下载文档原格式
机器人在地震和自然灾害中的应用有哪些地震和其他自然灾害是人类社会所面临的巨大威胁，给人们的生命和财产带来巨大破坏。
然而，随着科技的不断发展，机器人的应用开始在灾害响应中扮演重要角色。
机器人因其高效、精确和可靠的特点，成为了支持灾后救援和恢复工作的强有力工具。
本文将介绍机器人在地震和自然灾害中的应用，并探讨其在提高救援效率、减少人员风险和推动灾后恢复方面的优势。
首先，机器人在地震和自然灾害中的首要应用是搜救和营救工作。
在一场地震或自然灾害发生后，地下掩埋的人们可能会面临生命危险。
此时，救援人员往往需要冒险进入危险区域进行搜寻和救援。
机器人的使用可以大大降低救援人员的风险。
例如，搜索和救援机器人可以通过低头探测仪器、红外相机和热成像传感器等设备，找到掩埋的人员，并提供实时图像和信息。
此外，自动化的救援机器人还可以完成挖掘、移动和疏散任务，从而加速救援行动并减少人力劳动。
其次，机器人在地震和自然灾害中的另一个重要应用是地质勘探和监测。
在地震和其他自然灾害发生后，地面的地质条件可能会发生变化，包括地震和海啸引起的地表塌陷、泥石流和火山喷发等。
机器人可以用于收集地质数据和监测地壳运动，帮助科学家和救援人员更好地了解和预测灾害的发生和扩散。
例如，自主移动机器人可以携带传感器，包括地震仪、高精度GPS和激光雷达等，收集地震强度、地面变形和危险区域的数据，从而提供灾害预警和避难建议。
此外，机器人还可以用于灾后清理和修复工作。
地震和其他自然灾害往往会在灾区留下大量瓦砾、废墟和垃圾。
清理这些废弃物不仅耗时费力，而且对人类存在着很大的健康风险。
机器人可以通过机械臂、磁铁和吸盘等工具，自动收集、分拣和搬运废弃物。
例如，在福岛核事故中，清理核辐射污染的机器人被广泛应用。
机器人的使用不仅可以减轻工作负担，还可以最大限度地减少人类接触到危险物质的风险。
除了灾后清理外，机器人还可以用于灾后建设和恢复工作。
灾害往往会给基础设施、建筑物和道路等公共设施造成重大破坏。
机器人技术在救援行动中的应用与挑战随着科技的不断进步，机器人技术在各个领域中的应用也越来越广泛。
其中，机器人技术在救援行动中发挥着重要的作用。
本文将探讨机器人技术在救援行动中的应用以及所面临的挑战。
一、机器人在救援行动中的应用1. 搜救任务在灾害事故中，机器人能够进入危险区域，执行搜救任务，以减少人力资源的风险。
例如，在地震灾害中，机器人可以搜寻被困的人员，并提供必要的救援物资。
此外，机器人还可以在恶劣的环境中进行探测和勘察，帮助救援人员更好地了解灾情。
2. 人道救援机器人还可以在人道救援任务中发挥作用。
例如，无人机可以将紧急医疗用品和食物运送到无法到达的地区。
此外，水下机器人可以用于海上搜救，并在海难事故中寻找幸存者。
机器人的快速反应和灵活性能够提高救援行动的效率和速度。
3. 灾后重建灾后重建是一个复杂的任务，而机器人技术可以在其间发挥积极的作用。
例如，无人驾驶车辆可以帮助运送重建所需的材料，从而减轻人力资源的负担。
此外，机器人还可以用于清理废墟、修复基础设施以及其他的建筑任务。
二、机器人技术在救援行动中的挑战1. 复杂环境救援行动通常发生在复杂的环境中，例如倒塌的建筑物和险恶的自然环境。
机器人在这些环境中的操作和导航需要具备高度的智能和自适应能力。
然而，目前的机器人技术还无法完全应对复杂环境中的各种挑战，需要进一步改进和创新。
2. 人机协作救援行动通常需要人机协作，而机器人技术的发展还面临着与人类紧密配合的挑战。
机器人需要能够理解并执行人类的指令，同时保持高效和准确的工作。
此外，机器人还需要具备适应性和灵活性，以便与不同的救援团队合作。
3. 隐私和伦理问题机器人在救援行动中搜集的信息和数据可能涉及到个人隐私。
这对于保护被救援人员的隐私和权益提出了挑战。
