爬树机器人

爬树机器人(Treebot)的研发目标是协助并代替工人爬到树木上进行检查、保养及病虫害防治等林业工作,可帮助减低工人受伤的风险,提高工作效率,并减少城市树木倒塌的危机。此外,爬树机器人亦可用于监察树上生态以进行科学研究,用途广泛。

爬树机器人主要由一个独创的高自由度移动装置及一对机械爪组成,组件结构非常轻巧。该移动装置不但能够高度伸缩,而且还能多向弯曲,相比其他只能垂直向上爬行的爬树机器人,这项崭新发明能在不规则的树干和枝桠之间自由走动,到达树上不同位置,灵活度和机动性能大大提升。而机械爪则采用了精巧的单驱动及自适应设计,能牢固地抓在各种不同材质、型状及粗细的树干上。静态时,机器人更能以零功耗牢固地抓在树干上,节省电池使用量。爬树机械人体积小巧,重量只有600克,其负载能力却高达1.75千克,几乎是机器人自重的三倍,足以配备一定重量的仪器。

爬树机器人亦配备传感器,可以探索四周的环境,得以自主地在未知的环境中行走。一般机器人多采用视觉传感器,以接收丰富的环境信息。然而,这种传感器很容易受户外光线变化所影响。事实上,自然界有很多生物皆不需要依赖视觉信息亦能行动自如,例如尺蠖就是凭触觉在树上四处行走。尽管触觉传感器获得的信息逊于视觉传感器,但却更为可靠,不会受环境变化所影响。因此,爬树机器人亦采用了触觉传感器对环境进行探索及重建,从而自主设定最佳前进路线。

 

REUTERS - Treebot: The tree-climbing forest sentinel

 

IEEE Spectrum's Automation Blog - Treebot Learns to Autonomously Climb Trees

 

Publications

1. Tin Lun Lam and Yangsheng Xu, "Climbing Strategy for a Flexible Tree Climbing Robot - Treebot", IEEE Transactions on Robotics, Vol.27, No.6, pp.1107-1117, 2011.

2. Tin Lun Lam and Yangsheng Xu, "Mechanical Design of a Tree Gripper for Miniature Tree-Climbing Robots", IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, pp.1487-1492, San Francisco, California, USA, 25-30 September, 2011.

3. Tin Lun Lam and Yangsheng Xu, "Treebot: Autonomous Tree Climbing by Tactile Sensing", IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp.5849-5854, Shanghai, China, 9-13 May, 2011.

4. Tin Lun Lam and Yangsheng Xu, "A Flexible Tree Climbing Robot: Treebot – Design and Implementation", IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp.789-794, Shanghai, China, 9-13 May, 2011.

5. Tin Lun Lam, Guoqing Xu, Huihuan Qian, and Yangsheng Xu, "Linear-time Path and Motion Planning Algorithm for a Tree Climbing Robot - TreeBot", The IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, pp.4988-4994, 2010.