日本地震使用的机器人对我国的启示

来源:大比特-工业机器人网|0 作者:温远航 2016-04-20 点击量:1272 中号

4月16日00时25分,日本九州岛熊本县发生了7.3级地震。为了争取救灾还见,降低财产损失和人员伤亡,日本政府使用了装有带机械爪的液压工程吊臂无人装甲车,速抵灾区救援。

这次九州地震使用的救援设备,反应了日本在使用机器人救援方面具有过人之处。下面让我们回顾一下日本在地震灾害中常用的机器人。
 


蛇形机器人

日本研究人员Satoshi Tadokoro研发26足蛇形机器人。它的身上带有针孔摄像头,并且可以将拍到的图像传给救援人员,虽然移动速度不快,但可以深入废墟中的各个角落。
 


履带式机器人

横滨地区警察使用的履带式机器人,外观既像坦克又像棺材的机器人,最多可以装下250磅重的人,将被困人员运出危险区域,并且它内置的传感器还能探测被救人员是否受伤流血。
 


呼吸探测机机器人

日本千叶工业大学的呼吸探测机器人。它的身上装有一个红外线传感器和一个二氧化碳传感器,用于探测人的体温和呼吸。并且它还有一个机器臂可以开门以及递送生活必需品。

当然,日本救灾机器人还有很多种,不一一列举。从以上不同种类的机器人中我们不难发现,地震救灾机器人在某些方面,比人工救援还有效。笔者总结了使用机器人救援的三大优势:

1、机动性和搬运破拆能力强,而且通过电池补给可以连续工作,提高搜救效率;

2、可以通过携带多种传感器,实现废墟内的图、声、气、温等检测;有锁定受害者位置的功能;

3、机器人救援可以辅助或替代救援人员,避免二次倒塌所带来的伤害,降低救援人员的风险。

日本是个地震多发的国家,导致其在地震救援机器人研发应用上处于国际领先水平,这方面值得我国借鉴。

相对来讲,我国地震救援机器人研发和应用时间晚。最早是2011年中科院沈阳自动化研究所研制成功的我国第一批搜救机器人;正式投入使用,是在2013年在雅安地震。

当时使用的机器人是废墟可变形搜救机器人,据了解,该机器人可以利用自身携带的红外摄像机、声音传感器将废墟内部的图像、语言信息实时传回后方控制台,供救援人员快速确定幸存者的位置及周围环境,同时还能为实施救援提供救援通道信息。这是我国地震救援机器人发展史上一次重大突破。

总的来讲,我国应用于地震等自然灾害的机器人或自动化设备还处于实验阶段,距离大规模推广和普通人员的熟练操作还有很长的时间。而地震救援的机器品种单一,技术不成熟,在严重的地震灾害中协助地面人员救援工作十分有限。

但是,我国有后发优势,可以借助日本的先进技术,弥补作业能力不足,改变单一的品种结构,拓展从地面到地下的救援空间,提高人机救援写作能力,降低人员伤亡,减少财产损失。

比如,多增加能够进入死角搜索的机器人,具有搬运重型物体的机器人,能深入地下为受困人员提供养料、食物、通信设备等物品的机器人。当然,这在技术上具有很大的挑战,也是研发成功的关键。

从设计和应用的角度分析,非结构化环境对救援机器人是个很多的挑战。有专家认为,在设计过程中,应考虑机器人必须具备以下几种能力:

(1)运动能力,快速运动和缓慢移动并用的能力;

(2)作业能力,包括机器人本身具体有的一定作业功能和可操作性2个方面;

(3)续航能力与能源供给。能源供给有有限和无线两种形式,各具优缺点。有限装置可以不受机器人尺寸的影响,但导线的讯在限制了机器人的救援距离;无线装置的关键是如何提高续航能力;

(4)装备材料。现场复杂的救援环境会增加机器人执行任务的难度,因此,在设计过程当中应注意机器人的防水、防爆、防腐蚀、防电磁干扰、抗热辐射等功能;

(5)通信能力,包括操作人员和机器人之间的通信、操作人员和受伤人员之间的通信及多救援机器人之间的通信;

(6)感知能力,即对受伤人员或遇害者的定位与导航能力。如果把机器人比如成人体,那么其机械结构相当于人体的肉体,而监控系统则是其神经系统,二者缺一不可。因此,救援机器人的设计应从以上方面考虑。

我国地处喜马拉雅-环太平洋地震带,地震没有日本那么频繁,不过,我国人口众多,尤其是在西南部及中部地区,大山连绵,地势险要,一旦发生地震,后果不堪设想。2008年汶川地震已经给我们带来了沉痛的教训。所以,加紧研发多种类型、多功能的救援机器人十分必要。

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