同时，机器人技术的使用也引发了伦理问题的讨论，例如机器人是否能够进行生命判断和处置等。
三、展望与总结虽然机器人技术在救援行动中面临着一些挑战，但它的应用前景仍然十分广阔。
机器人技术在紧急救援中的应用近年来，机器人技术在各行各业得到了广泛的应用，尤其是在紧急救援领域，其作用更是不可忽视。
随着自然灾害、恐怖袭击等事件的不断发生，机器人技术在紧急救援中的应用也越来越受到人们的重视。
本文将从机器人技术在紧急救援中的应用现状、机器人在紧急救援中的作用以及未来机器人在紧急救援中的发展方向等几个方面进行探讨。
一、机器人技术在紧急救援中的应用现状目前，各种类型的机器人已经被广泛应用于各种紧急救援领域。
其中，最为常见的是无人机和机器人探测器，这两种机器人可以帮助救护人员完成一些危险的救援任务，如搜救被困者、寻找失踪者等。
在自然灾害发生时，机器人在搜索和救援行动中发挥了关键作用。
例如，地震发生时，机器人可以帮助救援人员在废墟中寻找生命迹象；在洪水、泥石流、雪崩等灾害中，机器人可以承担搜索和搜救工作。
此外，在恐怖袭击事件中，机器人的应用也越来越广泛。
无人机可以承担空中侦察任务，探测器可以扫描爆炸物并在不接触人员的情况下引爆它们。
二、机器人在紧急救援中的作用机器人在紧急救援中的作用是非常明显的，它可以承担许多人无法完成的任务。
首先，由于机器人无需进入受灾区域，因此可以减少人员伤亡。
其次，机器人可以承担重要的搜索和救援任务，如寻找被埋在废墟中的幸存者或确定袭击者的位置等。
此外，机器人还可以提供实时图像和语音通讯，以便救援人员更好地了解情况并作出适当的决策。
机器人的优点主要有四个方面：可靠性高、灵活性强、速度快、监控精准。
在紧急救援中，这些特点非常重要。
例如，机器人可以通常在搜查过程中极速行动，以便快速定位幸存者的位置；接下来，机器人可以用高精度传感器扫描灾区，并使用激光扫描仪生成三维图像；最后，机器人还可以承担救援人员的配件任务，例如给受伤者输送药品、食品等。
三、未来机器人在紧急救援中的发展方向随着人工智能、机器学习和云计算等技术的日益成熟，机器人技术在未来的发展趋势也逐渐清晰。
未来，机器人将发展多个方面：机器人所使用的传感器和机器人本身的制造技术将会得到大幅提高；机器人的智能化程度将会迅速提升，从单一任务到多任务的无缝切换将得到支持；同时，机器人还将更好地打通与云端的连接，实现数据与救援人员的实时交流。
机器人在灾害救援中的应用近年来，机器人技术的迅速发展为人们提供了前所未有的灾害救援手段。
机器人在灾害救援中的应用可以极大地提高救援效率，减少人员伤亡，并对实现灾害救援的智能化进程起到了积极的推动作用。
一、机器人在灾害勘查中的应用在灾害发生后，第一时间进行勘查和评估是十分重要的。
然而，由于灾害场景常常危险或难以进入，传统的勘查方式存在很大的风险。
这时，机器人的应用就能够派上用场。
例如，无人机可以通过空中摄像，全面记录灾害发生地区的情况，为救援指挥中心提供实时的图像数据。
另外，机器人还可以通过雷达、声呐等传感技术，对地下情况进行勘查，帮助救援人员更好地了解灾害的规模和造成的影响。
二、机器人在灾害搜救中的应用在发生地震、泥石流等灾害后，往往有很多人被困在废墟中。
救援人员常常面临复杂的环境和危险的工作条件。
这时，机器人的应用可以帮助救援人员发现被困者的位置，提高搜救的效率。
例如，救援机器人可以通过装备有摄像头和红外传感器的机器人，在废墟中寻找被困者的踪迹，并及时将信息传送给救援人员。
此外，机器人还可以进行搬运工作，帮助救援人员将废墟清理出来，为被困者提供脱困的通道。
三、机器人在灾后重建中的应用灾后重建是灾害救援工作的重要环节之一。
传统的重建工作需要大量的人力和物力投入，而且进度缓慢。
而利用机器人进行重建工作则可以大大提高效率。
例如，可以利用3D打印技术，让机器人快速打印出建筑物的零部件，实现快速建设。
