在我國即將開展的第24次南極科學考察活動中,將會出現兩位特殊考察隊員的身影--冰雪面移動機器人和低空飛行機器人,這是我國在南極考察事業中首次運用智能機器人技術。
由中國極地研究中心和中科院沈陽自動化研究所、北京航空航天大學聯合研制的這兩位智能機器人,被列入國家863高技術發展計劃,今年將首次乘坐雪龍號極地科學考察船奔赴南極,檢測自己的身體素質,同時將執行科學考察任務。
據悉,體重達200公斤的冰雪面移動機器人,外形看上去像一架帶有升降桅桿的坦克,可自主跨越冰裂縫,翻越雪坡和雪丘,最大作業半徑為25公里。冰雪面移動機器人還是一位大力士,身上可搭載40公斤的重量,同時還可以拖曳100公斤的重量。此次赴南極考察,除考驗自己身體外,這位大塊頭還將搭載一個高精度的定位DGPS和一套五要素的氣象觀測站,進行科學考察。
看上去像一架小型飛機的低空飛行機器人,體態輕盈,約有20公斤,力氣也較小,只能搭載5公斤的有效載荷,但其飛行速度能達到50-100公里/小時,能持續飛行1小時,抗6級風。此次赴南極考察,這位小蜻蜓除考驗自身素質外,也攜帶了一臺觀測海冰的紅外輻射計和一架航拍照相機。
極地惡劣的氣候與自然條件極大地制約著人類科學考察行動的開展,利用機器人作為人的"代理",降低極地科考的風險與成本,提高效率、覆蓋范圍與可達區域,已經成為技術強國所關注的技術方案和研究方向。中國極地研究中心相關項目負責人介紹說:與其他的科學考察隊員比起來,這兩位科考機器人最為突出的優點,就是不管天氣多么惡劣,依然能夠正常工作。
我國開展南極科學考察,首先面對的挑戰,就是如何將考察物資、科考設備和重型裝備安全運輸到南極大陸中山站,再由重型雪地車隊將內陸物資運輸1300公里到冰蓋頂峰冰穹A地區。由于南極大陸被海冰緊緊包圍起來,我國具有國際先進水平的破冰船雪龍號也僅具備連續破除冰層厚度1.1米的能力,破冰船通常無法直接到達南極大陸。
目前,我國南極科學考察和國際上通行的方式一樣,都采取海冰卸貨運輸的方式。而這種方式危險系數很高。在國際上,破冰船被困冰區、雪地車掉進冰縫、直接造成人員傷亡的事故屢屢見諸報道。此外,南極內陸表面還存在冰裂隙密集區、薄冰區和環境極端惡劣區,目前仍屬科考盲區,缺乏有效的科考設備和技術手段。
根據計劃,我國今后將訓練冰雪面移動機器人開展海冰卸貨運輸路線探察、冰蓋裂隙密集區前置探路、極端惡劣條件下科學考察等工作;訓練低空飛行機器人開展雪龍船破冰偵察、海冰厚度觀測等工作。同時,將對極地應用移動機器人進行研究,形成示范應用,開創我國機器人用于極地科考的新局面,為后續形成系列化、多功能化科考機器人奠定基礎。