灾难搜救机器人研究现状与发展趋势

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灾难搜救机器人研究现状与发展趋势

王忠民

（西安邮电学院陕西西安７１０１２１）

摘要：在分析变难搜救机器人国内外研究现收的基础上，结合搜救机器人在“０１１”事件扣美国西弗吉尼亚Ｓａｇｏ蝶矿矿难救援中的经验教训，提出了移动性是救援机器人开展工作的基础，高速准确的幸存者搜索与识别是完成任务的关键．稳定可靠的通讯与良好的人机史互能力是搜救工作的保障，多机器人协同工作是夸后的发展趋势。

美键词：灾难；搜救机器人；人机芟五｝移动性

中圈分类号：ＴＰ９４

文献标识码：Ｂ

文章编号：１００４—３７３Ｘ（２００７）１７—１５２—０４

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指出了灾难救援机器人的发展趋势。

ｌ

引言

地震、火灾、矿难等灾难发生后，在废墟中搜寻幸存

２国内外研究现状

近十年来，尤其是“９１１”事件之后，美国、日本等西方

者．给予必要的医疗救助，并尽快救出被困者是救援人员

面临的紧迫任务。实际经验表明，超过４８小时后被困在

发达国家在地震、火灾等救援机器人的研究方面做了大量的工作，研究出了各种可用于灾难现场救援的机器人。以

牵引和运动方式的不同擅救机器人主要可分为以下几类：

废墟中的幸存者存活的概率变得越来越低”１。由于灾难现场情况复杂，在救援人员自身安全得不到保证的情况下是很难进人现场开展救援工作的，此外，废墟中形成的狭小空阀使控救人员甚至搜救犬也无法进入。灾难搜救机

器人可以很好地解决上述问题。机器人可以在灾难发生

２．１履带式搜救机器人

履带式机器人是为了满足军事侦察、拆除危险物等作业的需要，在传统的轮式移动机器人的基础上发展起来的。图１给出了目前国际上几家著名机器人公司的典型产品，

后第一时间进人灾难现场寻找幸存者，对被困人员提供基

本的医疗救助服务，进入救援人员无法进入的现场搜集有关信息并反馈给救援指挥中心等。近年来，为了满足救援工作的需要，国内外很多研究机构开展了大量的研究工作，可在灾难现场废墟中狭小空间内搜寻的各类机器人如可变形多态机器人、蛇形机器人等相继被开发出来。本文在介绍国内外灾难搜救机器人最新研究成果及近年来灾

他们主要是为了满足军事需要而开发的．体积普遍偏大，不

太适合在倒塌的建筑物废墟中狭小空间内搜寻幸存者。

２．２可变形（多态）搜救机器人

为了能进人狭小空间展开搜救工作。要求机器人的体

积要尽可能小，但体积小了搜索视野就会受到限制，为了解决这一矛盾，近年来在传统牵引式搜救机器人平台基础

上，研制出了形态可变的履带式多态搜救机器人。图２为美国ｉＲｏｂｏｔ公司生产的ＰａｃｋＢｏｔ系列机器人，ＰａｃｋＢｏｔ机

难现场的实际使用情况的基础上，根据现场使用的经验教

训提出了灾难救援机器人需要解决的一些关键技术问题，

器人有一对鳍形前肢，这对鳍形前肢可以帮助在崎岖的地

面上导航，也可以升高感知平台以便更好地观察。图３为加拿大Ｉｎｕｋｔｕｎ公司ＭｉｃｒｏＶＧＴＶ多态搜救机器人，他可以根据搜索通道的大小及搜寻范围的远近灵活她调整形状和尺寸。

收撬日期：２００７—０３—１２

基盒耷目：陕西省出国留学人员科技活动择优资助项目（陕外专发

［２００５］３１号）；陕西省教育厅专顼科研计蜘项目

（０６ＪＫ２００）

１５２

囤１履带式搜救机器人

围４仿生控救机嚣人

３灾难搜救机器人的应用

３．１搜救机器人在“９１１”事件救援中的应用

２００１年“９１１”事件发生后，美国国内主要机器人生产

公司和研究机构都组织参加了纽约世贸大厦现场的搜救

圈２

美国ｉＲｏｂｏｔ公司ＰａｃｋＢｏｔ多态搜救机器人工作，他们是南佛罗里达大学机器人辅助搜寻与救援研究中心，ＭＩＴ的ｉＲｏｂｏｔ公司，美国海军的ＳＰＡＷＡＲ研究中

心，以及具有五十多年历史的Ｆｏｓｔｅｒ—Ｍｉｌｌｅｒ公司等。据

时代周刊报道“］：在最初的十天当中，救援机器人在搜救

犬、人工无法抵达的狭小或危险区域找到十余具遇难者的

遗体，与现场搜救工作人员找到的数量基本相同，但所花的时间却不到现场救援人员花费时间的一半。

图３加拿大Ｉｎｕｋｔｕｎ套司ＭｉｅｒｏＶＧＴＶ多态搜救机嚣人

表ｌ给出了参加救援工作的机器人的部分性能参数。

这次救援行动被称为美国历史上救援机器人的第一次实战演练，使用了当时已经商业化但主要是为军事侦察、危

２．３仿生搜救机器人

虽然履带式可变形多态机器人可根据搜索空间的大小

改变其形状和尺寸，但受驱动方式的限制，其体积不可能做得很小。为了满足对更狭小空间搜索的需要，人们根据生

态学原理研制出了．各种体积更小的仿生机器人，其中蛇形机器人就是其中很重要的一类。图４（ａ）为ＣＭＵ研制的安

险物拆除而设计的履带式移动机器人。虽然取得了一定的成绩，但灾难现场实际使用情况表明，目前所研制的搜救机器人仍然存在不少需要解决的关键技术问题。主要表现在机器人的移动性、通讯问题、智能图像处理软件以及人机交互能力等方面。机器人体积偏大，无法进入狭小空间进行搜救；废墟上的高温使机器人履带软化而无法正

常行进“１；统计表明，无线通讯方式的机器人有大约２５％左右的时问由于通讯问题而无法正常工作；图像智能识别能力不足，救 …… 此处隐藏：2311字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……