河北工大机器人：走“工程服役”特色之路

--联盟创新风采系列报道之二十六 

河北工业大学机械学院教授张建华，围绕外骨骼机器人、双臂协作机器人等机器人开展了相关科研工作之外，还参与“机器人大讲堂”组织活动，传播行业资讯；积极参与行业发展研究，促进机器人产业交流。2020年6月17日，中关村融智特种机器人产业联盟执行秘书长陈晓东，特地邀请张建华教授，来讲一讲河北工业大学机器人研究与产业化方面的特色。

河北工业大学办学历史悠久，1903年就创办成立了。一百多年来，河北工业大学一直致力于为社会输送高品质的工程技术人才。河北工业大学1994年就启动了机器人的研究，二十多年来，在机器人基础理论研究和产业化方面，获得了不少显著的成果，成为河北工业大学科研上的特色亮点之一，再亮的星，它的光源也是一样的。张建华教授介绍说，如果说要总结河北工业大学机器人科研和产业化的特色，那就是四个字，紧紧把握“工程服役”这个理念，工程需求在哪里，产业需求在哪里，科研和产业化的能量就对焦向哪里。

一、核电运维行业服役机器人

越是危险的地方，越需要机器人出现，担当繁重而艰难的工作。比如核电站的工作环境，就具有一定的危险性。2010年，国家科技部公布了一个科技攻关项目，很多研究机器人的大学都去竞标，最后，以中广核牵头，北京航天航空大学、北京理工大学、河北工业大学等国内机器人优势研究单位获得资助，其中，河北工业大学张明路教授负责研发出机器人能够在核电站“一回路”的水体中，把一些影响核电站运行的物体打捞出来。这不仅需要机器人具有灵敏的发现、打捞、运送能力，还要保护机器人自身不受核辐射的污染，保证能够长期稳定地使用。

2015年5月26日，在广西防城港核电站，一多功能水下机器人克服了高辐射对其控制系统、传感系统的破坏，成功稳定地完成了目标任务。现场评审专家们一致“点赞”。河北工业大学“特殊环境下服役机器人关键技术团队”承担的“核电站多功能水下机器人”研究项目，顺利通过专家验收。河北工业大学的机器人研究团队，成功地研制出了一款适用于核电站工作环境的机器人，此后，在中广核集团、中核集团的相关核电站里，取得了良好的应用，帮助核电站解决了工程运行中的一个关键难题。

【模拟体水下测试的核电站检测机器人】

【多感官移动机器人】

二、石化行业巡检、检修工程服役机器人

河北工业大学机械学院的张明路教授，到河北工业大学任教后不久，上世纪九十年代初，就开始开展机器人的研究。他注意到，特殊高危行业事故灾害频发，人员财产损失严重，其中一个原因就是对危化品的检测不到位、封堵不及时。但是，传统对危化品的检测仍停留在人工巡检技术阶段，这给生命安全留下了极大的隐患。如果能把人从危险岗位上换下来，是不是能更好地保障生命财产安全呢？作为一名机器人研究的专家，张明路教授决心用自己的专业特长救人于“危难”。  

2000年，张明路团队开始致力于危化品的预警与辅助救援以及罐体处理等相关技术研究与开发。当时国内对这一领域的研究仍属空白，其研究难度大，危险系数高，可谓是一项大胆的尝试。2002年张明路便得到第一个国家“863”计划支持。张明路带领团队针对石化行业危险气体泄漏源搜寻作业，基于嗅视听融合技术，构建了一种新型多感官拟人移动机器人，该机器人可实现对泄漏气体的精确定位。针对检测到的泄漏源，同时开发了一种用于石化行业的泄漏源封堵移动机器人，该机器人可实现对泄漏源精确定位与封堵操作，这在大大节省了人力的同时保障了生命安全。这一技术在石化企业、危化品仓储企业、流通企业等均可大有作为。2015年5月18日，国家863计划“面向灾害现场信息采集自适应机器人”，在武警济南机动支队的考核现场，顺利通过了国家验收，并获得了武警领导和专家的好评。

【轮腿复合式机器人】

三、建筑行业板材安装工程作业机器人

河北工业大学副校长李铁军教授长期从事机器人方面的研究，他看到我国建筑业还处于粗放型、数量型的增长阶段，效率低、能耗大，尤其是在二次装修领域，劳动生产率不足发达国家一半，为此，在李铁军教授带领下，河北工业大学与河北建工集团联合研制出了一种面向建筑板材安装的辅助操作机器人系统，这一机器人系统由板材辅助搬运机械手、移动本体和安装操作机械手组成，在大理石壁板、玻璃幕墙、天花板等板材的安装作业中，都可以发挥重要的作用。除了建筑安装机器人之外，还有在室内的轨道运输机器人、材料搬运机器人等，都是为解决建筑工地上的建筑工人减轻劳动强度，降低劳动风险而研发。

【防爆喷漆机器人】

四、面向老年康养家庭养老作业机器人系统

河北工业大学机械学院的郭士杰教授，是我国第一批公派留学生。他长期从事高科技养老助残、无束缚健康状态监测方面的研究工作。郭士杰在日本留学时就发现，智能护理机器人的研发重点，是如何确保老年人的安全。为了突破这一难题，郭士杰和他的团队一干就是十几年，屡试屡败，屡败屡试，终于在2014年，迎来了团队的“发展年”，开发的RIBA-II机器人可实现对老弱病人的搬移，被日本媒体评价为影响未来的100项重大科技之一。

面向康养传感需求，郭士杰教授研发的大面积柔软触觉传感器，可以在睡眠期间测量多项生理参数，从而检测健康状况。还有智能护理床，可以对老人进行卧姿的调整，避免老人卧床时间过长，导致某个部位血流不畅；智能床垫，检测老人的呼吸、脉搏以及身体状况。 郭士杰认为，他们团队的优秀在于集系列产品、研发团队于一身，无论是智能护理机器人还是其他产品，均将功能高分子材料运用到机械系统，以实现机器与人的安全柔顺接触，其柔软的特质也让使用者们有舒适的感觉。它又充分适应了老年人的特点，便于操作，无需使用说明书，简单了解后即可使用。依托于这么良好的基础，郭士杰团队有信心，推出河北工大自主知识产权的智能护理机器人。