用于日本震后救援的機(jī)器人技術(shù)

日本大地震造成眾多房屋倒塌和人員傷亡，核泄漏更使救援工作更加艱巨。日本作為機(jī)器人技術(shù)最先進(jìn)、應(yīng)用最廣的國(guó)家，將使用機(jī)器人參與此次地震搜救工作。

因?yàn)樗丫?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/機(jī)器人">機(jī)器人能夠到達(dá)人無法進(jìn)入的區(qū)域，比如廢墟中、核污染區(qū)。據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，目前至少已經(jīng)確認(rèn)有兩支救援隊(duì)將使用機(jī)器人來配合工作。其中一個(gè)機(jī)器人就是蛇形機(jī)器人，長(zhǎng)26英尺(約8米)，帶內(nèi)窺鏡攝像機(jī)，能深入廢墟內(nèi)部，探測(cè)是否有傷員存在。另一個(gè)機(jī)器人是Quince，該機(jī)器人有四個(gè)輪子，一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的手臂，并裝有攝像頭。操控人員可以根據(jù)攝像頭看到的環(huán)境操縱機(jī)器人，讓機(jī)器人打開門鎖，運(yùn)送水和食物等。機(jī)器人還裝有紅外傳感器和二氧化碳傳感器，通過探測(cè)人的體溫和呼出的二氧化碳來發(fā)現(xiàn)被困人員，還能繪制所在環(huán)境的三維地圖。

震后救援困難？機(jī)器人隊(duì)員顯身手


蛇形機(jī)器人

日本的機(jī)器人專家計(jì)劃使用KOHGA3地面機(jī)器人在日本本州島東北部八戶地區(qū)的一座坍塌的大樓里進(jìn)行偵測(cè)。(下圖中所示是正在測(cè)試中的機(jī)器人)。

之前的兩支救援隊(duì)正在整裝待發(fā)，準(zhǔn)備部署地面機(jī)器人和蛇形機(jī)器人。一支救援隊(duì)位于東京，另一救援隊(duì)位于仙臺(tái)，并且他們準(zhǔn)備在必要時(shí)到達(dá)日本任何地區(qū)參與搜救。

現(xiàn)在，我們了解到，另外兩支救援隊(duì)也準(zhǔn)備使用機(jī)器人。一隊(duì)由千葉理工學(xué)院的Eiji Koyanagi教授率領(lǐng)，他們是應(yīng)位于東京東部仙臺(tái)地區(qū)鹿島的一家公司的請(qǐng)求，使用機(jī)器人檢測(cè)水下基礎(chǔ)設(shè)施(機(jī)器人專家不允許透露這家公司的名稱以及基礎(chǔ)設(shè)施的性質(zhì))。Koyanagi教授到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，評(píng)估可以使用哪種機(jī)器人。

另一隊(duì)由京都大學(xué)的Fumitoshi Matsuno教授率領(lǐng)，F(xiàn)umitoshi Matsuno教授現(xiàn)任國(guó)際救援體系學(xué)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)，這支隊(duì)伍將抵達(dá)青森地區(qū)的八戶，幫助檢測(cè)一座天花板坍塌的大樓。他們將與來自八戶理工學(xué)院的同行合作，派出名叫KOHGA3的地面救援機(jī)器人。

機(jī)器人在鹿島和八戶的工作都不涉及幸存者搜救。他們擔(dān)負(fù)的使命是復(fù)原，目標(biāo)是確定損失情況，在修復(fù)和重建方面做出下一步規(guī)劃。

事實(shí)上，從現(xiàn)在起，復(fù)原應(yīng)該成為大多數(shù)機(jī)器人的工作重點(diǎn)，而不是搜救工作。但是，日本的這兩支隊(duì)伍仍做好準(zhǔn)備在緊急情況發(fā)生時(shí)利用機(jī)器人幫助有需要的災(zāi)民。

據(jù)日本東北大學(xué)教授兼國(guó)際救援體系學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)Satoshi Tadokoro所述，他已經(jīng)與仙臺(tái)和神戶的消防廳、貿(mào)易產(chǎn)業(yè)部東北分部及多家企業(yè)取得聯(lián)系，表明他的救援隊(duì)里的機(jī)器人可以完成任何類型的使命。他表示， 機(jī)器人特別適合倉(cāng)庫(kù)和工廠救援。他說：“我的機(jī)器可以檢測(cè)受損的工廠，特別是危險(xiǎn)區(qū)域，比如化工廠。”

救援機(jī)器人隊(duì)伍中有許 多日本著名專家，如Tadokoro、Koyanagi、Matsuno和來自長(zhǎng)岡理工大學(xué)的同事Tetsuya Kimura，以及來自新鴻理工學(xué)院的Katsuji Ohgane。在地震發(fā)生時(shí)，他們實(shí)際上正在美國(guó)，正在災(zāi)難城市進(jìn)行機(jī)器人試驗(yàn)，參加美國(guó)德州農(nóng)工大學(xué)由機(jī)器人輔助搜救中心(CRASAR)組織的一次行 業(yè)研討會(huì)，研討會(huì)的主辦者為Robin Murphy教授，也是救援機(jī)器人領(lǐng)域的一名權(quán)威人士。這些研究人員還是IEEE機(jī)器人和自動(dòng)化協(xié)會(huì)會(huì)員。

在得知地震消息后，他們立即飛回日本。Tadokoro教授離開成田機(jī)場(chǎng)后，驅(qū)車趕往他位于仙臺(tái)的家鄉(xiāng)，隨車帶著大量的工具——一個(gè)象坦克一樣名叫Quince的地面救援機(jī)器人，和活動(dòng)內(nèi)窺鏡照像機(jī)、還有一個(gè)遙控的蛇形機(jī)器人。

Quince(如下圖所示)的研發(fā)作為日本新能源和工業(yè)技術(shù)開發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)項(xiàng)目的一部分，是在國(guó)際救援體系學(xué)會(huì)的支持下，由Tadokoro教授和Koyanagi教授領(lǐng)導(dǎo)的多名科研人員共同取得的研究成果。

活動(dòng)內(nèi)窺鏡照像機(jī)是日本多種機(jī)器人之一，一直在實(shí)際災(zāi)難中應(yīng)用。下面的照片是2008年美國(guó)佛羅里達(dá)州杰克遜維爾市Berkman Plaza 2車庫(kù)倒塌時(shí)這款機(jī)器人的實(shí)際工作場(chǎng)景。

在驅(qū)車趕往仙臺(tái)，經(jīng)過海岸邊的公路時(shí)，Tadokoro教授看到倒塌的建筑物并不多，這個(gè)地區(qū)的主要破壞是由海嘯引起的。也就是說，這里可能并不需要他的機(jī)器人，因?yàn)闄C(jī)器人最適合的是檢測(cè)破碎受損的結(jié)構(gòu)。

但Tadokoro教授和他的同事們沒有時(shí)間休息。復(fù)原工作剛剛開始，可能還會(huì)有更多的余震，加上核危機(jī)的威脅，這些機(jī)器人專家和機(jī)器人都處在隨時(shí)待命的狀態(tài)。

更多KOHGA3照片：

本文中照片由京都大學(xué)、東北大學(xué)和國(guó)際救援體系學(xué)會(huì)提供