滿足日本抗震之需的搜索救援型機(jī)器人

地震的頻繁和對機(jī)器人天生的喜愛之情讓日本的救援機(jī)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(shù)更是不計(jì)其數(shù)，但現(xiàn)代科技和成熟的預(yù)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，人類應(yīng)對自然災(zāi)害的能力將會不斷提升，這在很大程度上要?dú)w功于諸如日本這樣的地震多發(fā)國度在機(jī)器人領(lǐng)域做出的特殊貢獻(xiàn)。

　　預(yù)測地震依然是徒勞無功的努力——地震學(xué)家甚至連一個(gè)月內(nèi)將要發(fā)生的地震都無法可靠的實(shí)施預(yù)測，更遑論當(dāng)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(qū)同時(shí)也是機(jī)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(gòu)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(qiáng)震的風(fēng)險(xiǎn)巨大。作為世界上數(shù)一數(shù)二的科技強(qiáng)國，日本利用現(xiàn)代技術(shù)緩解地震創(chuàng)傷的能力堪稱一流。

　　我們希望以下展示的這些現(xiàn)代科技，能夠在一定程度上減輕未來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(shù)來自日本，但也有一部分來自于美國，而且主要是來自于另一個(gè)高科技和高地震風(fēng)險(xiǎn)并舉的地區(qū)——加州。

東京消防廳的救援機(jī)器人RoboCue

圖片來源：Kiyoshi Ota

　　這個(gè)機(jī)器人看起來似乎正要將一個(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(hù)工作。來自于東京消防廳的救援機(jī)器人RoboCue可以在災(zāi)難發(fā)生現(xiàn)場——尤其是爆炸現(xiàn)場定位和安全搜索受害者，但在應(yīng)對自然災(zāi)害時(shí)，這種機(jī)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(jī)定位受困對象，而且還能將傷員輕柔的放到救護(hù)車上，以轉(zhuǎn)移到安全地帶。它甚至還隨身攜帶氧氣瓶。

8米長的蛇形機(jī)器人

圖片來源：DigInfo

　　日本頂尖的救援機(jī)器人研究專家田所悟志（Satoshi Tadokoro）發(fā)明了這種蛇形機(jī)器人，它主要承擔(dān)搜索工作。蛇形機(jī)器人長約8米，依靠裝有動力裝置的尼龍繩索進(jìn)行驅(qū)動，雖然移動速度并不快（5厘米/每秒），但它能鉆進(jìn)狹小的角落，攀爬20度的斜坡，擠過狹窄的縫隙，還能利用攝像機(jī)構(gòu)成的“眼睛”傳回影像，以便救援者了解受災(zāi)區(qū)域的內(nèi)部情形。 蛇形機(jī)器經(jīng)受了可控和現(xiàn)實(shí)災(zāi)難的雙重檢驗(yàn)，它曾在佛羅里達(dá)的一次停車場坍塌事故中幫助救援隊(duì)實(shí)施營救。

機(jī)器人安全履帶車

　　盡管看上去就像是個(gè)坦克棺材，但機(jī)器人安全履帶車履行的卻是救死扶傷的職責(zé)——它是一臺可將傷員轉(zhuǎn)移到安全地帶的救援機(jī)器。日本橫濱警視廳發(fā)明的這種履帶車，其內(nèi)部殼體足以承受一個(gè)重達(dá)110公斤的傷員。機(jī)器履帶車的搜索功能僅限于標(biāo)準(zhǔn)紅外攝像機(jī)，但它的主要功能相當(dāng)于安全系數(shù)極高的遙控式擔(dān)架。此外，它還有用于檢測傷者血流量和其他生命體征的內(nèi)在傳感器。

輪式救援機(jī)器人

圖片來源：BBC

　　在BBC發(fā)布的一段演示視頻里，來自東京理工學(xué)院的教授廣瀨茂男（Shigeo Hirose）展示了三種不同類型的救援機(jī)器人，每一種機(jī)器人的設(shè)計(jì)目標(biāo)都有些許差異。第一款機(jī)器人是身體兩面都裝有輪子的蛇形機(jī)器人，不管身體的哪面朝上，它都能行動自如；第二款是加強(qiáng)版的蛇形機(jī)器人，它使用踏板代替輪子，而且外表更為堅(jiān)固，能抵御灰塵和防水，足以應(yīng)對更為險(xiǎn)惡的工作環(huán)境；最讓人感興趣的是第三種機(jī)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(wěn)定性上，輪子的表現(xiàn)都更為優(yōu)異。因此，廣瀨茂男設(shè)計(jì)了一種可轉(zhuǎn)換的機(jī)械腿，它能在必要的時(shí)候變成輪式，依靠滑輪運(yùn)動推動機(jī)器人前進(jìn)。

呼吸感應(yīng)器

圖片來源：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）開發(fā)的小型機(jī)器人，它的體積只有玩具車大小，配備有四套滾輪、踏板設(shè)備以及六個(gè)電燈馬達(dá)。Quince機(jī)器人的機(jī)械手靈活到足以打開門把手，可以運(yùn)送食物或其他補(bǔ)給品。這臺機(jī)器人最有趣的地方在于傳感器，它裝備的紅外感應(yīng)器同時(shí)也是二氧化碳探測器，能夠監(jiān)測人體呼吸和體溫狀況。

體感救援機(jī)器人

圖片來源：華威大學(xué)

　　全息照相、視頻搖滾以及外科設(shè)備，體感外設(shè)Kinect似乎無所不能，它是集所有圖像傳感之大成者。本月上旬，來自于英國華威大學(xué)（University of Warwick）的學(xué)生發(fā)明了一款以Kinect代替激光雷達(dá)（LIDAR）作為主傳感器的地震救援機(jī)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，這非常有助于營救人員尋找受害者。這種特殊的機(jī)器人不僅僅可以用來救援，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(yī)療機(jī)器人

圖片來源：Vecna Robotics

　　來自于美國維克那機(jī)器人公司（Vecna Robotics）的BEAR（Battlefield Extraction-Assist Robot）機(jī)器人是醫(yī)療機(jī)器領(lǐng)域中最為人形化的機(jī)器人之一。它能夠替代人類士兵在戰(zhàn)場活動，利用腿部的兩個(gè)獨(dú)立踏板，BEAR能夠完成各種特殊動作，它還能依靠膝蓋、臀部或足部的運(yùn)動來改變身體高度。維克那機(jī)器人公司希望美國軍方能夠引入這種機(jī)器人，來應(yīng)對危險(xiǎn)的戰(zhàn)場環(huán)境。

強(qiáng)悍廉價(jià)的蟑螂機(jī)器

圖片來源：加州大學(xué)伯克利分校

　　半機(jī)械化的真實(shí)昆蟲也相繼面世，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(jī)器。這款極其廉價(jià)機(jī)器堅(jiān)固的機(jī)器昆蟲是在蟑螂的啟發(fā)下誕生的，它比一美元紙幣還要小，內(nèi)部元件是用來自手機(jī)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(jī)的低分辨率照相機(jī)和Wi-Fi芯片。機(jī)器蟑螂非常敏捷，速度奇快，每秒可以移動1.5米，硬紙板做成的身體非常堅(jiān)固（視頻顯示它從十層樓上摔下來之后，還能疾走如飛）。對于預(yù)算有限的救援行動來說，Dash機(jī)器蟑螂將會是非常有價(jià)值的資源。