此外，机器人还可以进行清理工作，例如清理建筑垃圾、修复电力线路等。
这样，机器人的应用不仅可以减轻人力负担，还可以提高重建的速度和质量。
总结：机器人在灾害救援中的应用给人类带来了许多好处，大大提高了救援工作的效率和安全性。
然而，机器人技术在灾害救援领域的应用仍然面临一些挑战，例如环境复杂多变、机器人自身的可靠性等。
因此，我们需要持续关注机器人技术的进步，并不断优化机器人系统，以更好地应对未来的灾害挑战，保护人类的安全与福祉。
机器人科技在应急救援中的应用前景随着科技的不断进步，机器人已经被广泛应用在各个领域。
在应急救援领域中，机器人的应用也越来越受到重视和关注。
机器人可以在危险环境中执行任务，而不会对人员的安全造成伤害。
由于机器人的智能化和自动化，使得它们可以代替人类在救援现场执行任务，提高救援效率和成功率。
本文将详细说明机器人科技在应急救援中的应用前景。
一、消防机器人的应用前景火灾是一种十分危险的天灾，往往会带来人员伤亡和重大财产损失。
消防队员需要在火场内进行搜索和救援工作，但这种工作具有很大的风险。
消防机器人的出现大大提高了救援效率和成功率。
消防机器人可以在危险的火场内扫描和监测，通过热成像技术和装备的传感器，搜索和定位火源，并收集火场内的信息。
此外，消防机器人还可以执行水枪扑救火灾、烟雾排放和爆炸物控制等任务。
值得一提的是，消防机器人的应用极度依赖于人机交互和人工智能。
由于火场内复杂的环境因素和不可预测的事件，消防机器人需要学习和适应各种情况。
目前，全球许多消防机器人研发机构正在研发更加先进的机型，以更好地服务于人类。
二、救援机器人在灾难中的应用前景在地震、洪水和恐怖袭击等灾难发生的时候，现场的救援工作相当困难。
救援人员通常需要在灾区内搜索、救援和搬运受伤人员，这些任务需要花费大量的时间和精力。
有时候，更加特殊的设备，比如钻孔机、履带机、切割机和倾倒车等，也需要被带到现场来执行任务。
而救援机器人可以大大减轻救援人员的负担，提高执行任务的效率。
救援机器人具有很强的操作性能，可以在不利条件下执行任务，比如在水中或者瓦砾堆中搜救人员。
救援机器人上装备了多种传感器，包括热成像、雷达、激光等，这些设备可以在灾难现场快速发现搜救点和受伤人员的位置。
此外，救援机器人还可以执行搬运物资、撑起建筑物和清理瓦砾等任务。
除此之外，救援机器人还可以用于重大事件的现场监测和安保工作。
这些机器人可以在危险的现场执行搜索、控制和传达信息等任务。
机器人在火灾和灾害应急中的应用有哪些引言随着科技的不断发展和进步，机器人在各个领域的应用逐渐增多，尤其在火灾和灾害应急方面，机器人的发挥作用越来越重要。
机器人的使用可以帮助减少人力资源的投入，提高效率，同时还可以保护救援人员的安全。
本文将详细探讨机器人在火灾和灾害应急中的应用。
一、消防机器人消防机器人是在火灾事故中承担特殊任务的机器人。
它们可以在火灾现场进行搜索和救援，传送救援物资，并介入燃烧环境以帮助消防员进行灭火。
消防机器人通过携带各种传感器和工具，如红外热成像仪、气体传感器、水枪等，可以快速准确地探测并定位火源，提供可靠的救援信息。
消防机器人还可以通过无人驾驶技术在火场内进行任务执行，避免了消防员进入危险区域的风险。
它们可以携带水管和喷射装置，通过遥控或自主导航操作，灭火和熄灭火势蔓延。
此外，消防机器人还可以与其他机器人和无人机进行协同工作，共同完成灭火、救援任务。
二、救援机器人救援机器人是在自然灾害或人为灾难中进行救援任务的机器人。
它们可以用于地震、洪水、塌方等各种灾害的应急救援。
救援机器人配备有各种传感器和机械装置，可以进行搜索和救援任务，并提供关键的信息。
在地震救援中，救援机器人可以通过地震信号传感器和地震成像仪等设备，对废墟进行搜索和定位，找到受困者的位置。
