺產品投入雅安地震現場救援作業情況介紹

    2013年4月20日，四川雅安發生7.0級強烈地震時，該臺救援機器人正在車間內做機構改進“手術”。公司董事長、救援機器人研制項目負責人陳利明馬上組織召開公司高層領導會議，討論制定八達救援機器人前往災區實施搶險救援工作。

    會議上雖然討論認為該臺救援機器人技術及可靠性尚不完善，整機仍在調試及改進中。但災情便是救援出擊的命令！董事長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，布置了公司各有關部門由董事長統一協調指揮，下令連夜將已經拆解進行優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，通訊聯絡指揮車一輛），于下午5時在江蘇省新沂市列隊出發，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產品優點

a、輪履兩用型底盤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頻繁的轉場和快速的流動作業。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場作業。 該項設計功能對應急救援作業中“進的去、穩的住”目標功能來說，是非常必要的； b、雙臂雙手及多關節的協調作業功能，對實現救援現場“拿的起、分的開”過程中的精細化作業，是至關重要的，其作業功能及作業效果，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。其在作業中升高后，不僅擴大了作業視角范圍，更在拆危作業中提高了防砸、避碰的安全系數； d、多自由度的腕部機構及快換機構功能，對于現場實施精細化、無死角的剝離、分解和快速更換不同的作業屬具是非常重要的； e、對于救援機器人的關鍵作業功能，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和作業對象中，根本沒有像生產線上的工業機器人一樣，具有完全重復一致的作業動作和運行軌跡，要設計出一套可適應現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實意義的。而真正有現實意義的是如何提升產品機構質量及整體的作業可靠性； g、“大、再大一些，越大越好！”是救援作業現場所有人員，對救援機器人作業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，本大型救援機器人就象一艘航母，救援過程中應為它配備的手動液壓工具、支撐桿架以及工具庫和發電、照明、通訊等附屬設備、設施，并形成可人機聯合的、可持續性的、相關聯的救援作業能力和條件，是非常必要的； i、救援機器人的無線遙控作業功能非常必要。因為在司機室內或是夜間進行準確、安全的駕駛非常困難，而離開司機室，走進被施救現場或作業對象附近，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的民房，非常適應本救援機器人實施精細化救援作業。此次通過現場實施及參與救援作業，對今后總結形成一套科學、規范、高效和安全的機器人救援作業駕駛規范、方法、制度和標準，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能力仍然偏小，施救過程中存在重的拿不動，遠的夠不著問題；  b、長途跋涉、遠征救援根本解決不了應急問題。從出發地江蘇新沂到地震中心蘆山縣龍門鄉的路程為2100公里，途中雖然基本上為全程高速，但進入山區后，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，再加上出發前的各項準備工作，到達后辦理各項手續，到達現場后72小時的黃金救援時間已過；  c、地震發生后，各地政府缺乏令行政通的統一應急預案，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，尚未經過型式檢測及可靠試驗便匆匆上陣進入實戰狀態，在四天的救援作業過程中，出現過兩次故障，在檢修和換件過程中，合計耽誤了近三個小時救援時間，其部件質量及整體的可靠性尚沒有保證。特別是一些重要的，關鍵的部件因國外公司不愿提供，由于研發資金太緊缺，采購周期太長，供貨條件太苛刻以及價格高的離譜，只好先以國產件臨時替代，樣機質量可靠性還有待于改進和提高。     

六、雅安地震災情、民情感受 1、萬幸，人員傷亡占人口比例為極少數   本救援隊通過在雅安、蘆山、龍門鄉及隆興村四級區域（即地、縣、鄉、村）過程中發現，此次地震的中心偏離城區，且發生在春季的，多數人不在房屋內，即使在普通民房內的人員，多數也能及時逃離出危境（如果地震發生在夜間或冬季，人員傷亡數將會大增），所幸造成的人員傷亡還是占極少數的； 2、重大財產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鄉隆興村、隆興場兩個村民居住區來看，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%，經過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，瞬間化為烏有，變成了一片廢墟。看著災民茫然絕望的神情，實在讓我們心痛神傷。    災區重建工程量大面廣，對于偏遠落后的山區市縣政府來說，確實是任重而道遠，也需要社會及政府給予關注和支持。 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，但在與我們協商的過程中，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（衣物、糧食等），確實比救人的成本大的多，而且也易產生惰性。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。這就是當我們在轉移救援場地時，我們為沒有時間、沒有必要對給予我們提供生活方便的幾戶災民實施救援而內疚，所以隊員們自發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并不嚴重；二是得知我們從江蘇遙遙數千里趕來為災區救援，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自救。當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、有關工作建議 1、建議國家加大對應用救援技術研發、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所造成的災難和損失是巨大的、突然的，且沒有任何溝通、協商、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研發和裝備制造投入，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”兩個方面。在此方面，只有先解決“應急”問題，才能為“救援”提供時間保障，因為在應急救援過程中，時間便是生命。因此，建議國家和地方政府將“應急”作為一個常態化的能力和資源進行儲備，保證“應急”時“一拉就響”才能實現“救援”的目的。而不能像我們此次機器人救援遠征隊一樣，從出發前做準備工作，到跑完2000多公里路程，再到當地各個部門辦理進入手續，72小時的黃金救援時間已經是尾聲了，以致救援使命變成了拆遷工作。長此以往，既做不到“應急”，也實現不了“救援”的目的。所以，呼吁國家及各級政府，應像普及消防車一樣。     國家、省、地、縣四級引導各級消防部門，逐步普及大型救援機器人的配備，從而真正實現“應急救援，一拉就響”的戰略目的。同時也鄭重建議，將現在的“消防隊”名稱改為“應急救援隊”將各級消防部門的使命，從“消防”轉移到各種“應急救援”方面來，此舉具有重大的戰略意義和現實意義。因為，國家的消防部門是最健全、最具“應急”功能的部門。如通過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）負責救援；中災、中事故，由當地及臨近市、縣救援隊伍聯合民間力量實施救援；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，實際救助人員少，看景、觀場人員多的不利現象。 4、建議國家加強應急救援先進裝備制造基地建設及產品儲備    建議國家及地方政府將應急救援事業納入日常工作管理及經費預算，引進技術、購置裝備，將平時培訓、演練工作等，作為一項長效的制度來抓，任務來做，做到平時多流汗，災時少流淚、少流血。把提前防范各種重大自然災害、重大工業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巨大損失。    以上建議為有感而發，不正之出，請各級領導、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責人  

                                                           陳利明                                                                                                                                     

                                                                                         2013.05.04