http://www.henanjusheng.com 2011-03-15 11:30 來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)
屢經(jīng)地震浩劫以及對(duì)機(jī)器人學(xué)的熱衷,令日本民族在搜救機(jī)器人領(lǐng)域的研究非常先進(jìn)。據(jù)美國(guó)《大眾科學(xué)》在線版3月12日文章稱,盡管目前東部海岸地區(qū)的大地震對(duì)日本造成了巨大的物質(zhì)損失和人員傷亡,但借助先進(jìn)的現(xiàn)代科技,加之一貫令世人印象深刻的防災(zāi)準(zhǔn)備,這個(gè)國(guó)家正在盡最大可能搜救幸存者,并努力將災(zāi)難造成的損失降到最低。
《大眾科學(xué)》指出,就當(dāng)前科技水平而言,預(yù)報(bào)地震依舊是那么“不靠譜”。地震學(xué)尚無(wú)法在震前一天給出準(zhǔn)確預(yù)測(cè),更罔論提前一個(gè)月做好準(zhǔn)備了,所以減輕地震的損害,往往是災(zāi)后搜救策略的重點(diǎn)。
亦因此,地球上最易發(fā)生地震的兩個(gè)地區(qū),恰恰也是這個(gè)世界上機(jī)器人學(xué)最發(fā)達(dá)的前沿。日本處在所謂的“太平洋火線”上,在這里太平洋板塊與亞洲大陸板塊經(jīng)常劇烈碰撞,使這個(gè)國(guó)家無(wú)時(shí)不需要應(yīng)對(duì)頻繁地震的危險(xiǎn),也就此衍生出了獨(dú)特的依靠機(jī)器人實(shí)施災(zāi)難救助的技術(shù)。
而據(jù)最新消息,日本文部科學(xué)省3月13日宣布,正在運(yùn)送防災(zāi)機(jī)器人前往福島縣第一和第二核電站周邊,將在人員不宜靠近的放射性物質(zhì)含量極高的場(chǎng)所從事救災(zāi)。
救援機(jī)器人RoboCue

機(jī)器人RoboCue展開(kāi)動(dòng)作時(shí)看上去就像要把傷者“生吞”了,但實(shí)際上這個(gè)機(jī)器人正在實(shí)施救援操作。RoboCue是菊池制作所針對(duì)日本東京消防廳開(kāi)發(fā)的救援機(jī)器人,能進(jìn)入人類(lèi)救援隊(duì)不能去的地方尋找受害人,比如火勢(shì)兇猛的房屋、爆炸或彌散毒氣的現(xiàn)場(chǎng)。它配備超聲波傳感器、紅外照相機(jī),先使用兩個(gè)試探臂識(shí)別受傷者,再緩緩地用雙臂將傷員裝載到一張雪撬樣的床上,撤回到安全地帶,如果需要的話,它還能提供隨身攜帶的一個(gè)氧氣罐。
蛇形機(jī)器人Snakebot

這款蛇形機(jī)器人由日本救災(zāi)機(jī)器人研究人員發(fā)明,超薄、長(zhǎng)26英尺,配備有針孔攝像機(jī),更注重于搜索功能。
Snakebot獨(dú)特之處在于,它能依靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)的尼龍刷毛推動(dòng)自身前行,就像蛇的鱗片一樣。雖然移動(dòng)速度并不十分快,但可以深入災(zāi)后廢墟的各個(gè)狹小角落,還能攀爬20度角的傾斜面。而它的相機(jī)可傳送回圖像,讓救援人員了解并控制災(zāi)區(qū)里的情況。在加入到這次日本地震救援之前,Snakebot已成功應(yīng)用,參與過(guò)美國(guó)佛羅里達(dá)一次停車(chē)場(chǎng)崩塌救援行動(dòng)。
履帶式機(jī)器人“爬行者”

“爬行者”(Crawler)長(zhǎng)了個(gè)倒霉的外殼——很多人認(rèn)為它像個(gè)裝了履帶的棺材,但實(shí)際上正好相反,這款機(jī)器人是一個(gè)生命保衛(wèi)戰(zhàn)士,能將災(zāi)害遇難人員轉(zhuǎn)移到安全地帶。
該機(jī)器人由日本橫濱警察署研發(fā)設(shè)計(jì),它的內(nèi)部是舒適的空間,承載極限是250磅,可作為“艙體”將人們安置轉(zhuǎn)移。雖然它的搜救功能有限,僅配備一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)紅外攝像機(jī),但該機(jī)器人的主要作用是將被困人員運(yùn)出危險(xiǎn)區(qū)域并保證過(guò)程安全,相當(dāng)于一架“電子擔(dān)架”。而在“艙體”內(nèi)安置的傳感器,還可以在轉(zhuǎn)移途中監(jiān)測(cè)傷者的出血流量和其他生命體征。
輪滑式救助機(jī)器人

