用创新方法解决高海拔环境科考站辅助值守机器人有关难题

    日前，由内蒙古工业大学教授唐术锋带队的学生团队，以“青藏高原科考机器人非结构化地形适应能力的提升”项目，获得了2020年内蒙古创新方法大赛大学生TRIZ杯专项决赛银奖。
    该项目来源于2018年国家重点研发计划项目《高海拔环境科考站辅助值守机器人》的子课题《科考站内移动作业机器人系统研究》。项目在“第二次青藏科考”的背景下提出将机器人技术与青藏科考相结合，利用机器人辅助科考人员在青藏高原科考站内完成科考站的值守并进行多项基础科考工作。目前，青藏高原科考站内移动作业机器人行走部分的研发工作由内蒙古工业大学教授唐术锋负责。
    青藏高原科考站内地形较为复杂，以纳木错科考站为例，同时包含沙石路、水泥路、雪地、冰面、陡坡等多种非结构化地形。目前成熟的轮胎式行走机构虽然具有较高的移动速度，但是对于以上地形适应能力较差、通过性低。为兼顾行走机构的速度和适应性，内蒙古工业大学教授唐术锋团队提出了用创新方法解决问题的思路，并成立了TRIZ攻关小组，针对“青藏高原科考机器人非结构化地形适应能力的提升”这一问题，通过建立功能模型、因果链分析、最终理想解等工具对轮胎式行走机构进行了深入的研究，同时利用技术矛盾、物理矛盾、物-场分析等问题工具进行了问题的解决，尤其是在利用特征转移工具进行解题时产生了将三角履带的特征转移给圆形轮胎的概念方案，通过团队对方案结构进行设计，将概念方案成功转化为技术方案——可变形轮胎。
    唐术锋介绍，机器人在平坦路面行走要求具有一定的移动速度，在沙石、雪地、冰面等路况行走，以通过性为优先。可变形轮胎能够在轮胎和三角履带之间自由切换。在平坦路面以圆形轮胎方式行走，能够实现最大速度行进。在复杂路面以三角履带方式行走，增大了轮胎与地面的接触面积，运行平稳且对非结构化地形的通过性增强。根据目前掌握的资料，轮胎和三角履带能够覆盖青藏高原科考站内现有的各种地形，可变形轮胎方案同样能够满足各种地形的通过性需求。
    唐术锋表示，机器人的行走机构是整个站内科考机器人的基础，只有实现站内多种非机构化地形的适应，才能有效地完成各项科考任务。解决这一难题，为项目的实施提供了最基础的保障。