【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，華中科技大學丁烈云院士團隊在中國工程院院刊主刊Engineering(影響因子10.1)上發(fā)表了題為Construction Robotics in Extreme Environments: From Earth to Space(極端環(huán)境建造機器人：從地球到太空)綜述論文。土木與水利工程學院尤軻博士為本文第一作者，丁烈云院士、周誠教授為共同通訊作者。
 

　　當前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革深入發(fā)展。科學研究向極宏觀拓展、向極微觀深入、向極端條件邁進、向極綜合交叉發(fā)力，成為當今世界科技前沿的發(fā)展趨勢。隨著深空、深海、深地探測、綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展等國家戰(zhàn)略的實施，我國在極端環(huán)境建造領域面臨一系列新的科學技術難題。其中，極端環(huán)境建造機器人技術因能滿足高危險性作業(yè)、高重復性勞動和高精度操作需要，同時提高建造效率和安全性，被世界各國機器人戰(zhàn)略列為重點發(fā)展方向。
 

　　極端環(huán)境建造機器人是指能夠在各種極端環(huán)境中無人/自主執(zhí)行復雜工程建造任務的機器人，包括危險作業(yè)環(huán)境，如工程爆破作業(yè)、工程拆除作業(yè)、災后救援作業(yè)和受限空間作業(yè)等。極端環(huán)境包括污染有害環(huán)境如粉塵污染環(huán)境、固廢污染環(huán)境和核污染環(huán)境等，惡劣自然環(huán)境如深地、深海、深空為代表的“三深”極端環(huán)境等。面向極端環(huán)境的建造機器人關鍵科學和技術挑戰(zhàn)是什么，如何實現(xiàn)極端環(huán)境下建造機器人的靈巧本體機構(gòu)、實時環(huán)境感知、自主運動規(guī)劃和智能決策控制，受到了學術界的廣泛關注與討論，已成為智能建造和智能機器人交叉領域的研究前沿。
 

極端環(huán)境建造機器人的典型應用與關鍵技術
 

　　團隊系統(tǒng)梳理與總結(jié)了從地球到太空極端環(huán)境中的建造機器人關鍵科學技術及研究進展，分析了極端環(huán)境建造機器人面臨的危險作業(yè)環(huán)境、污染有害環(huán)境、“三深”極端環(huán)境等典型應用場景，闡明了極端環(huán)境建造機器人四大關鍵技術性能，即本體機構(gòu)、環(huán)境感知、運動規(guī)劃和決策控制等；重點凝練了目前極端環(huán)境建造機器人面臨的關鍵科學技術挑戰(zhàn)，包括如何在非結(jié)構(gòu)化、欠觀測手段、多目標約束等條件下確保機器人作業(yè)的有效性、安全性和可靠性；展望了在從地球到太空的多種極端環(huán)境中建造機器人的未來研究方向，包括仿生機構(gòu)設計，多模態(tài)數(shù)據(jù)融合、自主運動規(guī)劃、智能控制決策等，提出了智能建造和智能機器人交叉領域的前沿發(fā)展趨勢。
 

　　該工作得到了國家重點研發(fā)計劃項目(2023YFB3711300, 2021YFF0500300)、中國工程院戰(zhàn)略研究與咨詢項目(2023-XZ-90, 2023-JB-09-10)，國家自然科學基金(72171092, 71821001)和湖北省自然科學基金杰青項目(2021CFA091)的支持。