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
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）