它们还可以携带钻探和破坏工具，以便消除挡在受困者面前的障碍物，尽快将其救出。
在洪水和塌方救援中，救援机器人可以通过浮力设备和钻探装置，进行水下救援和文物搜集。
它们还可以使用摄像机和红外测温仪等设备，检测水中的生命迹象，并在水下环境中进行搜救和救援。
三、环境监测机器人环境监测机器人是用于监测灾害环境和评估救援效果的机器人。
它们可以通过携带气象传感器、气体浓度检测器和辐射探测装置等设备，对灾害现场的环境进行实时监测和评估。
在火灾应急中，环境监测机器人可以通过红外热成像仪和气体传感器等设备，实时监测火灾现场的温度和烟雾浓度，提供有用的救援信息。
机器人在抢险救援中的应用与发展研究随着科技的不断进步和人工智能技术的快速发展，机器人在各个领域得到了广泛应用。
其中，机器人在抢险救援中的应用变得越来越重要，为人们的生命安全和财产保护提供了有效的支持。
本文将探讨机器人在抢险救援中的应用与发展，分析其优势和挑战，并展望未来的发展趋势。
一、机器人在抢险救援中的应用1.搜救任务：在自然灾害、建筑倒塌等事故中，机器人可以用于搜寻被困的人员。
机器人具有无畏、耐力强和不受极端环境限制的特点，可以进入危险地带进行搜索和救援工作，提高搜救效率并减少救援人员的危险性。
2.物流支援：在抢险救援中，机器人可以承担物资运输和外围工作的任务。
无人机可以在空中快速运送急需的医疗物资和食品，减少人力物力的浪费；无人潜水器可以在水下运送救援设备和救援人员，完成水下搜救任务。
3.远程遥控：机器人的操作可以通过远程控制进行。
当救援场地危险或无法进入时，救援人员可以通过远程操作机器人，了解情况、收集信息和采取行动。
这为救援人员提供了更安全、更快捷的方式，减少了大量的人力和物力资源。
二、机器人在抢险救援中的优势1.高效性：机器人在救援过程中操作简便、反应迅速，并且可以持续工作。
与人力救援相比，机器人不会因为疲劳或恐惧而减少工作效率，可以更全面、高效地展开救援行动。
2.安全性：机器人可以承担危险任务，减少救援人员的受伤风险。
在化学品泄漏、火灾等危险事件中，机器人可以代替人类进入高温、高辐射或有毒环境，减少人员伤亡。
3.无人工作：机器人的自主性和无人工作特性使得它们可以在无人区域或限制性环境中工作。
例如，在核电站事故中，机器人可以承担核辐射检测和清理任务，为人类提供更安全的环境。
三、机器人在抢险救援中的挑战在机器人在抢险救援中应用的同时，也面临一些挑战。
1.技术难题：机器人在抢险救援中需要具备很高的智能、定位、遥控、传感等技术，这对技术的研发提出了较高的要求。
目前，机器人在复杂环境下的导航、移动和操作等技术仍需要进一步完善。
灾害应急救援中的机器人应用近年来，自然灾害频发，地震、洪水、滑坡等自然灾害给人和环境带来巨大的影响。
因此，在这些灾难发生时，最为重要的是如何及时发现和救援，以最大程度地减少人员和财产损失。
在灾害应急救援中，机器人应用得到了越来越多的关注和应用。
机器人可以在灾害中发挥重要的作用，为救援工作提供强大的支持。
机器人在救援中的优势在灾害应急救援中，机器人具有以下优势：1. 安全高效：由于灾害现场的环境复杂、危险，一些人工的工作难以开展。
而机器人可以代替人员进行现场勘查、搜索营救、处理障碍等工作，提高救援效率，减少人员和装备损失。
2. 多功能：机器人可以实现很多功能，例如，前期勘查、信息收集、地形图制作等。
机器人还可以携带各种传感器设备，实时监测环境气象变化，及时报告最新的数据信息，使得救援指挥部更加准确地了解灾情。
3. 稳定性强：机器人在执行任务时遇到各种突发情况可以做出反应，避免进一步危险。
很多机器人具有坚韧和灵敏的运动控制，能够在不稳定的地面和狭窄的通道中保持稳定性，这一点在救援中至关重要。
机器人在救援中的应用机器人在救援中的应用范围很广，下面就为大家介绍几个典型的应用场景。
