九年前的今天,强震摧毁了汶川,近七万同胞不幸遇难。我们体验了生命的脆弱,也看到了救援力量的重要。在汶川地震的救援过程中，由于灾难现场情况复杂，救援人员自身安全得不到保证，废墟中形成的狭小空间使救援人员甚至救援犬也无法进入。因为缺少救援机器人，很多危险的救援工作需要解放军战士进入高危的环境徒手完成，由此导致了很多无谓的牺牲。九年过去了，汶川已经恢复生机，我们的救援机器人也得到了进一步的研究与发展，为灾难救援带来了一支有力的援助力量，能尽可能的避免伤亡，解救被困人员 ，今天我们就来说说救援机器人。

概述：

救援机器人，为救援而采取先进科学技术研制的机器人，它是一种专门用于大地震后在地下商场的废墟中寻找幸存者执行救援任务的机器人。这种机器人配备了彩色摄像机，热成像仪和通讯系统。

中国在“十一五”期间，已经将“废墟搜索与辅助救援机器人”项目列入国家863重点项目，由中科院沈阳自动化所机器人学国家重点实验室与中国地震应急搜救中心联合承担研制，并成功研制出“废墟可变形搜救机器人、机器人化生命探测仪、旋翼无人机”三款机器人。这三款机器人曾经被国家地震局评为“十一五”以来最具应用实效的10项科技成果之一。2013年4月20日，四川雅安地震发生后，沈阳自动化所科研人员迅速反应，已于20日下午组成临时搜救队随同机器人急赴灾区开展救援工作。

救援机器人关键技术问题

移动性／机械机构

移动性是救援机器人完成救援工作的决定因素。机器人移动平台应该能够在恶劣废墟环境中灵活地穿梭于狭小的空间之中，能够翻越障碍，爬楼梯，穿越泥泞的道路等，且机器人的移动不应对周围不稳定结构产生影响，以免发生二次坍塌或爆炸等。此外，机器人还应该具备适应恶劣环境的能力，具有防水、耐高温等能力。

传感检测装置

救援机器人的主要工作就是通过传感器实现自身的导航、环境信息的获取以及幸存人员的搜寻。由于灾难现场环境的复杂性及不确定性，传统在室内结构化环境中已较成熟的导航算法无法满足救援工作的要求，传统的声纳、激光测距仪等在充满烟雾和灰尘的环境中也很难取得理想的效果。目前救援机器人主要采用人工控制方式来实现机器人的导航。

人机通讯方式

目前常用的通信方式有无线和电缆两种方式。

电缆方式可以稳定可靠地实现机器人和操作者之间的信息传送。但电缆方式也存在一定的问题，随着机器人搜寻范围的深入，线缆很容易发生缠绕而影响机器人的移动性。研制收放灵活的电缆卷绕装置是解决目前有线通信方式机器人通讯问题的关键。

无线通讯方式的稳定性较难保证，即使在穿透性能最佳的频段，也会由于带宽及各种干扰的影响使得通讯无法正常进行。“911”事件的救援工作证明，无线方式的机器人大约有25％以上的时间无法正常通讯。稳定可靠的通讯方式是当前救援机器人领域需要很好解决的关键问题之一。

传感器融合

由于救援现场环境的复杂性，对传统的室内结构化环境下传感器数据的处理算法不能满足救援工作的需要。如通过视频图像对幸存者的检测，由于灰尘、烟雾等的影响使得识别变得非常困难，通过检测到声音的方向辨别幸存者的方位，也由于现场噪音的影响而变得很困难。因此，为了完成搜索并发现幸存者，必须通过多种传感器数据的融合，研究更加有效的识别算法。

以下介绍几款能满足抗震之需常用机器人

东京消防厅的救援机器人robocue

这个机器人看起来似乎正要将一个人体模特的头部吞进肚子里去，但实际上它正在履行可控式的救护工作。来自于东京消防厅的救援机器人robocue可以在灾难发生现场——尤其是爆炸现场定位和安全搜索受害者，但在应对自然灾害时，这种机器人也能发挥巨大作用。robocue不但能有利用超声传感器和红外摄像机定位受困对象，而且还能将伤员轻柔的放到救护车上，以转移到安全地带。它甚至还随身携带氧气瓶。

