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5年科研接力 这群大学生忙着给管道“治病”

2024-03-28 10:50

来源:中国网

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控制舵机、检测管道、传送数据……小巧灵活的机器人钻进管道“把脉问诊”,通过无线通信实时传达“病情”。近日,安庆师范大学师生研制的管道智能检测机器人备受关注。相较于市面上的大部分管道检测机器人仅支持管道状态观测,这个小“维修工”增加了管道缺陷位置的自动识别和主动定位,通过传感器、摄像头等设备获取管道内部信息并实时传出内部视频影像,直观反映破损、淤堵等情况,从而帮助工作人员“对症下药”。

团队在户外管道进行实地检测

目前,这个小“维修工”已拿下2023年第十八届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛“黑科技”专项赛国赛一等奖,2023年全国大学生机器人大赛工业机器人赛道三等奖,一项国际发明专利、一项国内发明专利、一项实用新型专利。该科研团队也与安庆市长三角未来产业研究院达成合作,共同完成“揭榜挂帅”科技项目:“面向管道爬行器基于视频的管道内壁缺陷检测与识别”。

研发这款智能机器人耗费多长时间?面对技术难关如何沉下心钻研?遭遇挫折怎样一再咬牙坚持?在安庆师范大学计算机与信息学院的实验室里,有一支接力5年的科研团队能够解答这些疑问。团队自2019年创建至今,始终致力于研发管道检测机器人,已拿下了国家级、省市级等各类奖项50余项。目前该团队由11个本科生组建而成,由艾列富教授、陈春生高级实验师进行专业指导。

2022年1月份,智能科学与技术专业2021级刘勇琦从上一届负责人手中接下“接力棒”,正式开始这段漫长的科研“接力长跑”。除了上课,其余时间团队成员们总是待在实验室里。跑代码、测数据、写报告……他们各司其职,不断推进项目工作,合力解决了一个又一个“bug”。

谈起研发管道智能检测机器人的初衷,刘勇琦表示,“城市内很多管道尺寸狭小,难以人工作业,而市面上的大部分机器人仅支持管道状态观测,基本是由检修人员依靠经验来检测管道内部情况,存在主观不确定性。我们希望研究出新型管道智能检测机器人,解决当下管道维修难的问题。”

据刘勇琦介绍,管道智能检测机器人主要由机器人硬件装置、摄像头、超声波传感器、智能算法等组成。团队在机器人研发过程中,基于树莓派开发板和YOLO算法开发了缺陷检测和识别等核心技术,“这些技术主要帮助我们检测管道内壁的缺陷,正是有这些核心技术的‘加持’,智能检测机器人在管道中才能‘如鱼得水’。”刘勇琦表示。

“通过实地检测,我们意识到摄像头只能显示管道的二维状态,在实际维修中无法十分精确定位维修位置。”因此,在“挑战杯”专项赛结束后,团队马不停蹄投入到新一轮的研究,进一步更新迭代产品功能。此次更新,团队在机器人身上安装了激光雷达,能够对一定区域内进行三维建模,这项新技术也被应用在了参加2023年全国大学生机器人大赛上的升级版机器人上。

运动模块控制、PC端可视化界面、目标检测精准度……机器人研制过程中涉及的课外知识,刘勇琦及其团队成员只能成天泡图书馆“开小灶”,通过自学或请教指导老师来解决科研过程中的难题。“项目还有很多技术可以改进,比如提升主控平台性能、缩小机器人内部体积等,这些都是我们接下来要攻克的难题。”他说。

2023年12月份,“接力棒”再次交接,计算机科学与技术2022级周世翔“站”上“跑道”,带领团队继续征战。在之前的基础上,周世翔团队增加了车载雷达技术,安装车载雷达后,机器人进入管道检测到维修点,就能够迅速建立三维模型,帮助维修人员更立体、精准地观测管道状态。

“我们打算把这项技术运用到古建筑保护中。”周世翔表示,团队今后将不断精进技术,拓展应用领域,结合安庆古建筑众多的特点,使用车载雷达扫描古建筑三维模型,将建筑现有状态保存下来,以便后期有针对性地进行维护。“利用这个原理,还可以把雷达安装在无人机上,用于自然灾害的损坏测绘。”周世翔坦言,希望团队以后能一棒接一棒、一届传一届,把属于自己的这段科研路“跑”好。

(文/学生记者 叶子怡 图/由受访者提供)


【责任编辑:曹杰】
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