二、机器人在水利 行业的应用介绍
3 其他特种机器人
III 河道疏浚机器人
我国江河湖库众多，水情、气候、地质地理条件、淤积情况各不相同，因 此，需要开发生产门类、品种、规格比较齐全的系列河道疏浚机械。特别是高 效率而且能够自动工作的疏浚机器人。
疏浚前 山东建筑大学学生设计的灌区河道清淤机器人
疏浚后
三、机器人技术在水利 行业应用前景分析
4 机器人在各行业的应用
水下机器人
• 遥控潜水器，观测设备有 声纳、照明灯、照相机、 微光摄像机，以及机械手 等作业设备 • 自治水下机器人（AUV）， 无人无缆，进行摄像、拍 照、测量，探测与水文观 测
二、机器人在水利 行业的应用介绍
1 空中无人机
I 在水利工程测绘中的应用
以无人机作为遥感飞行平台，在机体上装载数据遥感设备，利用遥感数据 处理系统作为技术支撑，融入“3S”技术，可以实时对地或对目标水域进行
3 机器人的优势与不足
劣势 Weaknesses
带来经济和社会问题。如工人失业， 情绪上的不满与怨恨等
优势 Strengths
提高生产率、安全性、效率、产品 质量和产品一致性
01
01
02
(3D)Dirty、Dull、 Dangerous ·可以在危险或者不良的环境下工作 ·可以不知疲倦、不知厌烦的持续工作
4 机器人在各行业的应用
农业：嫁接机器人和移栽机器人
• 手工效率低、强度大； • 利用机器人是防病、降低农业化肥使用的比较好的方法； • 日本研究较早，韩国也在研制，我国今后需求高。
嫁接机器人
移栽机器人
一、机器人技术 的发展概况
4 机器人在各行业的应用
采摘机器人 • 西红柿采摘机器人、林木球果采摘机器人等。
三、机器人技术在水利 行业应用前景分析
2 水利机器人发展趋势
IV 向综合性发展
随着水利行业需求的发展，对机器人的 功能要求越来越高，在将来水利行业的机器 人需要身兼数职，比如水下机器人，既要能 实现水质的监测，又能实现水下建筑物的探 查，甚至有时候还需要担任水下目标搜索和 救援的工作。
四、应用实践探讨
1 水利行业对机器人的特殊要求
I对象复杂和多变性S Nhomakorabeaecial Requests
特殊要求
II
作业环境的非结构性
III
作业条件恶劣，可靠性要求高
三、机器人技术在水利 行业应用前景分析
2 水利机器人发展趋势
I 向大型化发展
这是由水利行业应用的特殊性决定的，在水利行业中，很多场合需要大型 全自动化机器人来替代部分高强度、高风险的人工操作，比如隧洞工程中就可 以在已有的水利机械的基础上，研发新型掘进机器人，全自动完成钻探、掘进、
4 机器人在各行业的应用
工业机器人
• 焊接机器人：点焊，电弧焊；
• 装配机器人：电子装配，汽车装配；
• 喷漆机器人； • 搬运、码垛机器人； • 浇注机器人。
一、机器人技术 的发展概况
4 机器人在各行业的应用
服务机器人
• 可移动平台，机械手，代替或协助完成各种服务和安全 保障工作，如餐厅服务机器人、爬壁清洗机器人，爬缆 索机器人等。
二、机器人在水利 行业的应用介绍
3 其他特种机器人
II 涵洞探测机器人
涵洞最怕的就是渗漏或堵塞，涵洞渗漏会带走泥土、泥砂，渗漏过度就可 能引发塌方；而涵洞堵住，水库水可能在坝体的小缝隙中冲出一个通道，最终 引发大坝坍塌，后果不堪设想。在涵洞检测过程中，由于种种原因，如直径太
细等，人无法进入，这个时候机器人就可以大展身手。
2 现代机器人
1970年起：机器人 产业得到蓬勃发展， 机器人技术发展成 为专门学科——机 器人学，机器人应 用领域进一步扩大。
二战期间：美国橡 树岭国家实验室研 制了“遥控操纵 器”——第一台 主从遥控机器人
1960年：美国 “联合控制公司” 根据Devol的专利生 产出第一台真正意 义上的工业机器人
观测及数据的快速处理。
智能鸟KC2000油动三角翼无人机
二、机器人在水利 行业的应用介绍
1 空中无人机
II 在水环境监测中的应用
无人机用于水环境监测主要是以遥感技术作为航空遥感手段，具有续航时 间长、影像实时传输、高危地区探测、成本低、高分辨率、机动灵活等优点，
是卫星遥感与有人机航空遥感的有力补充，在国外已得到广泛应用。
进行在非常危险的场合实现堤坝管涌的排查和堵漏作业。
二、机器人在水利 行业的应用介绍
3 其他特种机器人
I 抗洪抢险打桩机器人
由于打桩环境的特殊性，使用机器打桩时，首先要解决的是打桩机的行走 问题。通过选用行走机器人可以避免打桩机构在工作一线的运输问题，可适应 打桩现场复杂的工作环境，节省了人力物力，降低了打桩风险。另外，通过在 行走机构上装载其他机构，可以使其应用于其他不同的工程领域。
