北科大重載爬壁機(jī)器人，正式上崗世界級(jí)水電站！

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如何造一臺(tái)能翻90°直角的重載爬壁機(jī)器人

這個(gè)困擾全球行業(yè)長(zhǎng)達(dá)三十年的技術(shù)難題

終于迎來(lái)了破局者

我校機(jī)械工程學(xué)院智能機(jī)器人團(tuán)隊(duì)

深入亞洲第四大、世界第七大水電站

烏東德高空作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)

歷經(jīng)數(shù)百小時(shí)高空實(shí)戰(zhàn)

交出了一份硬核答卷

實(shí)現(xiàn)90°內(nèi)外直角自由翻越

100公斤級(jí)重載

1387N極限磁力

三項(xiàng)行業(yè)極限指標(biāo)首次同時(shí)達(dá)成

這是國(guó)產(chǎn)重載爬壁機(jī)器人

首次實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)景無(wú)損傷跨角作業(yè)

今天

我們一起走進(jìn)RWTCbot機(jī)器人的攻堅(jiān)之路

RWTCbot機(jī)器人介紹

一個(gè)直角

困住工業(yè)立面運(yùn)維三十年的難題

想象這樣一個(gè)場(chǎng)景：在水電站、海上風(fēng)電、船舶或橋梁等大型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)施上，作業(yè)人員背負(fù)工裝設(shè)備，身處30多米高空的垂直壁面前，前方鋼壁在一道90°陽(yáng)角處戛然而止，對(duì)于人工和傳統(tǒng)設(shè)備而言，這道看似普通的轉(zhuǎn)角，卻往往意味著作業(yè)受阻，甚至帶來(lái)安全風(fēng)險(xiǎn)。

▲亞洲第四大水電站烏東德水電站

事實(shí)上，高空鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)維的核心痛點(diǎn)，正是這個(gè)看似簡(jiǎn)單卻極其刁鉆的幾何問(wèn)題——90°內(nèi)外直角過(guò)渡。爬壁機(jī)器人要翻越直角，必須在跨角瞬間重新建立穩(wěn)定吸附，但傳統(tǒng)設(shè)計(jì)總是在“載重能力”和“翻越能力”之間二選一。長(zhǎng)期以來(lái)，行業(yè)陷入一個(gè)難以破解的“不可能三角”，許多方案不得不以大幅犧牲吸附能力為代價(jià)換取跨角性能，導(dǎo)致實(shí)際作業(yè)中穩(wěn)定性不足、風(fēng)險(xiǎn)陡增。

面對(duì)這一困擾行業(yè)三十年的難題，我校機(jī)械工程學(xué)院智能機(jī)器人團(tuán)隊(duì)決定就從這道直角開始，為高空作業(yè)闖出一條安全之路。

創(chuàng)新突破

給機(jī)器人裝上一雙“會(huì)拐彎”的腳

智能機(jī)器人團(tuán)隊(duì)跳出“犧牲載重?fù)Q取跨角能力”的傳統(tǒng)思路，提出“被動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)+可升降輔助磁吸模塊+自適應(yīng)閉環(huán)過(guò)渡控制算法”的一體化解決方案，原創(chuàng)研發(fā)RWTCbot重載作業(yè)型爬壁機(jī)器人，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、吸附方式和控制策略上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性突破。

歷時(shí)四年攻關(guān)，這一方案凝練為三大核心關(guān)鍵技術(shù)，團(tuán)隊(duì)形象地將其命名為 “力場(chǎng)護(hù)盾”“柔術(shù)身法”“吸星大法” ，三者相輔相成，構(gòu)筑起RWTCbot機(jī)器人穩(wěn)定作業(yè)的核心根基。

「力場(chǎng)護(hù)盾」：搭載可自適應(yīng)輔助磁吸過(guò)渡模塊，在跨越外直角時(shí)主動(dòng)補(bǔ)充磁吸力；

「柔術(shù)身法」：通過(guò)限位被動(dòng)滾動(dòng)鉸接結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)異形壁面的自適應(yīng)貼合；

「吸星大法」：依托弧形海爾貝克陣列永磁吸附系統(tǒng)，在平面、內(nèi)角、外角等不同工況下保持穩(wěn)定吸附，為百公斤級(jí)重載作業(yè)提供可靠支撐。

憑借這一系列原創(chuàng)設(shè)計(jì)，RWTCbot機(jī)器人成功突破全場(chǎng)景內(nèi)外直角翻越技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)百公斤級(jí)載重跨角作業(yè)，能夠搭載除銹、噴涂、檢測(cè)等作業(yè)模塊，為大型鋼結(jié)構(gòu)高空全流程運(yùn)維提供智能化解決方案。

實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)

