應(yīng)急救援機(jī)器人盤點(diǎn)

● 升龍 編

自然災(zāi)害嚴(yán)重威脅著人類的生命和財(cái)產(chǎn)安全，災(zāi)難發(fā)生的72小時(shí)內(nèi)為黃金搶救時(shí)間。在災(zāi)害面前，人力始終是有限的，救援效率低，還可能在救援過(guò)程中造成二次傷亡?？萍既招略庐惖慕裉?，機(jī)器人技術(shù)有了很大的進(jìn)步，消防救援機(jī)器人也已經(jīng)成為一個(gè)重要的應(yīng)用分支，雖然還不足以完全替代消防員上陣，不過(guò)在輔助救援方面，還是能發(fā)揮一些作用。以下是一些看起來(lái)或許有用的機(jī)器人。

蛇形搜救機(jī)器人

蛇形機(jī)器人，是一種能夠模仿生物蛇運(yùn)動(dòng)的新型仿生機(jī)器人。由于它能像生物一樣實(shí)現(xiàn)“無(wú)肢運(yùn)動(dòng)”，因而被國(guó)際機(jī)器人業(yè)界稱為“最富有現(xiàn)實(shí)感的機(jī)器人”。日本東京科技大學(xué)于1972年研制出世界上第一條蛇形機(jī)器人，其速度可達(dá)40厘米/秒。隨著科技發(fā)展，現(xiàn)在的蛇形機(jī)器人整體構(gòu)造更加小巧，靈活性更高。在地震救援中，蛇形機(jī)器人起到的作用更多的是搜索而非直接營(yíng)救。由于其獨(dú)特的構(gòu)造以及靈活性，蛇形機(jī)器人能夠更好地進(jìn)入狹小的空間，通過(guò)自身攜帶的“攝像機(jī)”給搜救人員傳輸救援信息。蛇形機(jī)器人擁有廣泛的應(yīng)用前景，除了災(zāi)后救援之外，還可以應(yīng)用到科學(xué)探險(xiǎn)和狀況檢查、防恐防爆、醫(yī)療、航天航空、危險(xiǎn)環(huán)境作業(yè)、軍事等領(lǐng)域。

呼吸探測(cè)機(jī)器人

呼吸探測(cè)機(jī)器人Quince的誕生地是日本千葉工業(yè)大學(xué)。這款機(jī)器人體積小巧但功能獨(dú)特，據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)描述，其大小僅和兒童的游樂(lè)車相當(dāng)，卻裝配有4組履帶式輪子以及6個(gè)電動(dòng)馬達(dá)。它與眾不同的機(jī)械臂能打開(kāi)門把手，遞送食物或其他所需品。而它最令人感興趣的地方莫過(guò)于傳感器。它除了紅外感應(yīng)器還攜帶了二氧化碳探測(cè)器，能夠探測(cè)人體呼吸和體溫狀況，以便及時(shí)將被救者身體狀況反映給救援人員。

RoboCue救援機(jī)器人

日本消防廳研發(fā)的Robocue救援機(jī)器人，有兩只螃蟹鉗一樣的機(jī)械臂，作用是進(jìn)入到人類救援隊(duì)不能到達(dá)的事故現(xiàn)場(chǎng)，比如火勢(shì)兇猛、爆炸或濃煙彌漫的房子里，搜救被困人員，并運(yùn)送到安全地帶。它配備有超聲波傳感器和紅外線攝像機(jī)，用來(lái)確定被困人員的位置，并隨身攜帶一個(gè)氧氣罐。其2個(gè)機(jī)器臂不僅可以識(shí)別受傷者，還可輕柔地將傷員裝載到一張雪橇樣的床上，撤回到安全地帶。

體感搜救機(jī)器人

全息攝影、Clipse視頻和外科手術(shù)設(shè)備，體感外設(shè)Kinect在圖像感知方面幾乎無(wú)所不能。英國(guó)沃里克大學(xué)的學(xué)生研制出一款用于地震搜救的機(jī)器人。這款機(jī)器人采用Kinect作為主傳感器而不是激光雷達(dá)。激光測(cè)距儀不僅造價(jià)昂貴，而且效率不高，只能顯示二維平面影像。相比之下，Kinect的測(cè)距儀能夠傳輸3D地圖，這對(duì)營(yíng)救人員搜尋被困人員意義重大。Kinect機(jī)器人不僅可以執(zhí)行營(yíng)救任務(wù)，同時(shí)也能執(zhí)行偵察任務(wù)，能夠進(jìn)入人類無(wú)法進(jìn)入的區(qū)域，大大提高營(yíng)救工作的效率。

