未来救援任务就靠这些救灾机器人了

39度创意研究所 2018-03-29 14:57 次阅读

本周三,意大利中部山区发生6.2级地震,死亡人数已增至247人,几乎同时缅甸第二大城市曼德勒市附近也发生6.8级地震,两个地方的救援工作还在进行中,然而伤亡人数还在增加。

地震发生后的废墟结构极不稳定,其中的救援人员面临很多危险,而涉核、涉化设施的震后救援,更充满致命的危险性。同时,大型机器设备很难穿越废墟,无法有效施救。所以,开发出可以穿越复杂、狭窄空间的机器人,是地震救援研究中的重要方向。

蟑螂机器人

据统计,地震中大部分的人都是因为被困在废墟中无法得到及时救援而死亡的,所以找到幸存者是救援工作的关键。

科学家们从蟑螂这种动物上找寻灵感,这种生物虽然令人生厌,却有着非凡的钻缝技能。

在“压扁”蟑螂的实验中,研究者们发现,当承受着300倍于自身体重的压缩力时,蟑螂依然可以在狭窄的缝隙中移动;而当受力提高至体重的将近900倍时,看似“压成饼”的蟑螂其实还没有受伤。

今年2月,加州伯克利大学的研究人员借鉴蟑螂灵活的外骨骼结构,制造出一款机器人雏形,更加适应狭窄崎岖的地面环境。

这个蟑螂机器人可以顺利通过不到自己身高一半的狭窄空间,这也使得它拥有了钻进废墟瓦砾,搜寻地震幸存者生命迹象的潜能。

可探测呼吸和体温的Quince机器人

日本是地震多发国,对地震救援机器人投入了很多的人力和财力进行研究,其中Quince机器人比较有代表性。

实验室中的Quince

Quince只有儿童玩具汽车大小,装有4组履带式轮子以及6个电动马达。它的机械臂可以开门和递送食物或者其他补给。Quince尤其优秀的地方在于其传感器设备,它的红外感应器同时也是二氧化碳探测器,能够探测人体呼吸和体温状况,这可以用于探索地震中的生命迹象。

Quince在2011年日本福岛核电站泄露施救工作中发挥了很大的作用,它先后走遍了多个楼层,进行了辐射和温度测试,它还深入核反应堆建筑物内部拍摄了很多清晰的照片。

但是Quince最后并没有成功返回,它在执行任务过程中与控制中心失去了联系。而东电公司接着派出的机器人都纷纷“殉职”。

当时,福岛第一核电站的炉心熔毁,东电公司虽然派遣了几个机器人勘察情况,但是这些机器人一接近核反应炉就受到辐射破坏,卡在半途动弹不得。

最后东电不得不求助于美国的军用机器人PacKBot(iRobot公司产品),然而此时已经错过了控制核泄漏的最佳时期。

PacKBot

DARPA专为救灾机器人设立竞赛

在2011福岛核泄漏时,美国“国防部高级研究计划局”(Defense Advanced Research Projects Agency,以下简称DARPA )的研究人员也参与了救援计划,他们深感机器人在救灾方面的局限,再加上近些年世界其它国家和地区的自然灾难频繁发生,于是决定举办 DARPA 机器人挑战赛(DRC ),目的是提高机器人在危险环境中的适应能力。

DRC 从 2012 年开始,已经举办了 3 次。以 2015 年的比赛为例,参赛队伍的机器人在两天的赛事中,有两次机会完成涵盖 8 项任务的障碍赛,包括开车、下车、进门、打开活阀、使用电钻破墙、穿过杂物地形、上楼梯和更换电缆插座。赛事设计特别受到福岛核灾启发,模拟类似福岛第一核电厂事故的情况。为了模拟真实环境,机器人与控制团队的内部沟通网络需要中断 30 秒以上。

以下是 2015 年 DRC 赛场上获得冠军的选手:来自韩国 KAIST 队的 DRC-HUBO 机器人。

DRC-HUBO 表现出极强的灵敏性,它有两条腿,可以走路。但在有必要时,它也可以跪下来,利用膝盖和脚上的轮子前进,这会让它前进时更加稳定。它能够更快地完成任务,同时几乎不会摔倒。

DARPA 上的任务比较适合人形机器人,因为我们的环境都被设计成适合人类身体的构造,比如我们的门被设计成适合人形手来开。所以人形机器人更加适应某些复杂环境中的任务,像开门、开车这样的任务是小型探测型机器人无法胜任的。

为了应对自然灾害和各种社会问题的救援工作,研究人员们一直在努力开发出更为灵敏有效的机器人。但在意大利这场地震灾害中,我们似乎并没有看到智能机器人参与救援的身影,说明机器人从实验室到废墟战场,仍还有一段距离。

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