满足日本抗震之需的搜索救援型机器人

2011-04-05 16:07:03来源: 互联网

地震的频繁和对机器人天生的喜爱之情让日本的救援机器人层出不穷

  3月11日,影响日本东部海岸的地震使岛国遭受重创,死亡人数更是不计其数,但现代科技和成熟的预警状态正在帮助他们尽可能的寻找幸存者,并减少伤亡。在未来,人类应对自然灾害的能力将会不断提升,这在很大程度上要归功于诸如日本这样的地震多发国度在机器人领域做出的特殊贡献。

  预测地震依然是徒劳无功的努力——地震学家甚至连一个月内将要发生的地震都无法可靠的实施预测,更遑论当天这样精确的时间段,因此减少地震受损的关键工作在于震后搜索和救援。巧合的是,世界上地震最为频繁的两个地区同时也是机器人工程学发展壮大的沃土。日本位于太平洋和亚欧构造板块的碰撞点,即所谓的环太平洋地震带(Pacific Rim of Fire)上,遭遇强震的风险巨大。作为世界上数一数二的科技强国,日本利用现代技术缓解地震创伤的能力堪称一流。

  我们希望以下展示的这些现代科技,能够在一定程度上减轻未来地震所造成的破坏程度。

  注:虽然这些发明创造中的绝大多数来自日本,但也有一部分来自于美国,而且主要是来自于另一个高科技和高地震风险并举的地区——加州。

东京消防厅的救援机器人RoboCue

 

图片来源:Kiyoshi Ota

  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

图片来源:DigInfo

  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

图片来源:BBC

  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

图片来源:千叶工业大学

  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

图片来源:华威大学

  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

图片来源:Vecna Robotics

  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

图片来源:加州大学伯克利分校

  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。

关键字:日本抗震  机器人

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2011/0405/article_1966.html
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