救災機器人

　　研制背景

　　在世界各地，由于自然災害、恐怖活動和各種突發(fā)事故等原因，災難經(jīng)常發(fā)生。在災難救援中，救援人員只有非常短的時間(約48小時)用于在倒塌的廢墟中尋找幸存者，否則發(fā)現(xiàn)幸存者的幾率幾乎為零。在這種緊急而危險的環(huán)境下，救災機器人可以為救援人員提供幫助。因此，將具有自主智能的救災機器人用于危險和復雜的災難環(huán)境下“搜索和營救”(SAR)幸存者，是機器人學中的一個新興而富有挑戰(zhàn)性的領域。

　　中國煤礦大多數(shù)為礦工開采，不安全因素很多，瓦斯煤塵和火災等災害事故頻繁發(fā)生，災害事故危害嚴重，傷害人員多，中斷生產(chǎn)時間長，損毀井巷工程或生產(chǎn)設備。然而，煤礦事故的救災方式只是根據(jù)事故的類型確定救災的方案，一般救護人員無法進入危險區(qū)域，只能通過提升絞車、移動式風車等設備清除垃圾,向井下通風，然后再搜救遇險礦工。這種方式危險性大，傷亡人數(shù)多，救災周期長，往往效率低。隨著科技的發(fā)展，機器人將被應用到煤礦救災領域。

　　優(yōu)點

　　Caterpillar可在瓦礫中蜿蜒行進，頂部帶有的攝像機可尋找生還者機器人具有靈活性好、機動性強的特點，有較好的爬坡和越障能力，能適應現(xiàn)場各種各樣的地理環(huán)境。比如，蛇形救災機器人能適應任何的復雜環(huán)境。

　　機器人的探測技術發(fā)展迅速，能迅速找到井下遇險礦工的位置。機器人利用傳感器通過探測井下遇險礦工的呻吟聲、體溫的變化及心臟跳動的頻率的信息能找到他們的位置。其次，機器人的視頻探測器(CCD攝像頭)具有信息直觀、能實現(xiàn)計算機輔助控制等特點，可以將現(xiàn)場環(huán)境的圖像返回到救災中心，為進一步控制機器人的運動方向，制定下一步救災的方案提供決策依據(jù)。機器人還能進入井下區(qū)域，監(jiān)測事故現(xiàn)場(如溫度、瓦斯以及有害氣體的濃度)的變化，防止事故的二次發(fā)生。

　　機器人具有為井下遇險礦工投放小包食品、藥物和通訊裝置等輔助功能，能有效地減少遇險礦工的傷亡人數(shù)。

　　發(fā)展現(xiàn)狀

　　InuktunExtreme可穿越困難地形以向生還者發(fā)出雙路音頻在國外，救災機器人發(fā)展迅速，技術日益成熟，并進入實用化階段，日本、美國、英國等已開始裝備使用。在災難現(xiàn)場中，救災機器人應能迅速找到幸存者的位置。日本大阪大學研制出蛇形機器人，能在高低不平的模擬廢墟上前進，其頂端帶有一部小型監(jiān)視器,身體部位安裝傳感器，可以在地震后的廢墟里尋找幸存者。美國iRobot公司研制了PackBot系列機器人，能適應崎嶇不平的地形環(huán)境和爬樓梯，主要執(zhí)行偵察任務、尋找幸存者、勘探化學品泄漏等任務。InuKtun公司研制了機器人MicroVGTV，機身可變位，采用電纜控制，含有直視的彩色攝像頭，并帶有微型話筒和揚聲器，可用于與壓在廢墟中的幸存者通話，適用于在小的孔洞和空間中執(zhí)行任務。除了前面的中小型救災機器人，微型救災機器人也正在研究中，美國加州大學伯克利分校研制出世界第一個蒼蠅機器人，通過裝在它腦袋上的微型傳感器與微型攝像機，可以到倒塌的建筑物廢墟底下或其他災難場所尋找幸存者。

　　國內研究現(xiàn)狀

　　在國內，災機器人的研究剛剛起步，但進展很快。中科院沈陽自動化所在2002年研制了一種蛇形機器人，由16個單自由度關節(jié)模塊和蛇頭、蛇尾組成，在監(jiān)控系統(tǒng)的無線控制下可實現(xiàn)蜿蜒前進、后退、側移、翻滾等多種動作，并能通過安裝在蛇頭上的微型攝像頭將現(xiàn)場圖像傳回監(jiān)控系統(tǒng)。國防科技大學在2001年也研制了一種蛇形機器人。中國礦業(yè)大學在“211工程”的支持下，已開始研制煤礦救災機器人。

　　“智能型聯(lián)合救災機器人”是中國礦業(yè)大學楊勇、孫健銓、孫偉等5位在校學生，利用1年多的時間自行研制出來的，它集先進的機械、電子、信息、控制工程等技術于一身，巧妙的將多種機器人進行組合，用于搜索探測幸存者、清理災害現(xiàn)場、勘探化學品泄漏、檢測井下環(huán)境等多種領域，具有體積小、成本低、可控性強等特點。