救援机器人:开发新一代救生机器人

这篇文章来源于DevicePlus.com英语网站的翻译稿。

消防员、警务人员和其他专业人员被要求冒着生命危险来帮助受灾群众是他们工作中的必要职责,可是真的如此吗?在紧急情况和灾难中越来越多使用的救援机器人正在改变急救人员的工作方式,并且可以挽救更多的生命,以及减少损失。为了阐明这项技术所能够带来的帮助,我们可以了解一下该机器人是如何给日本带来巨大变化的。

 

rescue robot for disaster response

moonrise – stock.adobe.com

 

日本救援机器人

日本在开发抗震建筑技术方面具有无可置疑的领先地位。在整个20世纪,数千人在日本地震中丧生。据估计,在1948年6月的福井地震中,有3000多人死亡。由于地质原因,日本一直面临着巨大的地震危机,而这一现实是无法改变的。所以,日本工程师和领导人都积极致力于寻找减少地震影响的方法。

东京消防局的机器人RoboCue是已经投入使用的一种救援机器人。该机器人最初被设计用来在爆炸地点附近寻找受害者,该机器人使用红外热像仪和超声波技术来定位可能被残骸困住的人。这些传感器至关重要,因为受伤的人可能无法呼救来寻求帮助。机器人将受伤人员放置在一个平台上,以便将他们移送到更安全的区域。在地震区,这种机器人可以用来对受损的建筑物、桥梁和其他基础设施进行探索检测,从而找到受害者。这种机器人需要在操作人员的远程指导下找到受困的人。

将受伤人员带离救援现场不是在灾难中对人类进行帮助的唯一途径。在倒塌的建筑物中,一个像RoboCue这样的大型机器人可能是无法行驶的。所以,在这种情况下,您就会需要一个小型机器人,如蛇形机器人。这种机器人技术是基于一个较早的技术—视频显微镜—进行开发的。主要区别在于,东北大学的Satoshi Tadokoro所开发的蛇形机器人可以爬上20度的斜坡,并且可以绕过6英寸高的障碍物。通过对这几种设备进行选择和使用,搜索和救援人员可以评估损失并确定救援的最佳方案。

福岛第一核电站事故是如何激发新一代救援机器人研究的

核事故中,救援人员很难在灾难现场提供帮助。核设施的辐射会对人类产生致命的影响,并显著增加患其他疾病的机率。不幸的是,很少有可以在这种条件下运行的机器人。

为了应对这一挑战,美国国防高级研究计划局(DARPA)介入这一领域以鼓励创新研究。该组织的机器技术挑战赛要求新型机器人具有以下功能:“接合紧急关闭开关,从俯卧姿势站起,步行10米不发生摔倒,越过障碍物并将圆形阀旋转360度。”让我们来回顾一下DARPA挑战赛中的机器人所使用的一些硬件:

  • 加速度计:为了实现安全行驶,需要使用该设备来帮助灾难救援机器人对速度进行测量。想象一下机器人在残骸中移动的场景。它需要缓慢移动,以免被撞倒。加速度计可以帮助机器人实现对速度的有效控制。
  • 陀螺仪:当机器需要改变方向的时候,如何保持其稳定性?陀螺仪在维持机器人平衡方面发挥了作用。对于人形机器人,陀螺仪对于保持平衡至关重要。由于灾区可能到处都是残骸碎片,机器人对平衡性的保持将会是救援机器人的关键功能。
  • 3D激光扫描仪:某些救援机器人,例如Momaro(由德国研究人员开发),使用3D激光扫描仪来创建周围区域的详细地图。该功能很有帮助,因为它可以为救援人员提供救援现场的详细地图。
  • 机械手:为了帮助灾难中的人们,机器人还需要能够捡拾和清理木材以及其他材料的物品。因此,救援机器人需要具备灵敏的抓手来检测压力并小心地移除残骸碎片。有关机械手和类似设备的更多信息,请查看我们的文章:人造皮肤和直接大脑控制: 机器人假肢的未来。

 

借助救灾机器人挽救生命的四种方法

警察、消防员和其他专业人员是如何借助机器人在灾难现场进行救助的?基于当前技术,以下是最普遍使用的几种方式:

  • 信息收集:救援人员在进入灾难区域(例如发生故障的核电站或部分倒塌的建筑物)之前,需要了解详细的信息。救援机器人可以被送至现场,通过激光和热图像来创建照片、视频以及3D地图,并对这些数据进行收集。
  • 灾难现场清理:在破碎的家具、木材、砖块以及其他杂物上攀爬是非常危险的!为了减少受伤的风险,可以使用救援机器人对路径进行清理。对灾难现场的清理可以使救援行动更容易进行。
  • 直接营救:在某些情况下,救援机器人可以直接对人们实施帮助。已经在日本投入使用的RoboCue可以将受伤人员移送出现场。
  • 运送辅助物资:帮助遭受灾难的偏远地区(例如大规模森林大火)的受困人群是很困难的。在这种情况下,您可以使用机器人来运送食物、水和急救用品。这种物资输送可以帮助受害者在计划全面营救期间维持生命。

 

救援机器人需求急剧增加的两个理由

救援机器人的迅速普及出于两种关键性因素。首先,如今紧急救援人员对灾难情况下受伤风险的了解有所增加。为了降低受伤的风险,将会更频繁地使用救援机器人来获取有关情况的实时数据。其次,气候变化增加了自然灾害事件(例如洪水和野火)的发生频率以及严重性。为了满足救援的需求,机器人将会发挥至关重要的作用。

DevicePlus 编辑团队
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