救援机器人的研究现状与发展趋势

救援机器人的研究现状与发展趋势

综述GeneralReview·１０５·

救援机器人的研究现状与发展趋势

郭

月，赵新华，陈

炜，侍才洪，邢凯，张西正

[摘要]阐述了救援机器人的研究现状，重点介绍了几款参加实际救援任务的国内外典型机器人。从机械结构设计和测控系统设计的角度出发，归纳了其中的关键技术，包括运动能力、作业能力、通信能力、感知能力、能源供给与续航能

并对救援机器人的发展趋势进行了展望。力和材料装备等。最后对前人的工作进行了总结，[关键词]救援机器人；机械结构；测控系统；关键技术

[中国图书资料分类号]R318.6；TP24[文献标志码]ADOI：10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.08.105

[文章编号]

1003-8868（2014）08-0105-04

Researchstatusanddevelopmenttendencyofdisasterrescuingrobot

GUOYue1,ZHAOXin-hua1,CHENWei1,SHICai-hong2,XINGKai1,ZHANGXi-zheng2(1.SchoolofMechanicalEngineering,TianjinUniversityofTechnology,Tianjin300384,China;

Abstract

2.InstituteofMedicalEquipment,AcademyofMilitaryMedicalSciences,Tianjin300161,China)

Theresearchstatusoftherescuerobotisdescribed,andseveralrobotsinvolvedindisasterreliefareintro-

ducedfromtheaspectsofmechanicalstructuredesignandcontrolsystemdesign,involvingmobility,operability,commu-nicationcapability,perceptionability,powersupplyandbatterylife,materialsandetc.Thepreviousresearchesrelatedaresummarized,andthetrendsofrescuerobotarepredicted.[ChineseMedicalEquipmentJournal，2014，35（8）：105-108]Keywords

rescuerobot;mechanicalstructure;measuringandcontrolsystem;keytechnology

引言

近些年，战争、恐怖袭击等突发事件，地震、海啸

化、生和爆炸物等严重威胁等自然灾害及潜在的核、

着人类的生命与财产安全。各种灾难发生次数增多的同时，其严重性、多样性和复杂度也逐渐增加[1]。灾难发生后的72h为黄金抢救时间，但受灾难现场的非结构化环境的影响，救援人员难以快速、高效、安全地进行工作，且救援任务逐渐超出了救援人员的能力范围，因此，救援机器人已经成为一个重要的发展方向[2]。

1国内外研究现状

20世纪80年代，已经有人对将机器人应用于救援工作中进行探讨，但救援机器人技术的正式研究始于1995年的日本神户-大阪大地震，并在2001年的美国9·11事件中，救援机器人正式投入应用。但同时，机器人在如控制方式、防水性、视野等很多方面也暴露出了不足[3]，此后，引发了救援机器人的研究热潮。近年来，机器人在理论和实际应用上都取得了很大的进步。2011年3月11日，日本9.0级大地震及海啸引起的核污染灾害再次使机器人引起了

基金项目：国家自然科学基金资助项目（11302147，51275353）；天津市高等学校科技发展基金计划项目（20100402）；中国博士后科学基金项目二等（军队系统）；天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室资助项目

作者简介：郭月（1989—），女，研究方向为机器人学，E-mail：1060384823@qq.com。

作者单位：300384天津，天津理工大学机械工程学院（郭月，赵新华，陈炜，邢凯）；300161天津，军事医学科学院卫生装备研究所（侍才洪，张西正）

通讯作者：张西正，E-mail：z56787@sohu.com

全球的注意，救援机器人的研制势在必行。

在计算机等新技术的发展推动下，机器人的应

按不同的分类方式，机器人具有多用领域迅速扩大。

种形式：按功能和用途可分为医疗机器人、军用机器人、助残机器人、清洁机器人等[4-5]；按其移动机构可分为轮式、步行式、履带式以及复合式等类型；按硬件发展的基本平台分，有履带式平台、蜿蜒式平台、飞行类平台等[6]。近年来，世界各国对机器人的研究工作都投入了大量的人力和物力，并取得了一定的成绩。下面根据国内外的研究现状介绍几款典型的救援机器人。

1.1国外研究现状

日本作为一个多核能、地震等灾害的国家，十分重视救援机器人的研制，其技术水平一直处于世界领先地位。日本的Hirose教授首先提出蛇形机器人运动系统，并于1972年研制了第一个蛇形机器人，他提出用“蛇形曲线”来描述蛇的蜿蜒运动方式[7]，并研制了“ACM”等系列机器人。比较典型的还有日本研究专家SatoshiTadokoro发明的Snakebot（如图1所示）。该机器人主要承担搜索工作，长约8m，依靠装有动力装置的尼龙绳索进行驱动，可以深入灾后废墟的各个狭小角落。其利用摄像机构成的“眼睛”传回的影像可以使救援者了解并控制受灾区域的内部情形。该蛇形机器人经受了可控和现实灾难的双重检验，在加入到日本地震救援之前，它曾在美国佛罗里达的一次停车场坍塌事故中帮助救援队实施营救。

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