8米长的蛇形机器人

日本顶尖的救援机器人研究专家田所悟志（satoshi tadokoro）发明了这种蛇形机器人，它主要承担搜索工作。蛇形机器人长约8米，依靠装有动力装置的尼龙绳索进行驱动，虽然移动速度并不快（5厘米/每秒），但它能钻进狭小的角落，攀爬20度的斜坡，挤过狭窄的缝隙，还能利用摄像机构成的“眼睛”传回影像，以便救援者了解受灾区域的内部情形。 蛇形机器经受了可控和现实灾难的双重检验，它曾在佛罗里达的一次停车场坍塌事故中帮助救援队实施营救。

机器人安全履带车

尽管看上去就像是个坦克棺材，但机器人安全履带车履行的却是救死扶伤的职责——它是一台可将伤员转移到安全地带的救援机器。日本横滨警视厅发明的这种履带车，其内部壳体足以承受一个重达110公斤的伤员。机器履带车的搜索功能仅限于标准红外摄像机，但它的主要功能相当于安全系数极高的遥控式担架。此外，它还有用于检测伤者血流量和其他生命体征的内在传感器。

轮式救援机器人

在bbc发布的一段演示视频里，来自东京理工学院的教授广濑茂男（shigeo hirose）展示了三种不同类型的救援机器人，每一种机器人的设计目标都有些许差异。第一款机器人是身体两面都装有轮子的蛇形机器人，不管身体的哪面朝上，它都能行动自如；第二款是加强版的蛇形机器人，它使用踏板代替轮子，而且外表更为坚固，能抵御灰尘和防水，足以应对更为险恶的工作环境；最让人感兴趣的是第三种机器人，它可以检查地形以确定最佳的行走方式。在崎岖不平的地面上行动时，相比踏板，支架的灵活性更佳，但在平地上，不管是速度、能量需求还是稳定性上，轮子的表现都更为优异。因此，广濑茂男设计了一种可转换的机械腿，它能在必要的时候变成轮式，依靠滑轮运动推动机器人前进。

呼吸感应器

quince是一款由千叶工业大学（chiba institute of technology）开发的小型机器人，它的体积只有玩具车大小，配备有四套滚轮、踏板设备以及六个电灯马达。quince机器人的机械手灵活到足以打开门把手，可以运送食物或其他补给品。这台机器人最有趣的地方在于传感器，它装备的红外感应器同时也是二氧化碳探测器，能够监测人体呼吸和体温状况。

体感救援机器人

全息照相、视频摇滚以及外科设备，体感外设kinect似乎无所不能，它是集所有图像传感之大成者。本月上旬，来自于英国华威大学（university of warwick）的学生发明了一款以kinect代替激光雷达（lidar）作为主传感器的地震救援机器人。原先的激光测距仪不仅造价昂贵，而且效率不高（它只能显示二维平面影像）。kinect可以传输完全是3d景深的图像资料，这非常有助于营救人员寻找受害者。这种特殊的机器人不仅仅可以用来救援，更可以参与搜索任务，它能够获得人眼所不及之处的救援资料，让救援工作进行得更加顺利。

人形bear医疗机器人

来自于美国维克那机器人公司（vecna robotics）的bear（battlefield extraction-assist robot）机器人是医疗机器领域中最为人形化的机器人之一。它能够替代人类士兵在战场活动，利用腿部的两个独立踏板，bear能够完成各种特殊动作，它还能依靠膝盖、臀部或足部的运动来改变身体高度。维克那机器人公司希望美国军方能够引入这种机器人，来应对危险的战场环境。

强悍廉价的蟑螂机器

昆虫世界一直是机器人工程学领域寻找灵感来源的沃土，甚至一些带有半机械化的真实昆虫也相继面世，但一位加州大学伯克利分校仿生学教授发明的dash却是不折不扣的纯机器。这款极其廉价机器坚固的机器昆虫是在蟑螂的启发下诞生的，它比一美元纸币还要小，内部元件是用来自手机和其他电子器件的废弃部分搭建而成，身体则是由硬纸板做成的。它携带基本的装置：取自手机的低分辨率照相机和wi-fi芯片。机器蟑螂非常敏捷，速度奇快，每秒可以移动1.5米，硬纸板做成的身体非常坚固（视频显示它从十层楼上摔下来之后，还能疾走如飞）。对于预算有限的救援行动来说，dash机器蟑螂将会是非常有价值的资源。

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