1. 信息侦查：机器人可以在灾害场所进行信息收集，该信息包括景象、温度、气压等信息，以便指挥救援的中心更好地了解灾害现场的情况。
机器人还可以携带摄像头，对灾害现场进行拍照和录像，以便救援人员更加准确地掌握灾情。
2. 寻找被困者：被困者的寻找是救援中最重要的内容之一。
机器人可以通过声音、红外线等传感器来寻找被困者，并实时将信息传输给指挥中心，供指挥调度救援人员。
3. 救援人员支持：机器人可以在现场进行一些粗重的工作，为救援人员提供支持。
例如，负责拆除和修复障碍物、安排生命支持设备等。
灾害应急救援机器人的发展趋势随着机器人技术的不断发展，灾害应急救援机器人的应用领域将势必会不断拓展，发展趋势也逐渐变明显。
下面就为大家列举一些可能存在于灾害应急救援机器人发展趋势。
无人机在地震救援中的应用与发展随着科技的不断进步和创新，无人机作为一种高效、灵活的机器人技术得到了广泛应用。
在地震救援中，无人机的应用和发展具有巨大的潜力。
本文将探讨无人机在地震救援中的应用现状，以及其未来的发展前景。
一、无人机在地震救援中的应用现状1. 搜救和救援任务地震灾害往往造成道路封闭、交通瘫痪等困难，使得救援人员难以进入灾区。
而无人机可以克服这些困难，迅速到达灾区，执行搜索和救援任务。
其装备了高清摄像头、红外传感器等设备，可以实时监测灾情，为救援人员提供重要信息。
2. 通信和物资运输地震后，通信设施通常受到严重破坏，导致通信中断。
无人机可以搭载通信设备，建立临时通信网络，使得救援指挥中心与灾区之间能够及时传递信息，指挥救援行动。
同时，无人机还可以通过空运的方式，将急需的救援物资送往灾区。
3. 环境监测和灾情评估无人机搭载的传感器可以监测地震灾区的环境参数，如气体浓度、温湿度等，帮助救援人员及时了解灾区环境状况，为救援行动提供科学依据。
此外，无人机还可以通过遥感技术，对灾区进行快速勘测和灾情评估，帮助救援人员确定救援重点区域。
二、无人机在地震救援中的发展前景1. 技术创新和性能提升随着科技的不断进步，无人机的技术创新和性能提升是必然的趋势。
未来的无人机将具备更高的飞行稳定性、更远的飞行距离和更长的续航时间。
此外，无人机还有望实现自主避障和智能识别的功能，从而更好地适应复杂的救援环境。
2. 多机协同和自组织网络在地震救援中，多架无人机的协同作战将成为发展的趋势。
通过无线通信和协同算法，多架无人机可以在灾区内自主组网，实现信息共享和任务协作。
这样一来，无人机群体将能够实现更高效、更精准的救援行动。
3. 人工智能与无人机的结合人工智能的发展为无人机应用带来了更多的可能性。
通过集成人工智能技术，无人机能够实现自主飞行、目标跟踪、智能识别等功能。
此外，无人机还可以与机器学习相结合，通过深度学习算法提高无人机应对复杂救援场景的能力。
机器人在地震灾害救援中的应用研究近年来，全球范围内频频发生的地震灾害给人们的生命财产带来了严重威胁。
在地震应急救援行动中，传统的人力救援及设备救援已经难以满足日益严峻的救援需求。
机器人技术的发展和普及，为地震应急救援提供了新的解决方案。
本文将介绍机器人在地震灾害救援中的应用研究。
1. 机器人介绍机器人是指由电子电气产品、机械产品、计算机软硬件等形成的机电一体化系统，具有感知、思考、行动等能力，能够执行预期的机械或智能任务的自主智能体。
机器人技术分为智能机器人和普通机器人，为地震应急救援提供了更多可能性。
2. 机器人在地震救援中的具体应用（1）救援机器人救援机器人是一种特殊的机器人，是在重大突发事件中（如地震、火灾等）应用的一种智能化、自主化、高效率、多功能的新型机器人设备。
地震发生后，往往会导致道路受损、桥梁破坏等情况，使得人力救援或设备救援无法进行，此时救援机器人作为自主机器人出现在救灾一线，能够快速、高效地进行救援和搜索任务，减少救援班次和时间，并减小人员伤亡。
