滿足日本抗震之需的搜索救援型機器人

地震的頻繁和對機器人天生的喜愛之情讓日本的救援機器人層出不窮

　　3月11日，影響日本東部海岸的地震使島國遭受重創(chuàng)，死亡人數(shù)更是不計其數(shù)，但現(xiàn)代科技和成熟的預(yù)警狀態(tài)正在幫助他們盡可能的尋找幸存者，并減少傷亡。在未來，人類應(yīng)對自然災(zāi)害的能力將會不斷提升，這在很大程度上要歸功于諸如日本這樣的地震多發(fā)國度在機器人領(lǐng)域做出的特殊貢獻。

　　預(yù)測地震依然是徒勞無功的努力——地震學(xué)家甚至連一個月內(nèi)將要發(fā)生的地震都無法可靠的實施預(yù)測，更遑論當天這樣精確的時間段，因此減少地震受損的關(guān)鍵工作在于震后搜索和救援。巧合的是，世界上地震最為頻繁的兩個地區(qū)同時也是機器人工程學(xué)發(fā)展壯大的沃土。日本位于太平洋和亞歐構(gòu)造板塊的碰撞點，即所謂的環(huán)太平洋地震帶（Pacific Rim of Fire）上，遭遇強震的風險巨大。作為世界上數(shù)一數(shù)二的科技強國，日本利用現(xiàn)代技術(shù)緩解地震創(chuàng)傷的能力堪稱一流。

　　我們希望以下展示的這些現(xiàn)代科技，能夠在一定程度上減輕未來地震所造成的破壞程度。

　　注：雖然這些發(fā)明創(chuàng)造中的絕大多數(shù)來自日本，但也有一部分來自于美國，而且主要是來自于另一個高科技和高地震風險并舉的地區(qū)——加州。

東京消防廳的救援機器人RoboCue

圖片來源：Kiyoshi Ota

　　這個機器人看起來似乎正要將一個人體模特的頭部吞進肚子里去，但實際上它正在履行可控式的救護工作。來自于東京消防廳的救援機器人RoboCue可以在災(zāi)難發(fā)生現(xiàn)場——尤其是爆炸現(xiàn)場定位和安全搜索受害者，但在應(yīng)對自然災(zāi)害時，這種機器人也能發(fā)揮巨大作用。RoboCue不但能有利用超聲傳感器和紅外攝像機定位受困對象，而且還能將傷員輕柔的放到救護車上，以轉(zhuǎn)移到安全地帶。它甚至還隨身攜帶氧氣瓶。

8米長的蛇形機器人

圖片來源：DigInfo

　　日本頂尖的救援機器人研究專家田所悟志（Satoshi Tadokoro）發(fā)明了這種蛇形機器人，它主要承擔搜索工作。蛇形機器人長約8米，依靠裝有動力裝置的尼龍繩索進行驅(qū)動，雖然移動速度并不快（5厘米/每秒），但它能鉆進狹小的角落，攀爬20度的斜坡，擠過狹窄的縫隙，還能利用攝像機構(gòu)成的“眼睛”傳回影像，以便救援者了解受災(zāi)區(qū)域的內(nèi)部情形。 蛇形機器經(jīng)受了可控和現(xiàn)實災(zāi)難的雙重檢驗，它曾在佛羅里達的一次停車場坍塌事故中幫助救援隊實施營救。

機器人安全履帶車

　　盡管看上去就像是個坦克棺材，但機器人安全履帶車履行的卻是救死扶傷的職責——它是一臺可將傷員轉(zhuǎn)移到安全地帶的救援機器。日本橫濱警視廳發(fā)明的這種履帶車，其內(nèi)部殼體足以承受一個重達110公斤的傷員。機器履帶車的搜索功能僅限于標準紅外攝像機，但它的主要功能相當于安全系數(shù)極高的遙控式擔架。此外，它還有用于檢測傷者血流量和其他生命體征的內(nèi)在傳感器。

