危險環境下救援機器人技術發展現狀與趨勢

孫曉普　楊國強

摘要：救援機器人是以人工智能技術為基礎而形成的人工智能產品，其具有獨特的自身發展優勢，能夠在危險環境下完成救援任務，提高了危險環境下的救援效果，減少了人員傷亡。合理利用救援機器人救援提高了救援水平，推動著技術發展與社會進步。為了更好提高救援機器人在危險環境下的救援水平與效果，從救援機器人的發展現狀與技術特點入手，探討危險環境下救援機器人技術的未來發展趨勢。

關鍵詞：危險環境;救援機器人;技術特點;發展趨勢

中圖分類號：TP242

文獻標識碼：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.11.021

在當代，人工智能技術的發展已經取得了一定的成績與優勢，人工智能技術與產品也已經滲透于人們的日常生活之中。救援機器人作為人工智能產品之一，其能夠在危險的環境下發揮自身優勢，提高救援水平與實際效果。

只有不斷提高救援機器人在危險環境下的救援操作效果，才能夠真正在危險環境下依靠救援機器人開展救援活動，形成科學化救援。

1 危險環境下救援機器人的發展現狀

危險環境下救援機器人技術與產品研發、技術創新得到了許多人的認可，當前在救援機器人類型創造中，根據危險環境下事故類型的不同，形成了五類救援機器人，以下進行具體探討。

1.1 消防救援機器人

中國對于消防救援機器人的研究于1997年開始，而消防救援機器人最早是由日本研究的，使用消防救援機器人參與消防滅火活動，實際上是在消防車的基礎上進行氣體傳感器、攝像機與自動噴射器的統一協調，通過這項技術的發展，消防救援機器人受到了人們的廣泛關注。各國在消防救援機器人研究中進行了優化，中國在其基礎功能上加入了互聯網功能與遠程診斷、探測、熱眼檢測等功能，并通過人工智能技術對自主避障功能、圖像、聲音采集功能等進行優化，使其具有較高的救援水平。

1.2 地震救援機器人

對地震救援機器人的研發始于美國，當時地震救援機器人在使用中存在較多的問題，而后經過多國研發與技術升級，具備了更多的功能。地震救援機器人在地震多發地區的應用較為廣泛，中國研發了旋翼飛行機器人、廢墟搜索機器人、狹小縫隙搜索機器人等，它們為救援活動的開展提供了有效的信息，也發揮了重要的作用，提高了救援水平。地震救援機器人如圖1所示。

1.3 礦山救援機器人

美國于1998年研發了礦上救援機器人，采用電傳遙控方式，使用了紅外攝像機、危險氣體傳感器等裝置，在礦山救援中發揮了較大作用。中國研發礦山機器人開始于2006年，通過對礦山救援機器人裝置、技術的優化，使其能夠應用于礦山危險環境中，通過氣體與溫度等傳感裝置，形成自動監測系統，從而有助于礦山救援活動的展開。

1.4 核事故救援機器人

核泄漏事故對社會、安全、環境的影響等都較大，在核事故環境中，依靠作業人員進行救援難以達到較好的救援效果，受核輻射影響，救援難度加大，因此針對核事故環境研發的救援機器人意義非常大。中國在日本福島核事故后重視對核事故救援機器人的研發與技術開發，于2015年順利檢收核事故救援機器人，使其能夠應用于核事故環境中不受到核輻射影響，并合理開展救援活動，提高核事故救援水平。

1.5 水下救援機器入

水下作業需要相關作業人員具有較好的專業能力，也需要配備高精度儀器設備，通過對救援機器人的研發，在水下救援環境中，能夠具備較強的救援能力。水下救援機器人大多具有水下導航與探測功能，在后續研究中，還加入了水下攝像機、成像聲吶、定位與自由度機械手等功能，使水下搜索探測水平和水下救援環境中的救援水平不斷提高。

2 危險環境下救援機器人的技術特點

受自然環境、人為活動的各類影響，危險環境的存在是不可避免的，而為了減少危險環境中的人員傷亡，提高救援效率與質量，對救援機器人的研發勢在必行。許多救援機器人是為了某一危險環境與事故特點而研發的，但隨著時代變革、技術優化，救援機器人的應用范圍更加廣泛，技術特點也更加鮮明，其參與到危險環境的救援活動中形成了良好的救援效果。對五類救援機器人的技術特點分別進行詳細分析：①消防救援機器人具備一定的移動能力，能夠抵抗火災，進入消防人員無法靠近的區域進行救援活動，當前多數消防救援機器人采用履帶式行走機構，可以攜帶高壓水槍或消防水泡等開展救援活動。消防救援機器人能夠通過遠程控制，通過攝像儀等傳感器將救援活動中信息向外傳遞，可以精確救援區域，開展有效的救援活動，提高救援效率。②在探測環境信息與搜尋傷者的地震救援機器人中，一般配備攝像機與生命探測器，在拆除類機器人中，一般配備機械手，通過人為操控進行地震救援活動。③礦山救援機器人在礦山爆炸性氣體環境下開展救援工作，具有一定防爆特定，并且能夠參與礦山的氣體測量，通過傳感器將氣體成分與含量等數據進行傳輸。④核事故救援機器人在核輻射環境下開展救援工作，而大部分電子元器件難以承受高輻射，需要核事故救援機器人在研發時增強外殼的耐輻射性能，具備輻射環境下的機械臂運、攝像頭、傳感器功能等。⑤水下救援機器人需要具有較強的防水與抗壓性能，同時還需要具備較好的移動性能，由于水下環境能見度低，控制不方便，所以需要加強定位技術的研發，從而提高水下救援機器人的救援水平。

3 危險環境下救援機器人技術發展趨勢

社會的發展與科技的進步，使人們對自然的單方面改造與破壞也越來越多，自然界維持生態平衡的同時也對人類活動形成了一定的影響。危險環境下救援機器人能夠取代人在危險環境中展開針對性強的救援，這使救援機器人受到更多的重視，技術手段與技術水平也在不斷升級。根據當前的研究情況，未來危險環境下救援機器人技術的發展趨勢應更加趨向于救援功能集成化、救援行為自動化、救援任務協同化、救援裝備輕便化。這種技術發展趨勢有利于統一現有救援機器人的功能，在危險環境下開展綜合性的救援活動，提高救援水平，并形成良好的救援效果。借助現有技術優勢進行統一，不斷以技術優勢形成救援活動的優勢，使危險環境下的救援工作更加便捷，拓展危險環境下救援機器人的實際功能。因此在救援機器人的技術研發上，需要更加深入，以多種技術優勢推動救援技術的科學發展，提高危險環境下救援機器人技術的科學性。

4 結語

近些年來，由于人類活動產生的災難正在增多，極大威脅著人們的安全。依靠人自身力量進行的救援活動受環境限制較大，在這種背景下，人工智能技術與產品的研發成為了關鍵。通過對救援機器人功能的研發，能夠不斷提高救援機器人的實際救援效率與救援質量，也能夠為危險環境下救援機器人技術的發展提供更多優勢，提高實際救援水平。

參考文獻：

[1]葛世榮，朱華.危險環境下救援機器人技術發展現狀與趨勢[J].煤炭科學技術，2017，45 （5）： 1-8，21.

[2]張明路，彭平，張小俊.特殊環境下服役機器人發展現狀及其關鍵技術研究[J].河北工業大學學報，2013，42（ 1）： 70-75.

[3]張振喜.救援機器人多傳感器信息融合技術研究[D].太原：中北大學，2011.

[4]王飛.救援機器人控制系統及信息處理研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學，2014.