東京工業(yè)大學(xué)教授廣瀨茂男曾設(shè)計(jì)了三代救援型機(jī)器人,每款都在上一代的基礎(chǔ)上進(jìn)行微調(diào)。其中第一款是一個(gè)蛇形機(jī)器人,配備多個(gè)輪子;第二款則為升級(jí)版,仍然是蛇形的,但把輪子換成了履帶,以使其更牢固,也更容易適應(yīng)惡劣環(huán)境;而在第三款中,廣瀨茂男希望它能以最佳的運(yùn)動(dòng)方式出現(xiàn)。
眾所周知,在不平坦之地,腿可以調(diào)整步伐,顯然比履帶更有優(yōu)勢(shì);但如果地勢(shì)一馬平川,輪子則又快又穩(wěn),對(duì)機(jī)器人來(lái)說(shuō)所需的能量也更小,因此比前兩種方式更為可取。廣瀨茂男這次的設(shè)計(jì)正是一個(gè)可以根據(jù)需要而靈活地將“腿”變換成輪子、改以輪滑方式前進(jìn)的機(jī)器人。據(jù)英國(guó)廣播公司(BBC)網(wǎng)站介紹,第三款機(jī)器人的設(shè)計(jì)靈感來(lái)自于旱冰鞋,主要追求在地面上的速度,由于其可以在地形轉(zhuǎn)換時(shí)用“腳”代替輪子前進(jìn),因此在災(zāi)難救援中顯得更為靈活敏捷。
呼吸探測(cè)機(jī)器人Quince

機(jī)器人Quince的制造者是日本千葉工業(yè)大學(xué)。Quince身量雖小但功能獨(dú)特,據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)描述,其大小僅和兒童的游樂(lè)車(chē)相當(dāng),卻裝有4對(duì)輪子,還有履帶和6個(gè)電動(dòng)機(jī)。它與眾不同的機(jī)械臂能打開(kāi)門(mén)把手,遞送食物或其他所需品。而它除了救援機(jī)器人“標(biāo)配”的紅外傳感器外,還裝備有一個(gè)二氧化碳傳感器,用來(lái)檢測(cè)人體的呼吸和體溫。
體感(Kinect)搜救機(jī)器人

“伙計(jì),還有什么是它做不了的嗎?”微軟的體感周邊外設(shè)Kinect讓無(wú)數(shù)人發(fā)出感嘆。全息影像、搖滾光盤(pán)、外科手術(shù)設(shè)備……Kinect已經(jīng)參與到所有與圖像檢測(cè)有關(guān)的市場(chǎng)。但在更早些時(shí)候,英國(guó)華威大學(xué)的學(xué)生們制造出一款使用Kinect作為主傳感器的地震搜救機(jī)器人,代替了激光雷達(dá)這種昂貴而低效的二維傳感裝置。
Kinect搜救機(jī)器人的區(qū)域搜索裝置可以傳輸三維地圖,這對(duì)于救援隊(duì)救助遇難者而言,有著無(wú)比的價(jià)值。和其他救援機(jī)器人一樣,它也可深入到人類(lèi)無(wú)法到達(dá)的地方,同時(shí)還能繪制出營(yíng)救線路。因此嚴(yán)格地說(shuō),它更類(lèi)似于一個(gè)“偵察機(jī)”而非純粹的機(jī)器人。
更像“熊”的人形機(jī)器人

外形來(lái)看,這款人形機(jī)器人應(yīng)該叫熊型機(jī)器人,而它的研發(fā)者——美國(guó)的維克那機(jī)器人公司就將它命名為BEAR(熊)。
BEAR作為戰(zhàn)地輔助機(jī)器人,是迄今為止最接近人類(lèi)的救助機(jī)器人之一。其設(shè)計(jì)本源是為了在某些場(chǎng)合替代人類(lèi),比如以更加強(qiáng)壯及耐用的特性在戰(zhàn)場(chǎng)上頂替士兵,或者用來(lái)代替人類(lèi)實(shí)施救死扶傷。BEAR的“腿”上裝備了兩只獨(dú)立的踏板,并可通過(guò)它的“膝蓋”“腳踝”和“腳”來(lái)改變其高度,以便能夠應(yīng)對(duì)任何特殊的移動(dòng)。設(shè)計(jì)者維克那公司希望美國(guó)軍方能夠?qū)⑺麄兊漠a(chǎn)品帶到各種危險(xiǎn)的情況當(dāng)中去大展身手,當(dāng)然就包括災(zāi)后救援。
“不死的小強(qiáng)”機(jī)器人

對(duì)于機(jī)器人工程師來(lái)說(shuō),昆蟲(chóng)界總能給他們帶來(lái)豐富的靈感,目前甚至已經(jīng)可以將神經(jīng)控制裝置應(yīng)用到昆蟲(chóng)身上。然而,加州大學(xué)伯克利分校毫系統(tǒng)仿生實(shí)驗(yàn)室一名教授研制的Dash,卻是一個(gè)如假包換的純機(jī)器人。號(hào)稱“終極便宜、終極堅(jiān)強(qiáng)”的Dash,其設(shè)計(jì)靈感來(lái)自于最常見(jiàn)的、人人喊打的蟑螂,是用廢棄手機(jī)等電器的零件加上紙板做成的。每只的造價(jià)不超過(guò)1美元。
對(duì)于這只機(jī)器人界的蟑螂或者“電子小強(qiáng)”來(lái)說(shuō),雖然身長(zhǎng)只有10厘米,僅配備了手機(jī)的低分辨率攝像頭和無(wú)線芯片等基礎(chǔ)裝備,但是卻超乎預(yù)料地敏捷與快速,能以每秒鐘5英尺的速度前進(jìn),而且用紙板做成的軀干對(duì)損傷幾乎免疫。對(duì)于預(yù)算緊張的災(zāi)難救援行動(dòng)而言,Dash也許會(huì)帶來(lái)難以想象的幫助。