蛇形機器人：應急情況下人機合作的利器

蛇非常敏捷。它們可以靠著(zhù)巖石、樹(shù)枝和其他物理物體在陸地上移動(dòng)。他們會(huì )游泳和攀爬。有些甚至可以在空中滑翔。

因此，在各種環(huán)境中都可以發(fā)現蛇：沙子和石頭上，樹(shù)上，海洋和淡水中，以及狹窄的通道中。而且，更加意想不到的是，它們可以包裹在樹(shù)之類(lèi)的物體周?chē)?/p>

蛇形機器人受到蛇類(lèi)靈活行動(dòng)能力的啟發(fā)，被廣泛用于探索地震區域、進(jìn)行石油和天然氣行業(yè)的檢查、消防行動(dòng)以及搜救活動(dòng)。

“介紹SNAKE COBOT

在緊急情況下，蛇形機器人可以配備傳感器和專(zhuān)用設備。但它們的作用遠遠不止于此。與其將蛇形機器人視為工具或移動(dòng)傳感器載體，不如將其視為團隊成員，尤其是在不可預測的環(huán)境中，如災區和緊急情況下。

協(xié)作機器人，簡(jiǎn)稱(chēng)cobot，代表了人機團隊（HRT，Human-Robot Teaming）的思想。這意味著(zhù)人類(lèi)和機器人要聯(lián)合起來(lái)處理各自無(wú)法完成的任務(wù)。當考慮這種模式時(shí)，工作步驟是同時(shí)的，工作空間是共享的，工作任務(wù)是相互依賴(lài)的，身體接觸是可能的。這代表著(zhù)傳統機器人的根本轉變，傳統機器人既不與人類(lèi)共享空間，也不與人類(lèi)分享力量。

蛇形機器人可以集成增強現實(shí)、數字孿生和人工智能等技術(shù)，以促進(jìn)更有效的控制和驅動(dòng)。

“SNAKE COBOT如何在世界上航行

當蛇機器人通過(guò)推靠墻壁或其他外部物體（除平坦地面外的任何物體）在雜亂的環(huán)境中移動(dòng)時(shí)，我們稱(chēng)之為障礙物輔助移動(dòng)（OAL，obstacle-aided locomotion）。

但繪制和感知世界的能力至關(guān)重要。當機器人使用感知系統來(lái)利用其周?chē)牟僮骺臻g時(shí)，我們稱(chēng)之為感知驅動(dòng)的避障運動(dòng)（POAL，perception-driven, obstacle-avoidance locomotion）。

實(shí)現POAL需要準確識別潛在的推動(dòng)點(diǎn)，并準確施加移動(dòng)機器人所需的力。用傳統的剛性驅動(dòng)機器人來(lái)實(shí)現這一點(diǎn)要求極高，因為它們不夠靈活。

其中一種被稱(chēng)為Serpens的蛇形cobot被設計成具有成本效益、開(kāi)源和高度靈活性。它使用一種名為“串聯(lián)彈性致動(dòng)器（series elastic actuator）”的技術(shù)來(lái)實(shí)現POAL，這在以前剛性機器人中是具有挑戰性的。

“如何使用SNAKE COBOT

在地震、事故、雪崩或爆炸之后，蛇形機器人可以與人類(lèi)同行合作，增加營(yíng)救人員的可能性。

蛇形機器人能夠在充滿(mǎn)障礙的環(huán)境中自如移動(dòng)，與人類(lèi)合作增加了營(yíng)救被困者的可能性。它們可以為被困人員提供急救物資或藥品，在與被困者或第一響應人員之間建立信任方面，蛇形機器人通過(guò)觸覺(jué)反饋系統起到關(guān)鍵作用。

“人們對蛇的反應

蛇形機器人制造商面臨的一個(gè)問(wèn)題是，獲救的人是否想面對蛇形的東西。許多研究已經(jīng)研究了人類(lèi)如何看待機器人并對其做出反應，以及機器人應該如何與人互動(dòng)?，F有的技術(shù)可以評估人們在特定情況下的行為。蛇與人類(lèi)互動(dòng)的方式必須考慮幾個(gè)因素。研究蛇形機器人如何接近一個(gè)人并通過(guò)非語(yǔ)言線(xiàn)索傳達其意圖是至關(guān)重要的。在緊急情況下，與嚴重依賴(lài)語(yǔ)言或言語(yǔ)的交流或其他形式的交流相比，非語(yǔ)言暗示可能更合適，壓力更小。這些非語(yǔ)言提示可以通過(guò)不同的機器人步態(tài)或通過(guò)使用涉及聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)和觸覺(jué)刺激的多模式反饋系統來(lái)實(shí)現。特別是，蛇形機器人可以通過(guò)使用觸覺(jué)（如壓力、振動(dòng)或紋理）來(lái)傳遞關(guān)鍵的觸覺(jué)信息，以改善機器人與潛在受害者之間或機器人與第一反應者之間的溝通和理解。這種觸覺(jué)反饋可以幫助蛇形機器人和人們建立信任，提供指導，并在關(guān)鍵情況下促進(jìn)成功的HRT。它們的出現在災難現場(chǎng)有望為人類(lèi)帶來(lái)更多生存希望。IEEE學(xué)會(huì )高級會(huì )員Filippo Sanfilippo指出：“蛇形機器人的出現在災難現場(chǎng)有望為人類(lèi)帶來(lái)更多生存希望?！?/p>

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