救援机器人可以分为多种类型，包括智能灭火机器人、机动搜索和救援机器人、重型机器人等。
这些机器人都可以在紧急情况下进行移动、探测、侦查、汇报等任务，为人力救援提供有力支持。
（2）巡逻机器人巡逻机器人被广泛应用于城市环境及危险区域的巡逻与监管。
在地震救援中，巡逻机器人可以起到较好的监测和预警作用，对未被发现的地震隐患进行勘察。
此外，巡逻机器人还可以用于火灾、排水管道等领域的安全巡逻。
（3）建筑物维护机器人地震灾害后，建筑物破损、电路断电是比较常见的情况。
建筑物维护机器人可以在灾后对建筑物进行巡查、检测并修复损坏，减少灾后建筑物损失，并避免人员因搜查受伤。
建筑物维护机器人应用范围广泛，可以解决维护及人员安全等问题。
3. 机器人优势及未来发展在地震灾害救援中，机器人相比传统的人力、设备救援，具有以下优势：（1）人员安全：机器人能够在高危区域代替人员执行任务，保障人员安全。
救援机器人的发展及其在灾害救援中的应用Ξ董晓坡,王绪本(成都理工大学信息工程学院,成都610059)摘要:灾害搜救工作的复杂性、危险性和紧迫性给救援工作带来了极大的困难。
救援机器人以其体积小、灵活等诸多优点成为灾害辅助救援的有效工具并引起全世界的广泛关注。
文中分析了救援行动中使用救援机器人的必要性和可行性,介绍了国内外救援机器人的研究历史和发展概况,对目前的几种救援机器人运动方式和通讯控制方式的优缺点进行了比较。
通过分析灾害救援行动中救援机器人所面临的挑战以及国内外救援机器人技术研究的热点及发展方向,给我国研制开发救援机器人提出了若干建议。
关键词:灾害;搜索与救援;机器人中图分类号:X4 文献标识码:A 文章编号:167222132(2007)01201122060 引言全世界每年都遭受着大量自然灾害和人为灾害的破坏。
巨大的灾害会造成大面积的建筑物坍塌和人员伤亡,灾害发生之后最紧急的事情就是搜救那些困在废墟中的幸存者。
研究表明,如果这些幸存者48小时之内得不到有效的救助,死亡的可能性就会急剧增加[1]。
然而,复杂危险的灾害现场给救援人员及幸存者带来了巨大的安全威胁,也会阻碍救援工作快速有效地进行。
使用救援机器人进行辅助搜救是解决这一难题的有效手段。
1 救援机器人应用的必然性1.1 灾害现场影响救援工作的主要因素 灾害现场通常复杂而危险,影响救援工作的因素主要有3种。
(1)空间限制。
救援实践表明,幸存者通常被困在那些坍塌所形成的空间中,充分搜索这些空间具有重要意义。
遗憾的是这些空间和通道通常非常狭小以至于救援人员根本无法进入,这些地方突出的钢筋和碎块以及其他建筑材料又会给救援人员和搜救犬带来伤害。
(2)结构不稳定。
灾害发生之后建筑物的力学结构遭到破坏,救援人员进入废墟之中必须时刻提防随时可能落下的碎块。
同时,在进行救援工作时也可能引起废墟二次坍塌,给救援人员自身和废墟下被困的幸存者造成伤害。
这给救援人员带来了极大的危险和心理负担,影响救援工作的快速展开。
(3)危险物质和大火。
灾害之后易燃易爆的物品、大风等很容易引起大火。
在一些危险地区,如核电站、化工厂等场合,如果没有相应的防护和支援,即使训练有素的专业救援人员也不能轻易开展工作,而戴上防护用具之后又会限制搜救人员对环境的感知能力,延缓救援工作的进程。
这些危险因素给灾害救援工作带来了极大的阻碍,常常使救援付出沉重的代价。
美国紧急救援办公室的统计数据表明,从狭小的封闭空间中营救1名幸存者平均需要10个救援人员花费4个小时的时间。
使用救援机器人则可以提高救援效率,并避免或减少救援人员的伤亡。
