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2016年8月29日 星期一

leiphone 亚萌


意大利地震发生之后,这些救灾机器人可能会帮上忙

上週三,義大利中部山區發生6.2級地震,死亡人數已增至247人,幾乎同時緬甸第二大城市曼德勒市附近也發生6.8級地震,兩個地方的救援工作還在進行中,然而傷亡人數還在增加。


地震發生後的廢墟結構極不穩定,其中的救援人員面臨很多危險,而涉核、涉化設施的震後救援,更充滿致命的危險性。同時,大型機器設備很難穿越廢墟,無法有效施救。所以,開發出可以穿越複雜、狹窄空間的機器人,是地震救援研究中的重要方向。


蟑螂機器人
據統計,地震中大部分的人都是因為被困在廢墟中,無法得到及時救援而死亡的,所以找到幸存者是救援工作的關鍵。

科學家們從蟑螂這種動物上找尋靈感,這種生物雖然令人生厭,卻有著非凡的鑽縫技能。


在「壓扁」蟑螂的實驗中,研究者們發現,當承受著300倍於自身體重的壓縮力時,蟑螂依然可以在狹窄的縫隙中移動;而當受力提高至體重的將近900倍時,看似「壓成餅」的蟑螂其實還沒有受傷。


意大利地震发生之后,这些救灾机器人可能会帮上忙

今年2月,加州伯克萊大學的研究人員借鑒蟑螂靈活的外骨骼結構,製造出一款機器人雛形,更加適應狹窄崎嶇的地面環境。


意大利地震发生之后,这些救灾机器人可能会帮上忙

這個蟑螂機器人可以順利通過不到自己身高一半的狹窄空間,這也使得它擁有了鑽進廢墟瓦礫,搜尋地震幸存者生命跡象的潛能。

意大利地震发生之后,这些救灾机器人可能会帮上忙

可探測呼吸和體溫的Quince機器人

日本是地震多發國,對地震救援機器人投入了很多的人力和財力進行研究,其中Quince機器人比較有代表性。

意大利地震发生之后,这些救灾机器人可能会帮上忙
實驗室中的Quince

Quince只有兒童玩具汽車大小,裝有4組履帶式輪子以及6個電動馬達。它的機械臂可以開門和遞送食物或者其他補給。

Quince尤其優秀的地方在於其傳感器設備,它的紅外感應器同時也是二氧化碳探測器,能夠探測人體呼吸和體溫狀況,這可以用於探索地震中的生命跡象。

Quince在2011年日本福島核電站洩露施救工作中發揮了很大的作用,它先後走遍了多個樓層,進行了輻射和溫度測試,它還深入核反應堆建築物內部拍攝了很多清晰的照片。

但是Quince最後並沒有成功返回,它在執行任務過程中與控制中心失去了聯繫。而東電公司接著派出的機器人都紛紛「殉職」。

當時,福島第一核電站的爐心熔毀,東電公司雖然派遣了幾個機器人勘察情況,但是這些機器人一接近核反應爐,就受到輻射破壞,卡在半途動彈不得。


最後東電不得不求助於美國的軍用機器人PacKBot(iRobot公司產品),然而此時已經錯過了控制核洩漏的最佳時期。

意大利地震发生之后,这些救灾机器人可能会帮上忙
PacKBot

| DARPA專為救災機器人設立競賽


在2011福島核洩漏時,美國「國防部高級研究計劃局」(Defense Advanced Research Projects Agency,以下簡稱DARPA )的研究人員也參與了救援計劃,他們深感機器人在救災方面的局限,再加上近些年世界其它國家和地區的自然災難頻繁發生,於是決定舉辦 DARPA 機器人挑戰賽(DRC ),目的是提高機器人在危險環境中的適應能力。

DRC 從 2012 年開始,已經舉辦了 3 次。以 2015 年的比賽為例,參賽隊伍的機器人在兩天的賽事中,有兩次機會完成涵蓋 8 項任務的障礙賽,包括開車、下車、進門、打開活閥、使用電鑽破牆、穿過雜物地形、上樓梯和更換電纜插座。賽事設計特別受到福島核災啓發,模擬類似福島第一核電廠事故的情況。為了模擬真實環境,機器人與控制團隊的內部溝通網絡需要中斷 30 秒以上。

以下是 2015 年 DRC 賽場上獲得冠軍的選手:來自韓國 KAIST 隊的 DRC-HUBO 機器人

意大利地震发生之后,这些救灾机器人可能会帮上忙

DRC-HUBO 表現出極強的靈敏性,它有兩條腿,可以走路。但在有必要時,它也可以跪下來,利用膝蓋和腳上的輪子前進,這會讓它前進時更加穩定。它能夠更快地完成任務,同時幾乎不會摔倒。

DARPA 上的任務比較適合人形機器人,因為我們的環境都被設計成適合人類身體的構造,比如我們的門被設計成適合人形手來開。所以人形機器人更加適應某些複雜環境中的任務,像開門、開車這樣的任務是小型探測型機器人無法勝任的。


為了應對自然災害和各種社會問題的救援工作,研究人員們一直在努力開發出更為靈敏有效的機器人。但在意大利這場地震災害中,我們似乎並沒有看到智能機器人參與救援的身影,說明機器人從實驗室到廢墟戰場,仍還有一段距離。

                                                                                                                                                                   



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