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救援机器人:活跃在救灾一线的中国制造

2021-07-28 09:58:54 整理发布   转载来源:了不起的中国制造  

出品|网易新闻导语:近期台风登陆和梅雨季的到来让我国不少城市遭受暴雨、洪水、内涝等灾害。而在奔波的救援队伍中除了各式车辆和人员外,不觉中还出现了一批小小的身影——他们就是救援机器人...《救援机器人:活跃在救灾一线的中国制造

出品|网易新闻

导语:近期台风登陆和梅雨季的到来让我国不少城市遭受暴雨、洪水、内涝等灾害。而在奔波的救援队伍中除了各式车辆和人员外,不觉中还出现了一批小小的身影——他们就是救援机器人


相比我们日常生活中经常接触的工业和服务机器人(例如扫地机器人、上菜机器人等),救援机器人向来比较低调。

那么,救援机器人究竟有什么优点呢?现有的救援机器人可以取代人力救援吗?今天,我们就带着这些问题,一起来看看中国的救援机器人发展情况。

一、救援机器人的价值

不论是地震、洪水、海啸、泥石流这类自然灾害,还是火灾、交通事故、核电等人为事故,都在危害着人们的生命安全。平时自然需要注意预防,但当灾难真的不幸发生时,能否及时的展开救援却是我们必须面对的问题。

传统的应急抢险救援方式主要依赖人力,辅以各式专业装备。但人力救援却可能力不从心甚至鞭长莫及。例如洪灾发生时,仅靠人力需要花费大力气才能救助到湖中央的溺水者;地震、海啸过后,如何及时高效的搜寻废墟中的幸存者?由于灾后环境恶劣、行动不便,人力救援可能无法深入现场,覆盖面和及时性上也存在一定问题。


消防机器人 图源:http://www.citichickc.com/newsinfo/545068.html

另外一方面,灾害现场往往充满危险。例如福岛核电站泄漏时,去现场抢险救灾就要面对核辐射的危险;相对更常见的火灾现场和地震现场救援更是需要小心突发的二次灾害,处置稍有不当就可能给救援人员带来严重的安全危险。

可见,传统救援方式存在的不便主要有效率、及时性、以及对救援人员带来的危险和困难。

这就给了机器人登场的空间。

相比人类的血肉之躯,机器人显然能够更好地应对绝大多数恶劣环境,出入各种人类难以企及的场所。机器人的功能性和研发时的目标指向,也使得机器人能更加专业、更有针对性、更加高效率地实施救援行动。

二、国内救援机器人发展现状

近年来,随着自动控制、人工智能、5G、高性能计算等一系列技术的迅速发展,我国的救援机器人早已从概念走向实际,发展势头如火如荼。能深入洪水受灾区域作业的水下机器人,能钻进地震废墟中寻找生命的蛇形机器人,能飞翔在高空探测森林火险的飞行机器人……这些看起来不可思议的“异想天开”,已经逐渐走进现实。

今天就给大家选取两例较典型的救援机器人做简要介绍。

1,海豚1号水面救生机器人


“海豚1号”水面救生机器人 图源: http://www.yunzhou-tech.com/Products/detail/id/53.html

“海豚1号”是一款远程遥控操作的智能化救援设备,自重13.75kg,轻易便携带。可承重150kg,同时拖拽3个成年人也毫无压力;操作简单易上手,遇到险情时,只需将救援机器人抛至水面,即可快速精准航行至落水人员身边,将其拖拽至安全区域,全过程救援人员无需下水。

“海豚1号”水面救生机器人主要解决了水上救援的一大痛点——即溺水者过度恐慌挣扎,导致施救者因经验不足或体力不支而发生额外伤亡。“海豚1号”可控、可航行、浮力大、能见度高的特点,使其在危险的水况中拥有更出色的救援表现。相比橡皮艇、快艇、救生船等需要多人运输与操作的传统救援船艇,海豚一号仅需一到两人即可开展救援,响应速度和救援成本皆大大优化。事实上,在近日河南暴雨抢险救灾中,广东省已调拨大批“海豚1号”水上救生机器人,连夜送往郑州,参与抗洪救援。

2,废墟搜索与辅助救援机器人

中科院沈阳自动化研究所在“十一五”863计划重点课题“废墟搜索与辅助救援机器人”下研制的可变性废墟搜救机器人。该机器人拥有三条独立驱动的履带,并根据履带的位置关系不同可分为三种不同的构型(直线型、三角型、并排型),用于适应不同的应用环境和任务。


该机器人自重18kg,最大负重5kg,为了便于进行废墟内探索,该机器人集成了红外夜视摄像头、拾音器等实用搜索任务载荷,可实现废墟内部的图像、声音信息的采集与识别。此外,它还可以携带小型机械臂,氧气管,流体食物管来进行辅助救援。在2013年4月四川芦山地震救援行动中,废墟可变形搜救机器人和另外一款机器人化生命探测仪在震区实现了多种典型环境的搜索与排查,徒步十公里,实现了20余处废墟环境排查,圆满完成了庐山地震救援任务。

3,排水机器人

在近期河南抗洪救灾中,山东消防救援队带来了3台供排水机器人,帮助地下车库进行排水任务。这种供排水机器人的优点在于机动能力很强,狭小的空间它都能开进去,不需要消防员下水,它的流量很大,单干线是100升每秒,双干线就是200升每秒。

供(排)水机器人可广泛用于城市应急消防救援,针对城市内涝中出现的积水深、时间长、车辆通过能力差等状况


供排水机器人到了地下车库 图源:https://baijiahao.baidu.com/s?id=1706344974932465776&wfr=spider&for=pc

三、救援机器人前景与趋势

救援机器人的研究开发在全球范围内都有相当大的潜力和市场,这一方面以日本和美国最为成熟。目前,相对西方发达国家在灾害应急抢险救援的技术装备研发水平,我国还存在较大差距,不少装备都需要进口。不过我国的救援机器人研究虽起步较晚,却已奋起直追,积极与国外研究机构展开合作交流学习,要掌握关键核心技术,形成独立自主的研发能力。


履带式机器人 图源:中科院沈阳自动化所

实际上,救援机器人如果真正得到发展,其用途绝不会仅仅局限于救灾援助。由于救援机器人往往是针对灾区恶劣环境特殊设计的,在救援用途外,它们还可适应一些恶劣环境下的工作。据专家介绍,我国能源输送管线遍布范围很大,而且有很多分布在高寒、沙漠、戈壁等环境中,光靠人来巡检和维护代价很大,而利用机器人就可以提高效率。另外,在农业病虫害、林业火险中救援机器人也能发挥很大的作用。

但是,目前不论国内外,救援机器人的研究通病在于,虽然技术、需求和政策都进展神速,市场空间也越来越广阔,但真正落地可被应用的却不是很多。其中的大部分都处于测试或演习阶段,大规模的商用普及非常少。这一方面是因为机器人存在移动性、感知性、通信续航等共同性关键技术问题,另一方面根据机器人类别的不同也存在一些独特的技术障碍。这些都有待解决改善。

结语:

在这个愈发智能现代化的时代里,救援机器人必定有着光明的前途和广阔的前景。我国救援机器人领域如若想走出蛰伏期,实现真正的规模化普遍应用,不仅要解决现有存在的一些技术问题,也要紧跟未来发展趋势,在政策、人才上给予大力支持。只有这样,发展才能真正的走向成熟,救援机器人才会真正地成为利国利民、应急救援的宝刀利器。


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