奥运会第一位机器人火炬手来自百度。背后是怎样的黑科技?
中国青年报·中青网记者独家联系了R&D团队——中国航天科技三院31所。该所研究员、“科技冬奥”专用火炬技术研发项目负责人张博回答了网友关心的问题。张博所在的单位是一家专门从事航天动力技术研究的航天高科技企业。用他们的话说,“燃烧技术是我们航天动力人的看家本领”。
2022年2月2日,北京冬奥会公园,火炬交接由两栖机器人和下一个水下变结构机器人完成。机器人和火炬在冰上进行合作测试。
水下火炬侧重于“防水”和“供氧”。初中物理课上提到,燃烧需要三个条件:可燃物、助燃剂、点火源。本次火炬研发也是从这些方面入手。
2月2日下午,北京冬奥会公园,火炬从第254棒火炬手安国宇手中传递到两栖机器人手中。两栖机器人将点燃的火炬“举”入水中,与水下的变结构机器人对接,随后另一只机械臂伸出水面,将奥运圣火传递给第255棒火炬手安祥义。
火在空气和水中都能平稳燃烧。张博说,让火在水下燃烧的最重要因素是“防水”和“供氧”。
“防水”是指保护点火源,也就是为火灾创造一个“无水的环境”。张博说,火焰被放置在一个“圆柱”形的“空腔”中,燃烧的火焰被一个像“气膜”一样的气动防水罩包围着。正是这两个设计保证了奥运圣火与水“隔绝”,在水下顺利燃烧。此外,水下氧气条件不足,火炬燃烧器也自带助燃剂,为奥运圣火燃烧补充足够的氧气。
燃料是“高纯度家用液化气”。第一个国际火炬燃烧的是什么燃料?很多网友根据之前奥运火炬传递的经验推测。
事实上,水下专用火炬在奥运史上首次使用是在2000年的澳大利亚悉尼,随后是2014年的俄罗斯索契和2018年的韩国平昌。2014俄罗斯索契冬奥会首创水下火炬传递,2018韩国平昌冬奥会首创机器人火炬手。
但北京冬奥会水下火炬传递不同于上述两条技术路线。张博介绍,这次团队选择了气体燃料——丙烷,也就是“高纯度家用液化气”。
据他介绍,如果水下火炬使用固体燃料,燃烧时很难避免烟雾污染。张博说,这次选择丙烷是为了解决火焰可以在空气和水下长时间保持无污染的问题。
2022年北京冬奥会不仅是奥运历史上第一批水下机器人火炬手——火炬由机器人在水下传递,同时,此次研发的专用火炬也是“世界上第一个无烟燃烧的绿色清洁水-空气跨媒体火炬”。
这就像在空间站的舱内对接火炬一样困难。张博说,从技术原理和系统组成来看,水下火炬可与小型气体燃料发动机相媲美。该发动机不仅实现了水下燃烧,还通过一系列控制机构和程序实现了与机器人的集成和自动控制。
张博说,空间站的对接是在真空中进行的,水下火炬的对接也要考虑水流的扰动。从这个角度来说,火炬的对接比空间站的舱体对接更困难。"火炬对接的精度和稳定性非常高."
在零下20摄氏度的冰上搭起帐篷,在实验中度过除夕。
火炬研制任务艰巨,时间紧迫,特别是在2021至10火炬正式交付前,R&D团队一直在紧锣密鼓地进行火炬与多型机器人的集成联试。
张博说,在此期间,几乎所有团队成员从未休息过一天。为了模拟真实的传播环境,团队在沈阳抚顺大伙房水库冰冻冰面上进行实验。在零下20摄氏度的天气里,无人居住的郊区冰面上搭起了帐篷。团队每天用人力沿着湖边小路和冰面把设备搬到实验区。在那里,下午5点就会天黑,团队经常在每天晚上8、9点结束一天的任务撤回驻地。
2022年元旦,团队首次在室外条件下完成两栖机器人和变结构机器人水下火炬传递,在冰上度过了一个难忘而又特别的新年。除夕夜,队伍为火炬传递做了最后的演练,他们依然忙碌着。
2月2日下午,接受中青报记者采访时,张博鼻音略重,但声音很轻松。他说:“事实上,在2008年北京奥运会上,我们就承担了火炬开发工作。当时刚入职,看着前辈们做。这次能亲自参与其中,我感到非常荣幸。我院64年来一直致力于电力产品的创新。这一成功也是对我们研发能力的验证。”
他告诉记者,连续几个月身处冰天雪地,注重在真实环境下测试和完善技术细节,换来了水下机器人火炬传递任务的圆满完成,向世界展示了科技奥运的独特魅力。