救灾机器人的研究现状、应用及发展
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作者: 卢学燕
【摘 要】 救灾机器人是机器人研究中的一个新兴发展领域，其属于危险作业机器人中的一个分支，具备了危险作业机器人的所有特点。其往往具备多功能作用，可以在救灾现场自由行驶、传递信号，并能自动向幸存者提供食品物资，减少受灾人员和救援人员的伤亡，为救灾工作做出巨大的贡献。正是因为这些特点，救灾机器人被越来越广泛地投入到救灾活动中。基于此，本文将全面介绍救灾机器人，并总结出其在救灾活动中的可行性。
【关键词】救灾机器人 研究现状
天灾人祸往往是一种不可抗拒的力量，由于自然灾害、公共安全事件等因素而造成的灾难时常发生，在救灾活动中，救援人员需在短短48小时之内找到受灾者，否则发现幸存者的概率将会大大降低。在此环境下，救灾机器人给予了救援人员很大的帮助，让搜救成功的概率大大提高，同时也减少了救援人员的伤亡。因此，救灾机器人未来的发展趋势大多投入到地震、煤矿坍塌、火灾等的救援中，为救灾工作提供安全保障。
1 救灾机器人的研究现状
1.1 国外研究现状
救灾机器人在国外发展迅速，技术上也相对成熟，并已进入了实用化的阶段，尤其是在美国、英国、日本等发达国家，其已经开始成批装备使用。
救灾机器人最大的作用之一就是能够在救援现场迅速找到幸存者的具体位置。最早由日本研发的蛇形机器人，能在高低不平的路面上行进，利用其顶端的摄像头和身体部位的传感器，在废墟中找到幸存者。美国也研制了类似的能在崎岖不平的环境中爬楼梯执行侦察任务的救灾机器人，不仅可以有效找到幸存者的位置，同时还能检测到化学物品是否泄漏[1]。其研究的另一大进展是微型机器人的研发，美国成功研发出世界上第一个苍蝇机器人，其头部装有微型传感器和摄像机，能够在建筑物废墟中找到幸存者。美国现特别发明了一种交互式救灾机器人―赛门，可以侦测出周遭人的情绪反应，未来还会增加沟通能力，在灾难现场，其独具的交互式沟通能力，还可慰藉受灾民众。
1.2 国内研究现状
与发达国家相比，国内机器人研究虽起步较晚，但发展日趋迅速。02年，我国研制出第一台蛇形机器人，其由16个单自由度的关节模块和蛇头、蛇尾组成，在监控系统的无线控制下能够完成前进、翻滚、侧移等动作，并通过装设在蛇头部分的摄像头把现场的图像传回监控系统。13年，我国自主研发的救灾智能双臂机器人“小龙虾”在庐山地震中发挥了显著的作用，其每只机械臂有七个自由度，可自由升降，并模仿人的双臂进行无死角的协调及配合作业，还能实现轮履两用驱动行驶。另外，它还可以油电双动力切换驱动双臂，并能进行生命探测、图像传输、故障自诊等。在庐山地震中还使用了可变形搜救机器人、机器人化生命探测仪和旋翼无人机三款机器人。我国现对机器人研制的投入力度急剧加大，中国已成为世界最大的机器人市场。
2 救灾机器人的应用
2.1 在煤矿救灾中的应用
在我国，由于采矿大多数都是由矿工进行开采，矿井中的不安全因素又很多，在出现瓦斯爆炸和火灾等灾害事故后，不但会造成严重的经济损失，同时还会造成重大的人员伤亡，损失惨重。由于煤矿的安全事故发生的原因极其复杂，并且存在突发性、灾难性和破坏性的特点，因此，救灾机器人应用到煤矿救灾中具有十分显著的意义。
2.2 在地震救灾中的应用
救灾机器人还被大量投入到地震救灾中，由于近几年我国地震频发，加速了地震救灾机器人的研发，现已成功研发出地震搜索与辅助救援的机器人，该系列机器人主要包含空中旋翼搜索机器人、废墟表面可变形搜救机器人以及狭小缝隙搜索机器人。这类机器人负重能力极强，能够携带多种传感器，根据救援现场的声、温等条件有效搜寻到遇难者。同时，由于其可以不断通过电池补给的方式续电，大大提高了搜救的效率，
2.3 在火灾中的应用
在火灾发生事故现场，救灾机器人有较强的移动能力，能根据现场分析实际情况，自动攀爬楼梯，并利用传感器向救援人员传递现场第一手资料，辅助现场指挥人员做出正确判断。同时，其还具有消防功能，能自动喷水，有效灭火，在抢险中发挥巨大的作用。
2.4 救灾机器人应用到救灾中所具有的意义的具体表现
（1）救灾机器人的灵活性和机动性很强，并具有较强的爬坡和翻越障碍的能力，能够适应不同事故现场的环境。
（2）救灾机器人的探测技术很强，可以依靠其传感器来检测到遇难人员的叫声及心脏跳动的频率，能够迅速发现遇难人员的具体位置。同时，救灾机器人的视频探测器具有信息直观的功能，能够将救援现场的图像传到救灾中心，方便救援工作的开展。最后，救灾机器人还能够深入到灾区未稳定地区，检测到现场环境的变化，防止事故的二次发生。
（3）救灾机器人还能够为灾区投递食品和药物，大大减少了受灾人员和救援人员的伤亡。
3 救灾机器人的发展前景
3.1 多种技术融合化
由于救灾机器人要在极其复杂的环境中完成任务，因此加大了研发难度。灾难现场充满了不确定性和不可预知性，这也要求了救灾机器人的系统要具备自主性、灵活性、实用性以及耐用性。为了使其发挥出更大的作用，未来的救灾机器人技术的发展上需融合一定的人工智能技术、计算机技术、仿生学技术、遥感技术以及网络技术，多种技术融合的条件下能让其救援更加方便[2]。
3.2 多智能体网络化
在救灾现场，救灾机器人、空中直升机、医护人员和医疗车辆之间应该形成一个多智能体的立体化网络，以便于资源共享。在实际操作中，空中直升机将现场环境信息传递给救援人员，救援人员操控机器人进入现场救援，待救援完成后救护人员和救护车辆针对被救者进行善后处理。多智能体网络化，是未来救灾机器人的一个发展趋势。
4 结语
救灾机器人的研制及应用，其主要目的之一是减少受灾人员和救援人员的伤亡，在“以人为本”的社会中，其研究应用意义非常重要。虽然救灾机器人的应用技术仍然需要改进和提高，但通过科研人员的努力，一定能够取得更高的成效。为救灾工作发挥巨大的作用。
参考文献：
[1]钱善华，葛世荣，王永胜，王勇，柳昌庆.救灾机器人的研究现状与煤矿救灾的应用[J].机器人，2006，（03）：350-354.
[2]朱华.矿井救灾机器人研究现状及需要重点解决的技术问题[J].徐州工程学院学报，2007，（06）：5-8.
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