科技日报记者 朱 虹
国家能源集团宁煤厂区，一座座四五十米高、直径二十余米的巨型储煤筒仓静静矗立。近日，仓体内部，一台绳驱并联式特种机器人正以“吊威亚”的姿势利用破碎机械手，将沉积十余年的顽固板结煤块一点点击碎。
依托“防爆激光雷达感知眼+AI智能分析大脑+绳驱破碎作业手”全流程智能闭环系统，机器人可进入煤仓深处，让破碎后的煤块顺畅落料，逐步还原筒仓万吨级原始仓储容量。
这台特种机器人由哈尔滨智兀科技有限公司（以下简称“智兀科技”）牵头，联合哈尔滨工业大学自主智能无人系统工业和信息化部重点实验室、哈尔滨工业大学苏州研究院、国家能源集团宁煤公司等多家单位共同研发，可为煤炭、粮食、化工、港口等高危仓储安全铲除“血栓”，破解困扰行业数十年的难题。
清堵诉求催生特种机器人
煤炭、粮食行业的专用储存筒仓形似巨型收口罐体，仓体全封闭、不透气。物料不断入仓堆积，时间一长，煤粉与粮食粉料就会牢固粘附在竖直仓壁上。
智兀科技负责人韩硕向记者介绍，传统储仓先天存在探不清、清不了、风险高三大痛点。早年行业测算仓内储量，只能依靠工人攀爬到数十米高的仓顶，放下重锤粗略估测。由于仓内物料高低起伏、大面积板结挂壁，人工估算误差动辄超过10%。
特种机器人的研发源于客户在使用智兀科技特种激光雷达设备时产生的进一步需求。这款雷达设备被固定在仓顶后，可通过激光扫描进行三维建模、还原仓内全貌，精准测算物料存量。通过这款设备，客户发现花千万元建好的万吨煤仓，其仓壁长年附着四五千吨板结煤，它们占据了煤仓一半的空间。
特种激光雷达解决了“探不清”的难题，但如何清理板结煤的问题又摆在了眼前。“你们的雷达能把仓内看得一清二楚，那能不能顺便把这些清不掉的挂壁积煤一并处理干净？”客户的这番发问，改变了公司的研发路线。
这些积煤就像人体血管里的血栓，使储存筒仓的出料口不断变小，最终可能导致生产线被迫频繁停工，安全事故一触即发。
然而，工人下仓处理板结煤风险极高，物料一旦突然坍塌，人会被瞬间掩埋。密闭仓体内部信号完全屏蔽，外面工作人员无法察觉仓内突发险情，而且煤仓内高浓度煤尘遇电火花极易爆炸，行业早已严控人工入仓。即便企业用水流冲刷板结煤，积水混合散煤极易引发溃仓，底部值守工人随时会被倾泻而下的煤流掩埋吞没。
客户的真实需求让团队下定决心：不能只做单一探测零部件，要打造集感知、分析、作业于一体的完整特种机器人系统，构建“眼—脑—手”协同作业闭环，从根源上杜绝工人涉险入仓。
航天灵感带来绳驱并联方案
密闭筒仓内部没有任何硬质稳固的落脚支点，常见的轮式、足式（人形）机器人无处受力，无法开展清堵作业。
看着传统设备全线“卡壳”，智兀科技团队日夜苦思全新解决方案。韩硕在哈尔滨工业大学航天学院就读期间，多次带队征战各级科创大赛。一天，他梳理过往科研资料时，曾参与过的航天微重力模拟实验平台为特种机器人的设计带来灵感：当年实验室依靠多根绳索悬吊实验舱体，通过动态调节绳索拉力，就能实现机器人全区域移动并且可以精准控制悬空构件的姿态。“能不能把这套思路挪到储仓清堵场景里？”韩硕当即与团队分享这个构想。
最终团队敲定了独树一帜的绳驱并联“吊威亚”方案：数根高强度耐磨特种钢索牢牢锚固在筒仓顶部的结构边沿，将整套破碎作业机头悬空吊在仓腔内，并通过协同牵拉、收放，带动破碎头上下左右自由移动。
方案敲定后，全员立刻投入研发攻坚，绘图、选型、加工零件同步推进，很快打磨出第一台完整样机。随后，他们开启了漫长的测试，直到这台悬吊机器人完美完成全部预设动作，所有人都对成果落地充满信心。
