沈阳自动化所“云雀”飞行机器人助力第二次青藏科考

撰稿: 沈阳自动化研究所 发布时间:2020-09-10

  为“科技助力青藏科考”深入实施,促进青藏高原环境变化机理揭示,近日,中国科学院沈阳自动化研究所自主研制的“云雀”自主飞行机器人(以下简称“云雀”)在青藏高原开展高海拔冰川与湖泊智能化科考工作,实现我国首次机器人化高海拔环境科考。

  青藏高原海拔高、氧气稀薄、气候恶劣多变,尤其是极高海拔区科考活动难度大、危险系数高,人类难以开展工作甚至无法到达,严重制约了青藏科考全面深入持续开展。在国家重点研发计划项目支持下,中科院沈阳自动化研究所、中科院青藏高原研究所等国内技术团队,围绕高海拔极端环境下的机器人移动与作业技术开展联合攻关。

  沈阳自动化所研制的“云雀”飞行机器人突破了“稀薄大气中的高效升力系统设计”、“高原强风干扰下的自主控制”等技术瓶颈,实现了空气稀薄、强风扰等极端环境下的自主起降、定点/航迹飞行、仿地飞行、动静态障碍物避碰等自主功能。“云雀”具备“携带5公斤科考载荷、抵御7级大风,在海拔6000米的高度飞行近30分钟”综合能力,是我国首款适应极高海拔环境的科考飞行机器人。

  在海拔6000米的廓琼岗日冰川区,“云雀”完成了冰面温度热红外影像监测、冰川三维地形勘测与建模、高空大气温湿压与黑碳通量垂直廓线监测工作;在海拔4730米的纳木错湖,完成了深部水体样品自动化采集和湖水温度垂直剖面实时监测工作。本次应用充分验证了“云雀”的自主作业能力可覆盖青藏高原所有野外科考站和绝大部分冰川区,其兼具垂直起降、定点悬停、精准作业等特点,有望形成全新的精细化、智能化科考作业力量。

  为进一步推动我国第二次青藏科考向无人化、立体化、网络化方向发展,适应大尺度、高时空密度的科考实际需求,提升科考活动的广度和深度,项目团队下一步将继续提升机器人抵御极端恶劣环境的能力,进一步探索并突破空地、空水机器人互联协作技术,构建由空中、地面、水面、水下机器人组成的立体化智能科考装备体系,持续推动机器人应用于更广泛的高海拔科考任务,助力青藏科考为推动区域可持续发展、推进国家生态文明建设、促进全球生态环境保护做出更大的贡献。

云雀正在执行廓琼岗日冰川三维地形测绘(左)与表面温度热红外影像勘测(右)

  纳木错湖水样自动采集(左)与湖水温度垂直剖面(右)监测 

  科考队员在廓琼岗日冰川和中科院纳木错科考站