在我國剛剛結束的第24次南極科學考察活動中
，出現了兩位特殊“考察隊員”的身影——“冰雪麵移動機器人”和“低空飛行機器人”。這是我國在南極考察事業中首次運用智能機器人。為什麼引進這兩位特殊的“考察隊員”？“考察隊員”做(zuo)了(le)哪(na)些(xie)考(kao)察(cha)？特(te)殊(shu)成(cheng)員(yuan)的(de)引(yin)進(jin)能(neng)為(wei)極(ji)地(di)考(kao)察(cha)帶(dai)來(lai)了(le)什(shen)麼(me)？中(zhong)國(guo)科(ke)學(xue)院(yuan)沈(shen)陽(yang)自(zi)動(dong)化(hua)研(yan)究(jiu)所(suo)機(ji)器(qi)人(ren)學(xue)國(guo)家(jia)重(zhong)點(dian)實(shi)驗(yan)室(shi)副(fu)主(zhu)任(ren)韓(han)建(jian)達(da)研(yan)究(jiu)員(yuan)對(dui)此(ci)給(gei)出(chu)了(le)答(da)案(an)。 

為何引進特殊“考察隊員”

？ 

　　“開展極地考察，首先麵對的挑戰是如何將考察物資、科考設備和重型裝備通過破冰船安全運輸至南極大陸中山站，再由重型雪地車隊將內陸物資運輸一千多公裏至冰蓋頂峰冰穹A點。”韓建達介紹，由於南極大陸被海冰緊緊包圍起來，破冰船“雪龍號”也僅具備連續破除冰層厚度1.2米(mi)的(de)能(neng)力(li)。通(tong)常(chang)，破(po)冰(bing)船(chuan)無(wu)法(fa)直(zhi)接(jie)到(dao)達(da)南(nan)極(ji)大(da)陸(lu)
，因(yin)此(ci)隻(zhi)能(neng)采(cai)取(qu)海(hai)冰(bing)卸(xie)貨(huo)運(yun)輸(shu)的(de)方(fang)式(shi)。而(er)在(zai)國(guo)際(ji)上(shang)，破(po)冰(bing)船(chuan)被(bei)困(kun)冰(bing)區(qu)，雪(xue)地(di)車(che)掉(diao)進(jin)冰(bing)縫(feng)
，特(te)別(bie)是(shi)直(zhi)接(jie)造(zao)成(cheng)人(ren)員(yuan)傷(shang)亡(wang)的(de)事(shi)故(gu)屢(lv)屢(lv)見(jian)諸(zhu)報(bao)道(dao)。 

　　開(kai)展(zhan)極(ji)地(di)考(kao)察(cha)麵(mian)臨(lin)的(de)第(di)二(er)個(ge)問(wen)題(ti)是(shi)如(ru)何(he)安(an)全(quan)穿(chuan)越(yue)冰(bing)裂(lie)隙(xi)區(qu)。目(mu)前(qian)普(pu)遍(bian)采(cai)用(yong)的(de)方(fang)法(fa)是(shi)在(zai)重(zhong)型(xing)車(che)隊(dui)之(zhi)前(qian)，考(kao)察(cha)隊(dui)員(yuan)依(yi)靠(kao)經(jing)驗(yan)，在(zai)可(ke)能(neng)出(chu)現(xian)危(wei)險(xian)區(qu)域(yu)進(jin)行(xing)實(shi)地(di)探(tan)察(cha)，親(qin)身(shen)鑽(zuan)孔(kong)量(liang)測(ce)，而(er)這(zhe)存(cun)在(zai)很(hen)大(da)風(feng)險(xian)。 

