在港口糧食倉儲領(lǐng)域，高溫、高塵、易爆的復(fù)雜環(huán)境，一直是制約糧情監(jiān)控和精細(xì)化作業(yè)的難題。傳統(tǒng)糧倉如同“粉塵迷宮”，糧食碎屑彌漫不僅干擾傳感器工作，還可能引發(fā)粉塵爆炸，而糧面形態(tài)變化和糧堆內(nèi)部板結(jié)等問題，也讓常規(guī)設(shè)備難以應(yīng)對。如今，武漢理工大學(xué)的一支青年科創(chuàng)團(tuán)隊(duì)帶來了創(chuàng)新解決方案——一款具身智能糧倉作業(yè)機(jī)器人。

這款機(jī)器人具備四項(xiàng)核心能力，堪稱港口糧倉的“全能助手”。它擁有“眼睛”，融合視覺攝像與毫米波雷達(dá)雙重傳感技術(shù)，即便在高粉塵環(huán)境中也能穩(wěn)定感知周圍情況，確保作業(yè)安全精準(zhǔn)；它配備“大腦”，搭載粒子群優(yōu)化算法，可根據(jù)糧堆實(shí)時(shí)變化自主規(guī)劃最優(yōu)作業(yè)路徑；它還有靈活的“手腳”，通過多電機(jī)協(xié)同驅(qū)動，既能旋轉(zhuǎn)破除糧層板結(jié)，又能深入糧堆內(nèi)部作業(yè)；它具備“自救本能”，可自主感知姿態(tài)，遇到卡滯、傾倒等危險(xiǎn)時(shí)能快速自我調(diào)整，保障持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

研發(fā)這款機(jī)器人的“擎天科創(chuàng)團(tuán)隊(duì)”由多學(xué)科人才組成。在教授的指導(dǎo)下，團(tuán)隊(duì)匯聚了博士研究生胡誠，碩士研究生楊龍、楊皓月，以及張嘉偉、朱雄雄等來自機(jī)械、自動化、計(jì)算機(jī)、車輛工程等多個專業(yè)的本科生，形成了“博士領(lǐng)航、碩士支撐、本科生實(shí)踐”的梯次人才結(jié)構(gòu)。

研發(fā)過程充滿挑戰(zhàn)。對于許多初涉科研的本科生來說，理論與實(shí)踐的碰撞讓他們面臨諸多困難。機(jī)電專業(yè)大一學(xué)生韋思羽負(fù)責(zé)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，她遇到的最大難題是“卡鉆”。團(tuán)隊(duì)依靠螺旋鉆差速轉(zhuǎn)動帶動機(jī)器人前進(jìn)，防止被糧食卡死成為關(guān)鍵。經(jīng)過查閱大量文獻(xiàn)、反復(fù)討論，他們最終在機(jī)器人主機(jī)中部加裝降阻鉆頭，像“盾構(gòu)機(jī)”一樣將前方糧食運(yùn)送到后方，成功化解難題。

自動化專業(yè)大一學(xué)生端木令舜在建模和算法上遇到難題。課本理論無法直接解決糧面不平整、作業(yè)阻力變化等實(shí)際問題，他只能對著仿真軟件反復(fù)調(diào)整參數(shù)、優(yōu)化路徑規(guī)劃，讓算法更貼合真實(shí)工況。車輛工程專業(yè)的冀一興負(fù)責(zé)負(fù)載預(yù)測模塊，因真實(shí)數(shù)據(jù)不足導(dǎo)致預(yù)測精度偏低，他通過優(yōu)化特征網(wǎng)絡(luò)、引入粒子群算法調(diào)參等方式，逐步提高精度。團(tuán)隊(duì)成員苗姝瑾表示，大家遇到技術(shù)瓶頸或軟件不兼容問題時(shí)，會一起查資料、研討，借助AI工具尋找突破口，再分工協(xié)作攻克難關(guān)，在這個過程中感受到了團(tuán)隊(duì)的力量和解決實(shí)際問題的成就感。

這款凝聚二十余位學(xué)子心血的機(jī)器人，構(gòu)造精巧。其核心運(yùn)動結(jié)構(gòu)如同為糧倉量身打造的“靈活關(guān)節(jié)”，由一個同心大圓環(huán)和嵌套其中的兩個球體組成。居于正中的一號大球是“神經(jīng)中樞”，內(nèi)置電機(jī)與傳感器，負(fù)責(zé)全面感知并發(fā)出指令；緊貼其外的二號小球體是傳動樞紐，可繞中心靈活旋轉(zhuǎn)，將動力多角度傳導(dǎo)至外圍；最外層的大圓環(huán)如同“手腕”，搭載作業(yè)部件，在內(nèi)部雙球協(xié)同驅(qū)動下深入糧堆靈活擺動，快速破除板結(jié)，完成全方位疏松規(guī)整。這一設(shè)計(jì)讓機(jī)器人在狹小密閉的筒倉里能夠“游刃有余”。目前，該智能糧倉機(jī)器人已完成核心技術(shù)驗(yàn)證與系統(tǒng)仿真測試，各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。