灾难搜救机器人研究现状与发展趋势(2)

导航、环境信息的获取以及幸存人员的搜寻。由于灾难现场环境的复杂性及不确定性，传统在室内结构化环境中已较成熟的导航算法无法满足救援＿：Ｉ＝作的要求，传统的声纳、激光测距仪等在充满烟雾和灰尘的环境中也很难取得理想的效果。目前搜救机器人主要采用人工控制方式来

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实现机器人的导航。灾难现场环境信息是确定最佳救援

方案，确保救援人员自身安全的关键，常见的环境参数主

要有有害气体含量、空气质量、是否有火灾发生等。

被困人员的搜寻是搜救机器人的最主要任务。目前

通常通过对视频图像的监测来识别是否有被困人员，但由

于被困人员身上被灰尘所覆盖，使其被隐藏于周围的环境

中，传统的彩色图像分割和区域检测方法通常会失效。图６所示为“９１１”事件救援过程中投有被发现的遇难人员（黑框内为其手指）。移动对象检测及纹理识别等也是常用的检测方法。近来热成像照相技术在幸存者检测方面取得了不错的研究成果。

图６

隐藏于廑墟中的子（黑框内）

发现被困人员后需要迅速判断其是否还活着，生命体

征检测装置的研制近年来成为了研究的热点。南佛罗里

达大学Ｍｕｒｐｈｙ教授领导的机器人团队已开发出了多个非介入式生命体征检测传感器ｏ…，用于判断被困人员的

生存状况。

４．１．３人机通讯方式

目前机器人与操作者之间常用的通信方式有无线和电缆两种方式。电缆方式可以通过线缆方便地为机器人

提供能量，稳定可靠地实现机器人和操作者之间的信息传

送，且当机器人遇阻时通过拖拽使机器人重新投人工作。

但电缆方式也存在一定的问题，随着机器人搜寻范围的深

入，线缆很容易发生缠绕而影响机器人的移动性。研制收放灵活的电缆卷绕装置是解决目前有线通信方式机器人通讯问题的关键。

无线通讯方式的稳定性较难保证，即使在穿透性能最佳的频段，也会由于带宽及各种干扰的影响使得通讯无法正常进行。“９１ｔ”事件的救援工作证明，无线方式的机器人大约有２５％以上的时间尤法正常通讯“］。稳定可靠的通讯方式是当前救援机器人领域需要很好解决的关键问题之一。４．２软件

４．２．１人机交互和用户界面

在灾难现场，搜救机器人的操作者精神高度紧张且需要长时间连续高负荷工作，因此良好的人机交互系统是提高搜救效率、减轻救援人员工作强度的保证。人机交互是

通过良好的用户接口来实现的，因此，该接口必须为操作

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者提供丰富的信息，从而使操作者能够做出是佳判断来对机器人进行控制，通过该人机接Ｅｌ，操作者能很容易地判

断机器人的位置、状态等，能够灵活地对机器人本身以及

＆型选：刭量：．自动盟ｇ

及未知环境搜索等算法很难在搜救过程中使用，目前搜救

机器人一般采用有线或无线以手工操纵的半自主工作方

式为主，研究的热点在于提高机器人识别幸存者的准确率

其所携带的有关装置如摄像头、照明装置等进行控制。为

了设计出友好的人机交互接［＿ｉ，’最计人员必须对搜救过程中救援人员对机器人的使用情况进行充分的了解。南佛

上。随着技术的不断成熟和发展以及救援工作的需要，组

建机器人救援队实现在复杂的非结构化束知环境中进行快速搜索将会成为可能。

参考文献

［１３

Ｊ，ＭｕｒｐｈｙＲＲ，ＭｉｅｉｒｅＭ．ＩｓｓｕｅｓｉｎＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＲｏ

罗里达大学Ｍｕｒｐｈｙ教授领导的机器人团队在此方面已

做了大量的调研工作ｏ“。

４．２．２传感器融合

由于救援现场环境的复杂性，对传统的室内结构化环境下传感器数据的处理算法不能满足搜救工作的需要。如通过视频图像对幸存者的检测，由于灰尘、烟雾等的影响使得识别变得非常困难，通过检测到声音的方向辨别幸存者的方位，也由于现场噪音的影响而变得很困难”ｏ。因此，为了完成搜索并发现幸存者，必须通过多种传感器数据的融合，研究更加有效的识别算法。

Ｃａｓｐｅｒ

ｂｏｔｓｆｏｒＳｅａｒｃｈａｎｄ

Ｒｅｓｃｕｅ［Ａ］．ＳＰＩＥ

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４．２．３机器人搜救队

由于灾难现场环境的复杂性，需要各种不同的搜救机

［４］ＲｏｂｉｎＭｕｒｐｈｙ．Ｒｏｂｏｔ—ＡｓｓｉｓｔｅｄＳｅａｒｃｈ

Ｇｒａｎｄ

ａｎｄ

Ｒｅｓｃｕｅ：Ａ

ＣｈａｌｌｅｎｇｅＰｒｏｂｌｅｍｆｏｒＣｏｍｐｕｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍｓＪＲ］．Ｕｎｉ—

器人参与救援工作，如ＭＣＵ研制的图４（ａ）所示的通过具

有较强越障能力的轮式机器人携带蛇行机器人来完成救援工作的机器人。为了缩减搜索遍历时间，组建机器人搜救队是行之有效的办法，各机器人之间相互协诃来快速完成搜索工作。ｆ｜前有不步研究机构在开展多机器人未知环境探索算法的研究工作，并已经有基于结构化未知环境搜索的系统问世ｏ“，但要真正用于实际救援环境还有很多工作要做。

［５３

ｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｏｕｔｈＦｌｏｒｉｄａ，ＣｅｎｔｅｒｆｏｒＲｏｂｏｔ—ＡｓｓｉｓｔｅｄＳｅａｒｃｈａｎｄＲｅｓｃｕｅ．

Ｅ５］ＭｉｃｉｒｅＭ．Ａｎａｌｙｓｉｓ

Ｒｅｓｐｏｎｓｅ

ｔｏ

ｏｆＲｏｂｏｔｉｃ—ａｓｓｉｓｔｅｄＳｅａｒｃｈａｎｄＲｅｓｃｕｅ

Ｔｒａｄｅ

ｔｈｅ

Ｗｏｒｌｄ

Ｄｉｓａｓｔｅｒ［Ｄ］．Ｕｎｉｖｅｒｉｓｔｙｏｆ

Ｓｏｕｔｈ

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ｔｏ

Ｒｅｐｏｒｔ

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ＪｏｅＭａｎｅｈｉｎＩｎ［Ｒ］．２００６．

［７］Ｔａｋａｙａｍａ

ｅｄ

Ｔ，ＨｉｒｏｓｅＳ．ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＳｅｕｒｙｕ—Ｉ：Ｃｏｎｎｅｃｔ—

Ｗｉｎｄｉｎｇ

ＣｒａｗｌｅｒＶｅｈｉｃｌｅｆｏｒＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎ

ｏｆ

ｏｆＮａｒｒｏｗａｎｄ

４．２．４传统移动机器人技术的局限性

移动机器人在室内结构化环境Ｆ的导航、定位、路径规划、地图建立以及未知环境探索等技术经过长期的研究

Ｓｐａｃｅ［Ｄ］．ＤｅｐｔＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＡｅｒｏｓｐａｃｅ．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，

ＴｏｋｙｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｏｋｙｏ，２０００．

［８ …… 此处隐藏：1920字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……