輪式救援機器人

圖片來源：BBC

　　在BBC發(fā)布的一段演示視頻里，來自東京理工學(xué)院的教授廣瀨茂男（Shigeo Hirose）展示了三種不同類型的救援機器人，每一種機器人的設(shè)計目標都有些許差異。第一款機器人是身體兩面都裝有輪子的蛇形機器人，不管身體的哪面朝上，它都能行動自如；第二款是加強版的蛇形機器人，它使用踏板代替輪子，而且外表更為堅固，能抵御灰塵和防水，足以應(yīng)對更為險惡的工作環(huán)境；最讓人感興趣的是第三種機器人，它可以檢查地形以確定最佳的行走方式。在崎嶇不平的地面上行動時，相比踏板，支架的靈活性更佳，但在平地上，不管是速度、能量需求還是穩(wěn)定性上，輪子的表現(xiàn)都更為優(yōu)異。因此，廣瀨茂男設(shè)計了一種可轉(zhuǎn)換的機械腿，它能在必要的時候變成輪式，依靠滑輪運動推動機器人前進。

呼吸感應(yīng)器

圖片來源：千葉工業(yè)大學(xué)

　　Quince是一款由千葉工業(yè)大學(xué)（Chiba Institute of Technology）開發(fā)的小型機器人，它的體積只有玩具車大小，配備有四套滾輪、踏板設(shè)備以及六個電燈馬達。Quince機器人的機械手靈活到足以打開門把手，可以運送食物或其他補給品。這臺機器人最有趣的地方在于傳感器，它裝備的紅外感應(yīng)器同時也是二氧化碳探測器，能夠監(jiān)測人體呼吸和體溫狀況。

體感救援機器人

圖片來源：華威大學(xué)

　　全息照相、視頻搖滾以及外科設(shè)備，體感外設(shè)Kinect似乎無所不能，它是集所有圖像傳感之大成者。本月上旬，來自于英國華威大學(xué)（University of Warwick）的學(xué)生發(fā)明了一款以Kinect代替激光雷達（LIDAR）作為主傳感器的地震救援機器人。原先的激光測距儀不僅造價昂貴，而且效率不高（它只能顯示二維平面影像）。Kinect可以傳輸完全是3D景深的圖像資料，這非常有助于營救人員尋找受害者。這種特殊的機器人不僅僅可以用來救援，更可以參與搜索任務(wù)，它能夠獲得人眼所不及之處的救援資料，讓救援工作進行得更加順利。

人形BEAR醫(yī)療機器人

圖片來源：Vecna Robotics

　　來自于美國維克那機器人公司（Vecna Robotics）的BEAR（Battlefield Extraction-Assist Robot）機器人是醫(yī)療機器領(lǐng)域中最為人形化的機器人之一。它能夠替代人類士兵在戰(zhàn)場活動，利用腿部的兩個獨立踏板，BEAR能夠完成各種特殊動作，它還能依靠膝蓋、臀部或足部的運動來改變身體高度。維克那機器人公司希望美國軍方能夠引入這種機器人，來應(yīng)對危險的戰(zhàn)場環(huán)境。

強悍廉價的蟑螂機器

圖片來源：加州大學(xué)伯克利分校

　　半機械化的真實昆蟲也相繼面世，但一位加州大學(xué)伯克利分校仿生學(xué)教授發(fā)明的Dash卻是不折不扣的純機器。這款極其廉價機器堅固的機器昆蟲是在蟑螂的啟發(fā)下誕生的，它比一美元紙幣還要小，內(nèi)部元件是用來自手機和其他電子器件的廢棄部分搭建而成，身體則是由硬紙板做成的。它攜帶基本的裝置：取自手機的低分辨率照相機和Wi-Fi芯片。機器蟑螂非常敏捷，速度奇快，每秒可以移動1.5米，硬紙板做成的身體非常堅固（視頻顯示它從十層樓上摔下來之后，還能疾走如飛）。對于預(yù)算有限的救援行動來說，Dash機器蟑螂將會是非常有價值的資源。