消防機(jī)器人

這是美國(guó)海軍開(kāi)發(fā)的一款滅火機(jī)器人，全稱“船舶自動(dòng)滅火機(jī)器人”。外形接近人類，依靠雙足站立行走，裝有紅外、激光、測(cè)距等多種傳感器，能夠自己跨越障礙物，在滾滾濃煙中也能辨明方向，行動(dòng)自如。經(jīng)過(guò)專門設(shè)計(jì)，它還能到達(dá)指定位置自行操作水管滅火等，不過(guò)目前尚處于原型階段還要依靠研究人員從控制臺(tái)發(fā)出行動(dòng)指令，沒(méi)法自動(dòng)執(zhí)行滅火任務(wù)。因?yàn)樗敲绹?guó)海軍為自家的艦船消防安全設(shè)計(jì)的，所以叫船舶機(jī)器人，不過(guò)將來(lái)應(yīng)用到其他地方也是沒(méi)問(wèn)題的，只是得先進(jìn)入民用領(lǐng)域。

小飛機(jī)機(jī)器人

小飛機(jī)機(jī)器人是一款可以在天上飛的機(jī)器人。這款機(jī)器人學(xué)名為旋翼飛行機(jī)器人，可以說(shuō)是我國(guó)第一架小型無(wú)人駕駛直升機(jī)。其翼展3米左右，機(jī)身長(zhǎng)3米左右。最快飛行速度可達(dá)70公里/小時(shí)左右，在進(jìn)行超低空飛行時(shí)，最低離地面高度僅為10米，可根據(jù)山勢(shì)等地形變化調(diào)整飛行高度和速度，使用93號(hào)汽油即可?？蛇M(jìn)行大范圍宏觀災(zāi)情信息調(diào)查。

雪炮滅火機(jī)器人

這是已經(jīng)在國(guó)內(nèi)一些消防部門實(shí)裝的滅火機(jī)器人--陸虎60雪炮車，德國(guó)施密茨公司產(chǎn)品。它更確切的定位，是一臺(tái)半智能化的高壓水炮滅火車，重2.3噸，行駛時(shí)速最高40公里，那個(gè)粗大的炮筒起降時(shí)間只要4秒，噴出的水柱最遠(yuǎn)達(dá)60米，可遠(yuǎn)程控制到更接近火源的地方滅火。

事實(shí)上除了噴水滅火，那個(gè)大炮筒更大的作用是吹風(fēng)排煙，它的功率高達(dá)35千瓦，裝上扇葉，每小時(shí)風(fēng)量可到9萬(wàn)立方米，風(fēng)速可達(dá)每小時(shí)165公里，是吹散濃煙、開(kāi)闊救援視野的一把好手。雖然不是那個(gè)豪車路虎，這個(gè)陸虎也不便宜，每臺(tái)價(jià)值200萬(wàn)元左右，所以還沒(méi)能大量推廣應(yīng)用。

大熊救援機(jī)器人

大熊救援機(jī)器人是美國(guó)VecnaRobotics公司的仿人型機(jī)器人，是一種用于戰(zhàn)場(chǎng)的救援機(jī)器人，戰(zhàn)場(chǎng)能用，常規(guī)的火災(zāi)、爆炸、地震等災(zāi)害救援自然也不在話下。它可以抱起227公斤的重量，而且由于運(yùn)用了動(dòng)態(tài)平衡技術(shù)，能保持上身直立的負(fù)重姿態(tài)1個(gè)小時(shí)不變，避免因劇烈顛簸給傷員造成二次傷害。

它有兩種行進(jìn)模式，平路上用輪子，崎嶇路上會(huì)“屈膝”降低重心，并換成履帶，最大限度減小顛簸。至于用一只呆萌的卡通大熊做頭，據(jù)說(shuō)是為了增加親和力，讓傷員放松心態(tài)、緩解焦慮感。

超高性價(jià)比機(jī)器蟑螂

對(duì)于機(jī)器人工程師來(lái)說(shuō)，昆蟲(chóng)界總能給他們帶來(lái)豐富的靈感，目前甚至已經(jīng)可以將神經(jīng)控制裝置應(yīng)用到昆蟲(chóng)身上。然而，加州大學(xué)伯克利分校仿生微系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室一名教授研制的“達(dá)什”，卻是一個(gè)如假包換的純機(jī)器人。號(hào)稱“終極便宜、終極堅(jiān)強(qiáng)”的“達(dá)什”，其設(shè)計(jì)靈感來(lái)自于最常見(jiàn)的、人人喊打的蟑螂，是用廢棄手機(jī)等電器的零件加上紙板做成的。對(duì)于這只機(jī)器人界的“電子小強(qiáng)”來(lái)說(shuō)，雖然身長(zhǎng)只有10厘米，僅配備了手機(jī)的低分辨率攝像頭和無(wú)線芯片等基礎(chǔ)裝備，看起來(lái)簡(jiǎn)單但卻擁有令人不可思議的敏捷性和速度，每秒最多可移動(dòng)1.5米。更令人感到吃驚的是，“達(dá)什”的身體異常堅(jiān)固。如此強(qiáng)大的機(jī)器人，每個(gè)的造價(jià)還不到1美元。相信在災(zāi)后救援上，這款機(jī)器人必然能大展拳腳。