烏東德的直角不再需要人爬上去

理論再?gòu)?qiáng)，不上真實(shí)場(chǎng)景都是紙上談兵。RWTCbot機(jī)器人依托“需求牽引、企業(yè)命題、高校答卷”的校企合作模式，成功進(jìn)駐烏東德水電站完成全流程防腐作業(yè)實(shí)戰(zhàn)驗(yàn)證。

作為亞洲第四大、世界第七大水電站，烏東德水電站鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)維工況極具代表性：場(chǎng)內(nèi)橋機(jī)、門機(jī)、閘門等鋼結(jié)構(gòu)數(shù)量龐大，作業(yè)區(qū)域距地面超30米，壁面包含大量標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)外直角與帶凸棱異形拐角，加之庫(kù)區(qū)晝夜溫差大、環(huán)境潮濕，人工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)極高，是高空防腐領(lǐng)域極具代表性的重難點(diǎn)工業(yè)場(chǎng)景。

▲RWTCbot在烏東德水電站實(shí)際高空作業(yè)

2025年，RWTCbot機(jī)器人在烏東德水電站30米高空的鋼構(gòu)上完成了最后一次實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)——它以百公斤重載穩(wěn)穩(wěn)翻越一個(gè)又一個(gè)90°內(nèi)外直角，全面承接進(jìn)水口門機(jī)、廠房橋機(jī)、大型閘門等核心鋼結(jié)構(gòu)的運(yùn)維工作，可自主完成老舊漆層打磨除銹、防腐漆分層噴涂、漆膜厚度與表面粗糙度檢測(cè)全流程智能化作業(yè)，成為國(guó)家重大水利工程運(yùn)維的得力裝備。

走向成熟

國(guó)產(chǎn)創(chuàng)新裝備大規(guī)模應(yīng)用于工業(yè)一線

歷經(jīng)烏東德水電站的高空實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)，RWTCbot機(jī)器人正式完成從實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)到工程裝備的蛻變，也標(biāo)志著整套技術(shù)體系走向成熟。

四年深耕，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建起“理論研究-技術(shù)攻關(guān)-場(chǎng)景落地”的完整產(chǎn)學(xué)研鏈條。研究成果先后登上國(guó)內(nèi)權(quán)威期刊《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》與國(guó)際頂級(jí)機(jī)器人刊物 IEEE Robotics and Automation Letters。項(xiàng)目已斬獲4項(xiàng)國(guó)家授權(quán)專利，核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)100%國(guó)產(chǎn)化，擺脫國(guó)外技術(shù)依賴。

如今該技術(shù)已順利通過(guò)中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)權(quán)威鑒定，具備大規(guī)模推廣應(yīng)用的資質(zhì)。RWTCbot機(jī)器人的足跡不再局限于水電站，正向海上風(fēng)電、大型船舶、工業(yè)儲(chǔ)罐等多元高空運(yùn)維場(chǎng)景拓展。曾經(jīng)讓人望而生畏的異形拐角、高危作業(yè)區(qū)域，漸漸不再需要人工直面風(fēng)險(xiǎn)。

機(jī)械工程學(xué)院智能機(jī)器人團(tuán)隊(duì)

北京科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院智能機(jī)器人團(tuán)隊(duì)，依托學(xué)校“鋼鐵搖籃”深厚的機(jī)械、材料學(xué)科底蘊(yùn)，長(zhǎng)期專注特種與醫(yī)療機(jī)器人領(lǐng)域研究，搭建了組織完善、分工明確的科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)由國(guó)家重大人才工程入選者、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃首席科學(xué)家張建華教授帶隊(duì)，依托先進(jìn)裝備國(guó)家工程技術(shù)研究中心、智能機(jī)器人創(chuàng)新研究院兩大平臺(tái)，面向工業(yè)高危作業(yè)、臨床生命健康兩大應(yīng)用場(chǎng)景開展技術(shù)攻關(guān)。

團(tuán)隊(duì)先后主持國(guó)家級(jí)、省部級(jí)科研項(xiàng)目20余項(xiàng)，包含國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)自然聯(lián)合重點(diǎn)項(xiàng)目等；發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文100余篇，授權(quán)及申請(qǐng)發(fā)明專利50余項(xiàng)，斬獲河北省技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)、河北省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、中國(guó)物流與采購(gòu)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)多項(xiàng)。

一道困住行業(yè)三十年的直角難題

一場(chǎng)從零起步的自主技術(shù)攻堅(jiān)

北科大智能機(jī)器人團(tuán)隊(duì)

以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，以原創(chuàng)技術(shù)為底氣

用實(shí)打?qū)嵉耐黄朴∽C

關(guān)鍵核心技術(shù)可以牢牢掌握在自己手中

讓更多“北科創(chuàng)造”走向國(guó)家重大工程一線

為高水平科技自立自強(qiáng)貢獻(xiàn)北科力量

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