
在北京2022年举办的冬残奥会上,机器人技术并非仅是实验室里的那种概念了,而是实实在在地走进了火炬传递的现场之中。先是上肢外骨骼助力残疾人火炬手达成接力,再是水陆两栖机器人以及水下变结构机器人于冰洞中实现精准对接,这些硬核装备使得全世界目睹了中国机器人技术真实具备的水平。
上肢外骨骼让残疾人火炬手自如传递圣火
2022年3月4日,在北京冬残奥会火炬传递的现场,火炬手彭园园佩戴着一套上肢助力外骨骼机器人,并且完成了火炬接力,她十分灵活地使用这套设备去挥舞火炬,还与健全人火炬手流畅地交替传递,外骨骼机器人全程稳定抓握火炬,最终成功点燃下一棒,这套设备帮助彭园园实现了用双手完成操作的梦想。
这套外骨骼机器人的核心技术源自中国科学院沈阳自动化研究所的 “科技冬奥” 重点专项,科研人员突破了人机神经接口技术,研制出了贴合皮肤的多模态信息采集系统,该系统能够精准解析使用者的意念,达成残肢与外骨骼机器人之间的自然操控,与此同时,团队还突破了残肢功能再造技术,以此确保机械臂拥有精细操作以及负重能力。
水下变结构机器人冰下精准游动完成变身

在北京冬奥公园莲石湖的冰面之下,有一个水下变结构机器人,它展现出了一项独特的技能,它朝着游向下潜而来的其他机器人那边进发过去,稳稳当当地对接上了对方手里捧着。接着这种有一项是水下变结构机器人,靠着自己本身具备精度高的冰下组建导航定位系统,准确无误地游向洞口,好似芙蓉从水中冒出来那般一般浮在水面里,把需要传递的火炬点燃了下一棒。
这个在水下能够改变结构的机器人,其最为突出的特性是具备“变身”能力。在有快速航行需求之际,它会将机械臂以及火炬隐匿于自身内部,其外形转变成呈现流线形状,以此来保障航行的高效性。在为进行火炬传递而需要相应行动时,该机器人借助升降机构达成载体的上下分离,伸展探出握持着火炬的具备七种功能的灵巧机械臂,转变切换至稳定的作业模式,从而达成水下火炬传递这一任务。
水陆两栖机器人冰面水下无缝接力
仿冰壶造型的水陆两栖机器人,在火炬手将其手中火炬点燃之后,就开始舞动手臂去展示这一荣耀时刻。从事研发的团队针对冰面以及水下的环境模型展开了研究,经由多目标优化设计得到了机器人的结构参数,进而让其拥有了在低温、低摩擦冰面上精确导航以及全向运动的能力。

跟着机械臂舞动,两栖机器人持续旋转,于冰壶赛道上凭借优雅的运动曲线滑行,抵达黄色圆垒后顺着斜面进入冰洞。进入水中之后,机器人在水面状况下调整位置以及姿态,开启水下火焰模式再垂直下潜至规定位置,稳稳地悬停定位,等候与水下变结构机器人对接。在整个进程里头,机器人达成了从冰面至水下的跨介质火炬传递。
云雀飞行机器人空中完成穿针引线
“云雀”飞行机器人有任务,此任务是在空中,借助机械臂与冰面上的水陆两栖机器人达成火炬对接。要是以往大范围观测任务堪称“快马加鞭”,那“云雀”所做的便是小尺度范围内的“穿针引线”。这对飞行机器人系统构成了全新的技术挑战。
具备强大飞行控制器的“云雀”,其飞行控制器如同大脑,能在近地扰流以及机械臂扰动的状况下,达成精准稳定的悬停,近红外视觉系统作为“云雀”的眼睛,能够准确地捕捉冰面火炬,并且识别其燃烧状态,搭载的多自由度机械臂作为“云雀”的手臂,可经由机臂协同以及手眼协同来完成高精度作业,舱内的主动热平衡系统好似体温调节系统,能在超低温的环境里保持器件工作温度恒定。

地面移动机器人身怀多门绝技
在冬奥公园,一款地面移动机器人,展示了多种地形通过功能,展示了自主定位功能,展示了自主导航等可完成与火炬手及两栖机器人模拟对接的功能,这款机器人的设计结合了轮式移动平台,结合了仿人双臂结构,跑得速度快,还具备能翻山越岭的能力。
机器人之上半身,采用仿人型结构,其躯干具备两个自由度,且每个手臂拥有七个自由度,能够做出恰似人类的肢体动作,其头部同样拥有俯仰以及回转这两个自由度,能够实现快速且灵活地转动,这般设计更为契合奥运人文理念,使得机器人与人类之间的互动更为自然。

手术机器人助力冬奥医疗保障
除了用于火炬传递的机器人,一套借助实时图像制导的可视精确手术机器人系统,也被应用于冬奥会等大型体育赛事的医疗保障工作之中。科研人员给手术机器人增添了细长的器械,这些器械取代了医生的双手作业,从而极大地拓展了医生的操作范畴,并且还能够确保术中器械维持相对稳定的状态。
这套系统宛如将医生的手予以“延长”,致使医生能够于更为舒适的位置开展精细操作。对于冬奥会这般的大型赛事而言,一旦运动员遭遇受伤状况而需要快速且精准的手术,这套机器人系统恰好能够满足此等需求。它展现出了医疗机器人技术在大型体育赛事保障里的实际应用价值。
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