•
美国 USA
“863计划”及各级科研项目 都设有机器人专项 • 欧共体 EEC
“国家关键技术”以及 “国防部和能源部关键技术” • 日本、新加波、韩国、巴西
“EUREKA”计划以及
各国都有自己的研究计划
“信息技术研究发展战略计划”
结论：研究发展机器人技术受到世界各国重视。
一、机器人技术 的发展概况
水下机器人携带多种传感器，实时采集和传输水质监测数据，相对于人工 操作水质检测仪采集数据来说,机器人的利用在精度和准确度上都有较大提高, 也避免了人工采集数据可能遭遇的危险。
英国埃塞克斯(Essex)大学胡豁生团队 研发的用于水质测量水下机器鱼
中科院重庆分院和北航联合研发的 多鳍式水下机器人
二、机器人在水利 行业的应用介绍
4 机器人在各行业的应用
导盲机器人 • 内置数字地图，边走边通过传 感信息与地图对照，确定自身 位置和方向；根据盲人的行动 来决定自己的行动，通过声音 振动等方式提醒盲人注意安全； • 通过摄像机，图像处理可以确
定周围物体的形状、种类、大
小和远近灯，可以建立周围场 景3D地图。
一、机器人技术 的发展概况
2015（第三届）中国水利信息化与数字水利技术论坛—
机器人技术及其在水利行业的应用分析
Analysis of Robot Technology and Its Application in Water Conservancy Industry
倪建军 April, 2015
• • • • • •
内容提要
出渣、隧洞衬砌等一系列复杂工作。
三、机器人技术在水利 行业应用前景分析
2 水利机器人发展趋势
II 向智能化发展
科学在不断地发展，机器人制造工艺的各项 性能水平也在不断地得已提升。从较早期只能执 行简单程序，重复简单动作的工业机器人，发展 到如今装载智能程序有较强智能表现的智能机器 人，以及正在努力研制的具备犹如人类复杂意识
1 机器人技术概述
2 机器人技术在水利行业的应用
3 水利行业机器人发展趋势分析
4 应用实践探讨
一、机器人技术 的发展概况
1 简述
机器人学是一门高度交叉学科，涉及机械、电子、计算机、自动控制、人工 智能、生物以及人类学等众多领域。
机器人技术是多种学科综合发展的成果，代表高技术前沿，应用不断扩大。
•
中国 China
20世纪 中期
1945
1950
1955
1960
1965
1970
1975
1980
1954年:美国人 乔治〃德沃尔 （George C. Devol）研制出 第1台电子可编 程序工业机器人
1980年起：不同
1969年：通用汽车 公司用21台工业 机器人组成轿车 自动焊接生产线
结构、不同控制方 法和不同用途的工 业机器人在发达国 家进入了实用化普 及阶段。
02
缺乏应急能力
03
除了发生故障或磨损外，始终如一 地保持比人高很多的精确度
03
在很多方面具有局限性。如自由度、 灵巧度、传感器能力、视觉系统、 实时响应
04
具有某些人类所不具有的能力 可以同时响应多个激励或处理多项任务
04
费用开销大。如原始的设备费、安装费、 需要周边设备、需要培训、需要编程
一、机器人技术 的发展概况
一、机器人技术 的发展概况
4 机器人在各行业的应用
医疗：外科手术机器人 • 2000年美国制造Da Vinic机器人手术系统，包括控制台、
内镜、切除结扎系统及三个灵活的机械手，临床应用于心
脏外科、胆囊切除等各科手术。
一、机器人技术 的发展概况
4 机器人在各行业的应用
医疗：微型医疗机器人
• 日本立命馆大学研发：1cm宽，2cm长，重5g微型医疗机器
1 河海大学常州校区的相关机器人研究机构
江苏省输配电 装备技术重点 实验室 河海大学—法国 Aldebaran Robotics 联合实验室 教育部“疏浚 技术”工程 研究中心
河海大学机电 控制及水下 机器人研究所
1 简述
机器人Robot一词最先出现于1920年，捷克
作家卡雷尔〃卡佩克（Karel Capek）所写剧本
《罗萨姆的万能机器人》，剧中人造劳动者取 名Robota，意为“苦力”、“奴隶”。
反映了人类希望造出和自己一样具有思考和
劳动能力的机器代替自己工作的愿望。 “懒惰是人类前进的动力”。
一、机器人技术 的发展概况
二、机器人在水利 行业的应用介绍
2 水下机器人
I 在水利工程安全监测中的应用
水下机器人可以用于病险水库的坝底检测和闸门淤积情况检查、大坝裂缝 检测、桥墩检测等等。
湖南水利科学院引进的Stealth 3 水下机器人，进行水库大坝监测
二、机器人在水利 行业的应用介绍