然而，当团队于2025年10月带着设备进驻国家能源集团宁煤厂区时，实验室仿真完全预判不到的一系列现实难题却接踵而至。
“实验室样机一旦投入煤灰弥漫、昏暗无光的真实煤仓环境，很容易全线失灵。可靠性与场景适配能力，成为研发道路上最难逾越的难关。”韩硕坦言。
团队需要攻克的首个难题，是悬空工况下的破碎力度控制。仓壁上的板结煤堆积十余年，硬度堪比水泥。而仓内机器人全程由钢索悬吊，没有任何固定支撑点。机器人装配的初代液压执行器输出功率有限，清理板结煤时力道如同挠痒。
“那段时间，团队白天在仓区吊装设备开展测试，深夜回到板房开会复盘，连轴转是常态。”韩硕对当时的研发场景记忆犹新。结构设计方案先后推翻重来六次后，研发思路终于从“让执行器更有劲”转向“让整机一起使劲”：机器末端以倾斜角度贴住板结面，整机自重不再是需要克服的负担，而成为压向仓壁的正压力，随后通过六根钢索的张力实时再分配，叠加一个向下的牵拉分力。最终，两股力合成“抠挖”式的剪切作用，这样的设计既避开了液压执行器的出力上限，也把作业反作用力约束在了安全边界内。
团队要解决的第二个难题是长距离绳索控制难题。仓体高度可达三十余米，钢索放出后受重力作用自然下垂、形成弧形。如果仅依靠钢索的放出长度来推算机器人的实际空间位置，会产生很大的定位误差。与此同时，作业时还频繁出现钢索松弛、绞车卷盘乱绳等故障，而这些问题，在实验室的短距离模拟测试中完全没有暴露出来。
“我们连续一周反复观测钢索运动轨迹，记录不同作业高度下的张力变化。”韩硕介绍，团队重构整套运动控制程序，同时制定从上至下分层清堵的作业规范，依靠数十轮现场实操积累的场景数据修正操作程序，才彻底解决钢索松弛、缠绕打结、定位偏移的问题。
除此之外，现场适配衍生出大量实验室完全预判不到的细节问题。团队在煤灰环境中反复试错，历经了18个月的现场迭代优化。如今这台绳驱并联式特种机器人形成了突出的行业优势：多绳索牵引结构可覆盖筒仓三十余米深度的全部作业空间，机器人能够精准抵达仓壁任意位置，处理各处挂壁硬块，破解了传统机器人作业范围受限的行业痛点。
全链布局百亿级高危作业市场
有了“眼”和“手”，要实现“指哪清哪”的自主作业，还少不了一个“智能大脑”。早在2024年，团队就成功利用人工智能系统自动识别板结位置、划分作业区域。如今，智兀科技已经形成了“眼—脑—手”的全产业链布局。
“我们的产品分为三层，感知雷达是基础，AI安全监测是大脑，绳驱并联式特种机器人是执行终端。”韩硕介绍，目前企业“感知之眼”防爆雷达产品线已经完全实现市场化，2025年订单额突破3000万元，交付营收超千万元；配套AI安全监测“智能大脑”，可10秒内识别物料坍塌风险；绳驱并联式特种机器人已在宁煤顺利完成十余年顽固板结物料破碎实测，距离标准化量产仅一步之遥。
放眼市场，国内密闭大宗仓储存量市场规模数百亿元，市面上同类机械化设备智能化程度极低。凭借这套绳驱一体化特种机器人的突出竞争优势，智兀科技于今年6月顺利完成首轮天使轮融资。
对于未来的发展蓝图，韩硕有着清晰的规划：短期优化机器人自主作业逻辑，中长期打造云端远程运维中台，让操作人员坐在办公室终端，就能远程监控全国各处仓体实时状态，一键下达清仓、探测作业指令。
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