滿(mǎn)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(ài)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 )，死亡人數更是不計其數，但現代科技和成熟的預警狀態(tài)正在幫助他們盡可能的尋找幸存者，并減少傷亡。在未來(lái)，人類(lèi)應對自然災害的能力將會(huì )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。

　　預測地震依然是徒勞無(wú)功的努力——地震學(xué)家甚至連一個(gè)月內將要發(fā)生的地震都無(wú)法可靠的實(shí)施預測，更遑論當天這樣精確的時(shí)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(gè)地區同時(shí)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造板塊的碰撞點(diǎn)，即所謂的環(huán)太平洋地震帶（Pacific Rim of Fire）上，遭遇強震的風(fēng)險巨大。作為世界上數一數二的科技強國，日本利用現代技術(shù)緩解地震創(chuàng )傷的能力堪稱(chēng)一流。

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

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

東京消防廳的救援機器人RoboCue

圖片來(lái)源：Kiyoshi Ota

　　這個(gè)機器人看起來(lái)似乎正要將一個(gè)人體模特的頭部吞進(jìn)肚子里去，但實(shí)際上它正在履行可控式的救護工作。來(lái)自于東京消防廳的救援機器人RoboCue可以在災難發(fā)生現場(chǎng)——尤其是爆炸現場(chǎng)定位和安全搜索受害者，但在應對自然災害時(shí)，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(chē)上，以轉移到安全地帶。它甚至還隨身攜帶氧氣瓶。

8米長(cháng)的蛇形機器人

圖片來(lái)源：DigInfo

　　日本頂尖的救援機器人研究專(zhuān)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(cháng)約8米，依靠裝有動(dòng)力裝置的尼龍繩索進(jìn)行驅動(dòng)，雖然移動(dòng)速度并不快（5厘米/每秒），但它能鉆進(jìn)狹小的角落，攀爬20度的斜坡，擠過(guò)狹窄的縫隙，還能利用攝像機構成的“眼睛”傳回影像，以便救援者了解受災區域的內部情形。 蛇形機器經(jīng)受了可控和現實(shí)災難的雙重檢驗，它曾在佛羅里達的一次停車(chē)場(chǎng)坍塌事故中幫助救援隊實(shí)施營(yíng)救。

機器人安全履帶車(chē)

　　盡管看上去就像是個(gè)坦克棺材，但機器人安全履帶車(chē)履行的卻是救死扶傷的職責——它是一臺可將傷員轉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(chē)，其內部殼體足以承受一個(gè)重達110公斤的傷員。機器履帶車(chē)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在傳感器。

輪式救援機器人

圖片來(lái)源：BBC

　　在BBC發(fā)布的一段演示視頻里，來(lái)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(lèi)型的救援機器人，每一種機器人的設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(dòng)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(dòng)時(shí)，相比踏板，支架的靈活性更佳，但在平地上，不管是速度、能量需求還是穩定性上，輪子的表現都更為優(yōu)異。因此，廣瀨茂男設計了一種可轉換的機械腿，它能在必要的時(shí)候變成輪式，依靠滑輪運動(dòng)推動(dòng)機器人前進(jìn)。

呼吸感應器

圖片來(lái)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(kāi)發(fā)的小型機器人，它的體積只有玩具車(chē)大小，配備有四套滾輪、踏板設備以及六個(gè)電燈馬達。Quince機器人的機械手靈活到足以打開(kāi)門(mén)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，它裝備的紅外感應器同時(shí)也是二氧化碳探測器，能夠監測人體呼吸和體溫狀況。

體感救援機器人

圖片來(lái)源：華威大學(xué)

　　全息照相、視頻搖滾以及外科設備，體感外設Kinect似乎無(wú)所不能，它是集所有圖像傳感之大成者。本月上旬，來(lái)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(jià)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(yíng)救人員尋找受害者。這種特殊的機器人不僅僅可以用來(lái)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(jìn)行得更加順利。

人形BEAR醫療機器人

圖片來(lái)源：Vecna Robotics

　　來(lái)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(lèi)士兵在戰場(chǎng)活動(dòng)，利用腿部的兩個(gè)獨立踏板，BEAR能夠完成各種特殊動(dòng)作，它還能依靠膝蓋、臀部或足部的運動(dòng)來(lái)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(lái)應對危險的戰場(chǎng)環(huán)境。

強悍廉價(jià)的蟑螂機器

圖片來(lái)源：加州大學(xué)伯克利分校

　　半機械化的真實(shí)昆蟲(chóng)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(jià)機器堅固的機器昆蟲(chóng)是在蟑螂的啟發(fā)下誕生的，它比一美元紙幣還要小，內部元件是用來(lái)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(dòng)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(lái)之后，還能疾走如飛）。對于預算有限的救援行動(dòng)來(lái)說(shuō)，Dash機器蟑螂將會(huì )是非常有價(jià)值的資源。