　　眾所周知
，極區環境惡劣，海冰潮汐縫、冰蓋裂隙
、高寒低氧
、極端天氣等
，隨時都可能威脅科考隊員的生命；極區環境複雜，是冰蓋、冰架、海冰、露岩、海洋、大氣、極晝、極夜等交織在一起的原始環境係統，科考作業具有高成本、高危險性和地域局限性；極地是科學觀測極度稀缺地區，技術裝備手段匱乏；在南極1400wanpingfanggonglibinggaibiaomian，renleishezudequyuzhizhanjixiaodeyibufen。weici，gengshencengcidejidikexueyanjiuxuyaoyigaoxinjishuweiyituodeguancenengliheshujuhuoqushouduan。 

　　隨著極地科考規模的發展和目標的提升，如何實現在海冰上的安全卸貨運輸，如何安全穿越冰蓋裂隙區，如何在更寬廣的時間、空間領域實現高效率的科學考察
，已經成為迫切需要解決的技術難題。而極地探測機器人作為人的“代理”

，成為解決這一技術難題的一種思路。 

　　“考察隊員”能幹啥
？ 

　　“極地探測機器人是一個延伸了科學家的眼睛、腿腳
、手臂的探測儀器。”韓建達研究員開門見山，“在極地冰雪麵、水下、空中等領域進行漫遊，集成科學探測儀器
，代替科學家在極地區域惡劣的環境下工作（移動、觀測、探測、采樣、分析等），能夠被科學家得心應手、隨心所欲地操作，是一種極地科考的高技術裝備。” 

　　在本次科學考察活動中
，韓建達博士和另外3名成員以距中山站約5公裏的“內陸隊出發地”為基地開展了試驗。因為在地處冰蓋邊緣
，可以找到大多數的南極典型冰雪麵地形，機器人可以充分地開展試驗。 

　　“冰雪麵移動機器人”相當於一個陸上探路員 

　　體重達300公斤的“冰雪麵移動機器人”
，外形看上去像一架帶有升降桅杆的坦克，可自主跨越冰裂縫，翻越雪坡和雪丘，最大作業半徑為25公裏。它還是一位“大力士”，身上可搭載40公斤的重量，同時還可以拖曳100公斤的重量。南極之旅中，它搭載一個高精度的差分全球定位係統（DGPS）和一套常規氣象觀測站，進行科學考察。 

　　“‘冰雪麵移動機器人’就相當於一個陸上探路員，它能夠開展海冰卸貨運輸路線探察、冰蓋裂隙密集區前置探路、極端惡劣條件下科學考察等工作。”韓建達研究員用了一個簡單的比喻。

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　　“低空飛行機器人”則充當了空中探路員的角色 

　　而看上去像一架小型飛機的“低空飛行機器人”則充當了空中探路員的角色。它體態輕盈，約有20公斤


，力氣也較小，隻能搭載約5公斤的有效載荷。此次赴南極考察，這位“小蜻蜓”除考驗自身素質外
，還攜帶了一台觀測海冰溫度的紅外輻射計和一架航拍照相機，用以開展海冰厚度觀測等工作。 

　　“使用機器人
，能夠降低極地科考的風險與成本
，提高效率、覆蓋範圍與可達區域。能夠對極區頻發的時空小尺度天氣係統以及海冰潮汐縫、冰蓋裂隙、冰雪低溫等提供一定的預測。”韓建達研究員同時表示，將我國機器人用於極地科考，開創了一個新的研究方向
，能夠為形成係列化

、多功能化科考機器人奠定基礎
；而對於極地科考，它將提供一種智能化的高技術裝備
，為我國早日成為極地科考的強國奠定基礎。 

　　“考察隊員”幹得咋樣？ 

　　韓han建jian達da告gao訴su記ji者zhe，這zhe是shi中zhong國guo機ji器qi人ren首shou次ci登deng陸lu南nan極ji開kai展zhan實shi地di實shi驗yan研yan究jiu，這zhe次ci實shi驗yan的de主zhu要yao目mu的de
，是shi檢jian驗yan機ji器qi人ren自zi身shen的de性xing能neng，同tong時shi驗yan證zheng兩liang種zhong類lei型xing機ji器qi人ren輔fu助zhu科ke考kao的de可ke行xing性xing，也ye就jiu是shi對dui這zhe兩liang名ming“考察隊員”進行一次“身體素質”檢查。“冰雪麵移動機器人”主要進行了極地冰雪麵上的機動
、通過能力實驗；對極地氣候條件的適應能力實驗；自主導航方法初步實驗；任務載荷集成實驗，以及模擬冰川移動測量實驗。 