人形機(jī)器人ATLAS

人形機(jī)器人ATLAS由美國(guó)波士頓動(dòng)力公司為美軍研發(fā)，該機(jī)器人能夠在危險(xiǎn)的環(huán)境中進(jìn)行救援工作。ATLAS機(jī)器人身高1.9米，體重150千克，由頭部、軀干和四肢組成，外形像人類，使用雙腿行走，它的“雙眼”是兩個(gè)立體感應(yīng)器，有兩只靈巧的手，能在實(shí)時(shí)遙控下穿越復(fù)雜地形。

ATLAS機(jī)器人能夠單腿站立，被側(cè)面的球體重撞也不倒，能夠在傳送帶上大步行走，而且還可以靈活躲開(kāi)傳送帶上的障礙物。此外，ATLAS機(jī)器人還能夠爬樓梯，從高處像人類一樣穩(wěn)當(dāng)跳下。

廢墟可變形搜救機(jī)器人

由沈陽(yáng)自動(dòng)化所在“廢墟搜索與輔助救援機(jī)器人”課題下研發(fā)的廢墟搜救可變形機(jī)器人，可進(jìn)入坍塌建筑內(nèi)部，利用自身攜帶的紅外攝像機(jī)、聲音傳感器將廢墟內(nèi)部的圖像、語(yǔ)音信息實(shí)時(shí)傳回后方控制臺(tái)，供救援人員快速確定幸存者的位置及周圍環(huán)境。同時(shí)，還能為實(shí)施救援提供救援通道的信息。

“大狗”機(jī)器人

“大狗”機(jī)器人（山地四足仿生移動(dòng)平臺(tái)）由波士頓動(dòng)力學(xué)工程公司研制。這種機(jī)器狗的體型與大型犬相當(dāng)，能夠在災(zāi)害救援中發(fā)揮非常重要的作用：在交通不便的地區(qū)為災(zāi)民運(yùn)送醫(yī)療用品、食物和其他物品。它不但能夠行走和奔跑，而且還可跨越一定高度的障礙物。該機(jī)器人的動(dòng)力來(lái)自一部帶有液壓系統(tǒng)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)?！按蠊贰钡乃臈l腿完全模仿動(dòng)物的四肢設(shè)計(jì)，內(nèi)部安裝有特制的減震裝置。

該機(jī)器人的長(zhǎng)度為1米，高70厘米，重量為75千克，從外形上看，基本上相當(dāng)于一條真正的大狗?！按蠊贰睓C(jī)器人的內(nèi)部安裝有一臺(tái)計(jì)算機(jī)，可根據(jù)環(huán)境的變化調(diào)整行進(jìn)姿態(tài)。而大量的傳感器則能夠保障操作人員實(shí)時(shí)地跟蹤“大狗”的位置并監(jiān)測(cè)其系統(tǒng)狀況。這種機(jī)器人的行進(jìn)速度可達(dá)到7千米/小時(shí)，能夠攀越35度的斜坡。它可攜帶重量超過(guò)150千克的武器和其他物資?！按蠊贰奔瓤梢宰孕醒刂A(yù)先設(shè)定的簡(jiǎn)單路線行進(jìn)，也可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

履帶式救援機(jī)器人

看起來(lái)像一輛坦克，實(shí)際上這款救援機(jī)器人的職責(zé)是將人送到安全地帶，其內(nèi)部裝有一系列傳感器，可在運(yùn)送途中對(duì)傷者的血液流動(dòng)情況以及其他重要生命體征進(jìn)行監(jiān)視。該款機(jī)器人由日本橫濱警視廳研制，能夠?qū)⒁幻钪?13公斤的傷員送到安全地帶。借助標(biāo)準(zhǔn)的紅外攝像機(jī)，這款機(jī)器人也能夠執(zhí)行搜索任務(wù)，但它的主要用途還是充當(dāng)安全性更高的遠(yuǎn)程遙控?fù)?dān)架。

輪滑式救援機(jī)器人

這是東京工業(yè)大學(xué)教授廣瀨茂男研發(fā)的一款救援機(jī)器人，它能夠分析地形來(lái)選擇最佳前進(jìn)方式。在崎嶇路面毫無(wú)疑問(wèn)用“腿”比用輪子更合適，但是在平坦路面，輪子是當(dāng)之無(wú)愧的選擇。為此，廣瀨茂男設(shè)計(jì)了一種可“變形”的機(jī)械腿，能夠在需要的時(shí)候變成輪子，在速度、耗能或者穩(wěn)定性方面都頗具優(yōu)勢(shì)。