1.2 微型机器人在救援工作中的优势微型机器人在辅助灾害救援工作中具有以下突出的优势:(1)可以连续执行乏味的搜索救援任务,而不会像人一样感到疲倦;(2)不怕火、浓烟等危险和有害条件;(3)可以深入危险地带拍摄资料供研究人员分析查找;(4)重量轻,与人和搜救犬相比引起建筑物二次第27卷第1期2007年2月防灾减灾工程学报Jou rnal of D isaster P reven ti on and M itigati on EngineeringV o l.27N o.1Feb.2007Ξ收稿日期:2006203226;修回日期:2006204229基金项目:四川省应用基础研究项目(05JY029208921)作者简介:董晓坡(19802),男,硕士研究生。
主要从事电磁理论与成像、生命搜索与救援等方面的研究。
Em ail:dxblonely@坍塌的可能性小;(5)灵活,可以进入那些人和搜救犬无法进入的危险地带。
2 国内外救援机器人研究现状机器人技术最初起源于军事领域的战场侦察、战场清扫等,在20世纪80年代以前就有人开始从理论上对机器人应用于灾害搜救工作进行了探讨。
1995年在救援机器人技术发展史上具有里程碑式的重要意义,发生在日本神户—大阪的大地震及其之后发生在美国俄克拉荷马州的阿尔弗德联邦大楼爆炸案揭开了救援机器人技术研究的序幕。
2001年美国9・11事件给救援机器人提供了1次宝贵的实践机会,美国机器人辅助救援中心和其他一些单位的救援机器人参与了救援行动(图1)。
它们是:Fo ster 2M iller 公司的SOL E M 系统、To lon 系统以及Inuk tun 公司的V GTV 系统和M icro tac 系统,机器人在此次救援行动中取得了成功。
同时在救援中也暴露出了很多问题,例如控制方式不可靠、防水性不好、视野狭窄等[2]。
机器人在9・11事件中的成功应用,引发了人们研究救援机器人的热潮,几年来发表了大量的研究成果,理论上和实际应用上都取得了很大的进步,研制出了各式各样的救援机器人系统,并在实践方面积累了丰富的经验。
目前救援机器人的研究主要有4个方面:①运动控制技术;②通讯控制技术;③自主导航技术;④探测感知技术。
211 运动控制系统救援机器人硬件的发展逐渐形成了几种基本平台,如履带式平台、蜿蜒式平台、飞行类平台等。
2.1.1 履带式机器人履带式运动系统有双履带、4履带、6履带等多种形式。
复合式履带可以调整爬坡角度和方向,因此具有很好的越野性能(图2)。
履带式运动系统在碎石堆上可以快速前进,遇到小的坡度和凹凸地时也可以轻松翻越,在遇到不能通过的障碍时还可以在很狭小的范围内完成转弯等动作。
目前,救援机器人广泛采用这种运动形式。
与其他运动形式相比,履带式运动系统具有较快的速度和较大的转距。
履带式运动系统技术较成熟,但也有重量大、摩擦阻力大等缺点。
2.1.2 蛇形(蠕虫)机器人系统蛇形机器人系统结合了仿生学的许多研究成果,它通过模仿自然界肢节动物,例如蛇的运动特点而设计。
日本的H iro se 教授首先提出蛇形机器人运动系统并研制了第一个蛇形机器人,他提出用“蛇形曲线”来描述蛇的蜿蜒运动方式(文献[1])。
蛇形机器人的结构基本是由一系列相同的关节组成,这些相同的单元通过万向轴连接起来,加上其头部的导引头来构成1个车厢式的系统(图3)。
这种蛇形机器人有4种基本运动:直线运动、侧向运动、翻转运动和垂直运动。
4种运动方式组合就可以完成前进、后退、侧向和翻越障碍物等运动。
蛇形机器人以其灵活、横截面积小、稳定、可以翻越障碍物以及可实现三维运动等特点在救援领域展现出了独特的优势,得到了世界范围内的广泛关注。
我国的国防科技大学、上海交通大学、沈阳自动化所等研究机构也都对蛇形机器人进行了研究并取得了可喜的成果。
目前国内外对蛇形机器人的研究主要集中在蜿蜒运动理论的研究和径迹规划等方面。