　　而“低空飛行機器人”也進行了三個階段的檢查：首shou先xian
，進jin行xing調tiao試shi飛fei行xing器qi係xi統tong在zai實shi際ji極ji地di環huan境jing中zhong的de使shi用yong狀zhuang況kuang，以yi及ji適shi應ying飛fei行xing環huan境jing的de實shi驗yan。其qi次ci，進jin行xing較jiao遠yuan距ju離li航hang跡ji自zi主zhu跟gen蹤zong飛fei行xing實shi驗yan。第di三san

，搭da載zai皮pi溫wen測ce量liang裝zhuang置zhi，按an照zhao選xuan定ding的de最zui優you航hang線xian
，進jin行xing實shi際ji測ce試shi圖tu像xiang照zhao片pian和he皮pi溫wen測ce量liang設she備bei的de時shi間jian同tong步bu性xing能neng，以yi及ji數shu據ju的de可ke用yong性xing實shi驗yan。 

　　“考察隊員”何時實現應用？ 

　　極地蘊藏著巨大的科學資源。以南極為例

，其麵積約1400萬平方公裏，是中國陸地麵積的1.45倍；南極冰雪儲量占全球總儲量的90%%
，是全球淡水總儲量的80%%
，對全球氣候變化具有重要影響；南極地區的礦產資源也極為豐富，煤炭、石油、天然氣
、鐵礦等等都是南極富有的資源，對全球能源安全具有重要意義。對極地區域進行高效率
、大da範fan圍wei的de科ke學xue考kao察cha，被bei列lie為wei各ge大da國guo首shou要yao的de科ke學xue工gong程cheng之zhi一yi。中zhong國guo作zuo為wei一yi個ge崛jue起qi中zhong的de強qiang國guo，在zai極ji地di科ke考kao中zhong發fa揮hui與yu其qi經jing濟ji地di位wei相xiang稱cheng的de作zuo用yong，是shi中zhong國guo應ying盡jin的de責ze任ren與yu義yi務wu。為wei此ci，中zhong國guo已yi經jing將jiang極ji地di科ke考kao列lie為wei中zhong長chang期qi持chi續xu開kai展zhan的de重zhong大da科ke學xue工gong程cheng之zhi一yi。 

　　在初試成功後，我國極地機器人何時能實現實際應用
？“總體上講，在整個國際範圍內，極地機器人目前仍處於探索和實驗階段，尚未實現實際應用。”韓建達研究員介紹，2006年以前，我國極地探測機器人是空白。 

　　“對於機器人技術而言
，極地還是個嶄新的應用領域，還有諸多技術難題有待深入研究，包括麵向長時間運行的能源產生技術、混合驅動技術，麵向長距離運行的自主定位、導航、環境適應
、行為產生技術，麵向冬季嚴寒運行的溫度控製技術


，惡劣氣候條件如風暴、降風吹雪等情況下的自主生存技術
，水下
、水麵、冰雪麵


、空中等多領域
、多機器人協同探測技術等等。”韓建達研究員表示，這些技術都有待於在後續的科研工作中逐步深入展開並不斷取得突破。 

　　■新聞緣起 

　　曆經156天驚濤駭浪
、冰雪交加的洗禮和考驗
，我國第24次南極科學考察隊圓滿完成各項任務凱旋。4月15日

，科考隊抵達在上海的中國極地考察國內基地碼頭。 

　　我國第24次南極考察緊緊圍繞南極內陸站建設選址、“國際極地年”中國行動計劃
、極地考察“十五”能力建設三大目標展開，考察隊共完成了46項科學考察和11項後勤保障任務，取得了豐碩的考察成果。 

