救災機器人的研究現狀、應用及發展

盧學燕

(西北師范大學,甘肅蘭州 730070)

救災機器人的研究現狀、應用及發展

盧學燕

(西北師范大學,甘肅蘭州 730070)

救災機器人是機器人研究中的一個新興發展領域，其屬于危險作業機器人中的一個分支，具備了危險作業機器人的所有特點。其往往具備多功能作用，可以在救災現場自由行駛、傳遞信號，并能自動向幸存者提供食品物資，減少受災人員和救援人員的傷亡，為救災工作做出巨大的貢獻。正是因為這些特點，救災機器人被越來越廣泛地投入到救災活動中。基于此，本文將全面介紹救災機器人，并總結出其在救災活動中的可行性。

救災機器人 研究現狀

天災人禍往往是一種不可抗拒的力量，由于自然災害、公共安全事件等因素而造成的災難時常發生，在救災活動中，救援人員需在短短48小時之內找到受災者，否則發現幸存者的概率將會大大降低。在此環境下，救災機器人給予了救援人員很大的幫助，讓搜救成功的概率大大提高，同時也減少了救援人員的傷亡。因此，救災機器人未來的發展趨勢大多投入到地震、煤礦坍塌、火災等的救援中，為救災工作提供安全保障。

1 救災機器人的研究現狀

1.1 國外研究現狀

救災機器人在國外發展迅速，技術上也相對成熟，并已進入了實用化的階段，尤其是在美國、英國、日本等發達國家，其已經開始成批裝備使用。

救災機器人最大的作用之一就是能夠在救援現場迅速找到幸存者的具體位置。最早由日本研發的蛇形機器人，能在高低不平的路面上行進，利用其頂端的攝像頭和身體部位的傳感器，在廢墟中找到幸存者。美國也研制了類似的能在崎嶇不平的環境中爬樓梯執行偵察任務的救災機器人，不僅可以有效找到幸存者的位置，同時還能檢測到化學物品是否泄漏[1]。其研究的另一大進展是微型機器人的研發，美國成功研發出世界上第一個蒼蠅機器人，其頭部裝有微型傳感器和攝像機，能夠在建筑物廢墟中找到幸存者。美國現特別發明了一種交互式救災機器人—賽門，可以偵測出周遭人的情緒反應，未來還會增加溝通能力，在災難現場，其獨具的交互式溝通能力，還可慰藉受災民眾。

1.2 國內研究現狀

與發達國家相比，國內機器人研究雖起步較晚，但發展日趨迅速。02年，我國研制出第一臺蛇形機器人，其由16個單自由度的關節模塊和蛇頭、蛇尾組成，在監控系統的無線控制下能夠完成前進、翻滾、側移等動作，并通過裝設在蛇頭部分的攝像頭把現場的圖像傳回監控系統。13年，我國自主研發的救災智能雙臂機器人“小龍蝦”在廬山地震中發揮了顯著的作用，其每只機械臂有七個自由度，可自由升降，并模仿人的雙臂進行無死角的協調及配合作業，還能實現輪履兩用驅動行駛。另外，它還可以油電雙動力切換驅動雙臂，并能進行生命探測、圖像傳輸、故障自診等。在廬山地震中還使用了可變形搜救機器人、機器人化生命探測儀和旋翼無人機三款機器人。我國現對機器人研制的投入力度急劇加大，中國已成為世界最大的機器人市場。

2 救災機器人的應用

2.1 在煤礦救災中的應用

在我國，由于采礦大多數都是由礦工進行開采，礦井中的不安全因素又很多，在出現瓦斯爆炸和火災等災害事故后，不但會造成嚴重的經濟損失，同時還會造成重大的人員傷亡，損失慘重。由于煤礦的安全事故發生的原因極其復雜，并且存在突發性、災難性和破壞性的特點，因此，救災機器人應用到煤礦救災中具有十分顯著的意義。

2.2 在地震救災中的應用

救災機器人還被大量投入到地震救災中，由于近幾年我國地震頻發，加速了地震救災機器人的研發，現已成功研發出地震搜索與輔助救援的機器人，該系列機器人主要包含空中旋翼搜索機器人、廢墟表面可變形搜救機器人以及狹小縫隙搜索機器人。這類機器人負重能力極強，能夠攜帶多種傳感器，根據救援現場的聲、溫等條件有效搜尋到遇難者。同時，由于其可以不斷通過電池補給的方式續電，大大提高了搜救的效率，

2.3 在火災中的應用

在火災發生事故現場，救災機器人有較強的移動能力，能根據現場分析實際情況，自動攀爬樓梯，并利用傳感器向救援人員傳遞現場第一手資料，輔助現場指揮人員做出正確判斷。同時，其還具有消防功能，能自動噴水，有效滅火，在搶險中發揮巨大的作用。

2.4 救災機器人應用到救災中所具有的意義的具體表現

（1）救災機器人的靈活性和機動性很強，并具有較強的爬坡和翻越障礙的能力，能夠適應不同事故現場的環境。

（2）救災機器人的探測技術很強，可以依靠其傳感器來檢測到遇難人員的叫聲及心臟跳動的頻率，能夠迅速發現遇難人員的具體位置。同時，救災機器人的視頻探測器具有信息直觀的功能，能夠將救援現場的圖像傳到救災中心，方便救援工作的開展。最后，救災機器人還能夠深入到災區未穩定地區，檢測到現場環境的變化，防止事故的二次發生。

（3）救災機器人還能夠為災區投遞食品和藥物，大大減少了受災人員和救援人員的傷亡。

3 救災機器人的發展前景

3.1 多種技術融合化

由于救災機器人要在極其復雜的環境中完成任務，因此加大了研發難度。災難現場充滿了不確定性和不可預知性，這也要求了救災機器人的系統要具備自主性、靈活性、實用性以及耐用性。為了使其發揮出更大的作用，未來的救災機器人技術的發展上需融合一定的人工智能技術、計算機技術、仿生學技術、遙感技術以及網絡技術，多種技術融合的條件下能讓其救援更加方便[2]。

3.2 多智能體網絡化

在救災現場，救災機器人、空中直升機、醫護人員和醫療車輛之間應該形成一個多智能體的立體化網絡，以便于資源共享。在實際操作中，空中直升機將現場環境信息傳遞給救援人員，救援人員操控機器人進入現場救援，待救援完成后救護人員和救護車輛針對被救者進行善后處理。多智能體網絡化，是未來救災機器人的一個發展趨勢。

4 結語

救災機器人的研制及應用，其主要目的之一是減少受災人員和救援人員的傷亡，在“以人為本”的社會中，其研究應用意義非常重要。雖然救災機器人的應用技術仍然需要改進和提高，但通過科研人員的努力，一定能夠取得更高的成效。為救災工作發揮巨大的作用。

[1]錢善華,葛世榮,王永勝,王勇,柳昌慶.救災機器人的研究現狀與煤礦救災的應用[J].機器人,2006,(03):350-354.

[2]朱華.礦井救災機器人研究現狀及需要重點解決的技術問題[J].徐州工程學院學報,2007,(06):5-8.

盧學燕(1991.5—),女,甘肅省臨夏回族自治州,西北師范大學,2011級本科生,研究方向:電子信息工程。