日前,由东北林业大学、北京林业大学承担的国家863计划“防风固沙草方格铺设机器人研究”项目研制取得成功。该课题组开发出的机器人为6自由度,三站双循环,由PLC与计算机相结合实现了开、闭环控制,即有柔润伸缩又可刚性快速动作。该机器人可自动测距与实时监控收集沙地表面信息,并根据这些信息实现适时反馈控制,从而高效高质量地完成固沙铺设任务。该机器人在沙地上行走自如,工作时2秒内可向前移动1米并能够顺利地按要求快速将草插入沙地形成3平方米草沙障(1×1m)。同时也可将沙柳或其它沙地植物随行栽入,草插入沙地的深度可为20~40cm(可自行调整深度),留在表面的草障高度为20~25cm,在沙地上形成了草方格立体沙障,而且该草方格沙障的尺寸是可调的(调节范围0.8m~3m),还可根据需要将滴灌管道同时埋入草方格中,以利于进行生物治沙。该机生产效率为每小时4500㎡-5600㎡(为1m×1m草方格沙障),为人工的140~280倍。该机器人为国内外首例,它引领了工程治沙与生物治沙相结合领域的方向。同时,该机器人还可在沙漠石油、天然气的开采,沙漠铁路的护基护路等各方面得到应用,该机应用范围广泛、市场潜力巨大、开发风险较小。
该机器人自动化装备项目经过2年多的努力,克服各种困难、在固沙机器人特殊结构、草的剪切分割和控制软件等方面攻克多项技术难关,在浑善达克沙地实地试验,各项技术指标都达到或超过了原设计要求,机器人固沙实现了草方格与灌木黄柳同时栽植;机器人在流动沙丘上固沙的草方格,大大降低了地面风速,除方格外围2m作业区有少量积沙现象,2m内的草方格既不起沙也不积沙;机器人固沙将为解决防沙治沙的难点与重点,在交通不便的少人、重度沙化区展现出广阔应用前景。同时,对浑善达克沙地当地的治沙工作产生了良好的推动作用,得到生态治沙专家、同行们的一致好评,认为该工程装备将开辟防风固沙新方法,填补该领域国际空白。
我国是世界上受沙化危害最严重的国家之一。据《中国荒漠化灾害的经济损失评估》,每年沙化造成的直接经济损失达500~600亿元。八大沙漠、四大沙地是我国主要的沙源地。南方沿江、河海也有零星沙地分布。全国流动沙丘面积42.72万平方公里,固定及半固定沙地46.30万平方公里,戈壁及风蚀劣地71.14万平方公里,其它14.14平方公里。我国西北、华北、东北形成一条西起塔里木盆地,东至松嫩平原西部,长约4500公里,宽约600公里的风沙带,危害北方大部地区,其扩展速度快、发展态势严峻。因此,该机器人的研制成功有着重要的现实意义。