2.1.3 蜘蛛形机器人蜘蛛形机器人是模仿蜘蛛等多足昆虫的运动方图1 进入世贸大厦的救援机器人系统F ig .1 T he rescue robo ts in W TC disaster图2 I Robo t 公司的履带式机器人F ig .2 T he pedrail robo t of I Robo t图3 A C M 2R 5蛇形机器人F ig .3 T he snake robo t “A C M 2R 5”311 第1期董晓坡等:救援机器人的发展及其在灾害救援中的应用式而研制的1种机器人(图4)。
蜘蛛形机器人行动灵活,通过多足的配合可以完成向前、向后、横向以及纵向移动等。
蜘蛛形机器人在遇到障碍物时可以通过跳跃的方式越过小型障碍物,因此与履带式机器人以及蛇形机器人相比,蜘蛛形机器人受地面障碍物的影响更小,可以在更复杂的救援行动中快速地执行搜救任务。
一部分蜘蛛形救援机器人的脚上设计有吸盘,通过这些吸盘它们能够爬上墙壁,攀上一些坡度大的岩壁,在一些救援场合这样的垂直搜救能力具有重要的意义。
此外,蜘蛛形机器人往往具有较好的抗破坏能力,当它们的某只脚或者多只脚损坏时,仍然能够通过剩余的脚完成搜索任务。
以日本大阪大学教授新井健生为核心的科研组发表了关于其最新开发的机器人“星标(asterisk )”的一系列文章。
“星标”除了可以凭借其6只脚在不平的地方行走之外,脚还可以作为手来使用以实现在天花板上的移动。
这种结构新型、手脚互换的机器人在灾害救援等复杂环境下具有良好的应用前景[3]。
2.1.4 飞行机器人微型飞行机器人(M AV )于20世纪90年代由美国率先提出,由于其在军事和民用部门的巨大应用前景,因此引起了世界各国的极大关注。
M AV 在灾害环境中可以不受地面状况影响,灵活性高。
在较高的角度上飞行机器人的“视野”更加广阔,因此可以扩大搜索面积,加快搜索速度。
飞行机器人在搜救行动中更多地从事现场勘查和为搜救人员探路导航等工作。
微型飞行机器人的发展涉及到低雷诺系数空气动力学、微动力系统、微机电系统、弱功率下飞行控制等一系列关键技术,它的发展与军事行动中的无人侦察机技术的发展状况休戚相关。
2003年11月17日,日本精工EPSON 公司研制出1种微型飞行机器人(图5),体重819g ,室内飞行高度1m 。
它由2个螺旋桨带动,可自行控制飞行姿势,前后左右移动自如。
螺旋桨直径约为13c m ,2个螺旋桨分别朝相反的方向转动,可产生13g 的升力。
微型飞行机器人搭载有数码相机,在人无法进入的空间狭窄的救灾现场,可把拍摄到的图像传给地面监视器。
这种机器人靠连接地面的微细电线供应电力。
有关人员可通过信息终端向机器人下达指示,用装有控制软件的电脑指挥机器人飞行和降落,在空间狭窄的救灾现场一显身手[4]。
2.1.5 其他形式的机器人除了上面的几种机器人以外,还有其他一些如管道机器人、机器鼠等机器人系统,在特定的场合也都有非常良好的表现。
图6为机器人在合作翻越障碍物。
212 通讯控制系统目前救援机器人大都采用遥控方式而不使用自主导航方式,因为复杂的灾害现场对自主导航技术提出了异常苛刻的要求。
在目前的条件下,使用救援机器人进行自主搜索是非常困难的,必须由救援工作人员采用电缆遥控和无线遥控的方式进行半自主辅助救援。
2.2.1 电缆控制优点:①可靠性高,抗干扰能力强;②具有绳索的功能,可方便把机器人放入人员不易进入的地方,并方便拽回;③通讯速率高。
缺点:①增加了机器人的负荷;②容易被障碍物缠住;③容易被划伤甚至割断。
2.2.2 无线遥控方式优点:①操作方便灵活,活动范围大;②负荷小,行动不受限制。
图4 蜘蛛形机器人“星标”F ig .4 T he sp ider robo t “star 2label ”图5 精工爱普生的微型飞行机器人F ig .5 T he M AV of EPSON图6 机器人在合作翻过障碍物F ig .6 Robo ts cooperate w ith each o ther incro ssing over obstacles411 防灾减灾工程学报第27卷 缺点:控制信号易受干扰,可靠性不高。