　　由國家863計劃支持，中國極地研究中心、中國科學院沈陽自動化研究所
、北京航空航天大學聯合研製的具有自主知識產權的“冰雪麵移動機器人”和“低空飛行機器人”，在我國第24次南極科考中獲得首次試驗成功，這是我國在南極考察事業中首次運用智能機器人技術。（據新華網）

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　　■相關鏈接 

　　極地機器人在國際上的表現 

　　英德：據報道，在2007年10月至12月期間，英國南極考察局和德國不倫瑞克工業大學合作研製的無人駕駛航空器（簡稱無人機）已多次在南極上空飛行，並成功完成了預定的南極考察任務。這種載有高科技觀測設備的無人機共飛行了20架次
，每次40分鍾
，測量了南極地區威德爾海上空超低空區域的氣溫，收集了南極仍未標明的地區的各種地理和氣象數據。 

　　這種無人機重約6公斤、翼展為2米(mi)，看(kan)上(shang)去(qu)像(xiang)一(yi)個(ge)大(da)的(de)遙(yao)控(kong)飛(fei)機(ji)模(mo)型(xing)。它(ta)可(ke)根(gen)據(ju)預(yu)先(xian)設(she)計(ji)的(de)飛(fei)行(xing)線(xian)路(lu)自(zi)行(xing)飛(fei)行(xing)
，途(tu)中(zhong)也(ye)可(ke)根(gen)據(ju)情(qing)況(kuang)自(zi)行(xing)調(tiao)整(zheng)路(lu)線(xian)。無(wu)人(ren)機(ji)返(fan)航(hang)著(zhe)陸(lu)時(shi)需(xu)要(yao)人(ren)工(gong)操(cao)縱(zong)。它(ta)的(de)引(yin)擎(qing)動(dong)力(li)來(lai)自(zi)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)，能(neng)全(quan)天(tian)候(hou)飛(fei)行(xing)
，續(xu)航(hang)能(neng)力(li)為(wei)45公裏。 

　　研究人員希望這種無人機在未來幾年內能成為人類考察赤道沙漠、極地等條件惡劣地區的常用工具。 

　　意大利：2002年意大利對履帶雪地車進行了無人化改造，研製出RobotAntarticodiSuperficie（RAS）機器人，使其可以在營地之間沿固定路線自主行駛。 

　　美國：1992年美國卡耐基梅隆大學研製出Dante-I四足步行機器人並在南極Erebus山(shan)開(kai)展(zhan)實(shi)驗(yan)研(yan)究(jiu)，其(qi)目(mu)的(de)是(shi)對(dui)火(huo)山(shan)坑(keng)峭(qiao)壁(bi)實(shi)施(shi)機(ji)器(qi)人(ren)化(hua)探(tan)測(ce)
，由(you)於(yu)通(tong)訊(xun)係(xi)統(tong)出(chu)現(xian)故(gu)障(zhang)，該(gai)次(ci)探(tan)測(ce)未(wei)能(neng)取(qu)得(de)成(cheng)功(gong)
，但(dan)此(ci)舉(ju)開(kai)辟(pi)了(le)人(ren)類(lei)利(li)用(yong)機(ji)器(qi)人(ren)進(jin)行(xing)極(ji)地(di)探(tan)測(ce)這(zhe)一(yi)新(xin)途(tu)徑(jing)。1997年，美國卡耐基梅隆大學開始將其研製的Nomad移動機器人用於南極岩石分類與隕石搜索，實驗在南極PatriotHills進行
，2000年Nomad使用激光導航成功在南極冰雪麵自主行駛了10.3公裏，以預定路線覆蓋了2500平方米的區域，自主找到了5塊隕石
，成功演示並證明了利用機器人進行自主科學探測是人類將其研究領域延伸到不可達區域的有效、可行方案。(記者陳瑜)