發(fā)布時間：2021-02-13 21:46

　　介紹了當前國內(nèi)外搜索救援機器人、運載救援機器人以及多任務救援機器人的研究現(xiàn)狀和技術特點,對救援機器人的移動方式、步態(tài)控制和導航算法3種關鍵技術進行了闡述并分析了其優(yōu)缺點。展望了救援機器人在智能化、軟硬件冗余化及多機協(xié)同救援3個方面的發(fā)展方向,指出了救援機器人的通過能力、感知能力、通信能力以及續(xù)航能力還需要進一步完善。 

【文章來源】：醫(yī)療衛(wèi)生裝備. 2019,40(08)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

PackBot搜索救援機器人[5]

但對于非結構化的復雜環(huán)境，如廢墟內(nèi)部，輪履式搜索救援機器人無法抵近救援[8-9]。仿生搜索救援機器人的出現(xiàn)成功地解決了這一問題。由于其具有體積孝自由度多、行動靈活等特點，可順利完成廢墟內(nèi)部等狹小空間環(huán)境的搜索任務�？▋�(nèi)基-梅隆大學研制的蛇形機器人較其他蛇形機器人有較小的橫截面積，這意味著它具有更強的狹小空間通過能力[10]。該機器人使用有線傳輸?shù)姆绞綄⒁挂晹z像機與音頻傳感器收集的數(shù)據(jù)傳輸給救援人員。雖然有線傳輸?shù)那捌跍蕚漭^為煩瑣，但這種方式對于信息傳輸具有較高的可靠性與穩(wěn)定性。圖3是該機器人參與2017年墨西哥地震救援時的畫面。Sarcos公司研發(fā)的蛇形機器人GuardianS（如圖4所示）有著強大的搜索能力，在總質量6kg的機體中配備有4.5kg的搜索探測設備，其中有攝像機、氣體探測器、振動探測器等多種傳感器[10]。GuardianS前后兩端采用履帶的運動形式，履帶可沿機器人軸向旋轉，做出橫向搖晃、滾動等動作。GuardianS不僅擁有蛇形機器人的靈活性，同時具有履帶式救援機器人的行進速度。1.1.2技術特點根據(jù)表1的總結分析可以看出，履帶式搜索救援機器人有著較廣泛的實用性，但對于更深入的搜索探測有著一定的局限性。蛇形救援機器人雖然通用性較低且運動速度較慢，但其強大的環(huán)境適應能力和搜索能力能完成更深層次的搜索探測。以TALON為代表的履帶式救援機器人在發(fā)展與應用上相對成熟，但其控制方式相對滯后，主要為人工操作，并不具備自主搜尋能力。隨著控制方法的更新和人工智能技術的應用，機器人將會逐漸由人工操作向自行搜索轉變。因此，該類救援機器人智能化程度的提高與控制方式的更新將有利于在復雜救援任務中具有更準確快速的反應能力和處理能力。以卡內(nèi)基-梅隆?

·醫(yī)療衛(wèi)生裝備·2019年8月第40卷第8期ChineseMedicalEquipmentJournal·Vol．40·No．8·August·2019公司繼續(xù)研發(fā)了世界上奔跑速度最快的四足機器人“野貓”[11]�！芭佬姓摺保–rawler）機器人（如圖7所示）是日本橫濱警視廳研發(fā)的傷員后送機器人[12]。該機器人內(nèi)部可運載一名傷員，其內(nèi)部的各種傳感器可對運送過程中的傷員進行生命體征檢測。因此，該機器人可隨救援人員進入災區(qū)，分擔救援人員的傷員運送工作。日本東京消防廳研制的RoboCue傷員后送機器人（如圖8所示）可利用其自身配備的超聲波傳感器和紅外攝像機搜尋傷員，并通過機械臂將搜尋到的傷員轉移到機器人內(nèi)部，完成對傷員的搜尋與運送[13-14]。另外，RoboCue設計有生命維持系統(tǒng)，可為艙內(nèi)傷員提供氧氣，保證傷員在運送過程中的基本生命支持。美國VecnaRobo-tics公司研制的戰(zhàn)場救援機器人“Bear”如圖9所示，其雙臂可以承載227kg的質量，且由于采用了動態(tài)平衡技術，可避免顛簸，減少對傷員的二次傷害[15]�！癇ear”擁有2種行進模式，一種是在平坦路面用輪式行進，另一種是對于崎嶇路面，會降低重心，切換成履帶行進，以便最大限度地減小顛簸，從而保護傷員。在國內(nèi)，上海交通大學研發(fā)的“六爪章魚”機器人（如圖10所示）是一種由18個電動機驅動的腿式并聯(lián)步行機器人[16]。該機器人承載能力強、運動靈活、路面適應性強，可在多種地形環(huán)境執(zhí)行救援任務。但由于并聯(lián)機構的限制，其運動速度只有1.2km/h。中南大學研發(fā)的PH并聯(lián)六足機器人如圖11所示，該機器人的上平臺上配有可旋轉的激光雷達，可實現(xiàn)對周圍環(huán)境的三維掃描，增強了機器人對周圍事物的狀態(tài)感知[17]。PH可通過四足支撐，運用另兩足拾

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]淺談救援機器人的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 劉曦愷.  科技與企業(yè). 2015(20)
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[5]礦難救援機器人的發(fā)展應用現(xiàn)狀與未來趨勢[J]. 陳升.  機械制造. 2015(04)
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[7]救援機器人的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 郭月,趙新華,陳煒,侍才洪,邢凱,張西正.  醫(yī)療衛(wèi)生裝備. 2014(08)
[8]機器人技術在地震廢墟搜索救援中的應用[J]. 張濤,尚紅,許建華,劉亢,張媛,王金萍.  自然災害學報. 2012(05)

博士論文
[1]液壓驅動雙足機器人及其動態(tài)平衡運動控制研究[D]. 劉國才.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[2]救援后送機器人對人體的作用力分析和新型執(zhí)行機構結構與運動綜合[D]. 蘇衛(wèi)華.天津大學 2013
[3]非結構環(huán)境下的移動機器人認知與導航避障方法研究[D]. 朱江.湖南大學 2011

碩士論文
[1]輪腿混合式救援機器人的機構設計和性能研究[D]. 張玉翔.燕山大學 2017
[2]救援環(huán)境下移動機器人自主探索問題研究[D]. 劉懿.國防科學技術大學 2016
[3]新型頂撐救援機器人的設計與研究[D]. 賀娜.河北工程大學 2016



本文編號：3032617