危險(xiǎn)環(huán)境下救援機(jī)器人技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

孫曉普　楊國強(qiáng)

摘要：救援機(jī)器人是以人工智能技術(shù)為基礎(chǔ)而形成的人工智能產(chǎn)品，其具有獨(dú)特的自身發(fā)展優(yōu)勢(shì)，能夠在危險(xiǎn)環(huán)境下完成救援任務(wù)，提高了危險(xiǎn)環(huán)境下的救援效果，減少了人員傷亡。合理利用救援機(jī)器人救援提高了救援水平，推動(dòng)著技術(shù)發(fā)展與社會(huì)進(jìn)步。為了更好提高救援機(jī)器人在危險(xiǎn)環(huán)境下的救援水平與效果，從救援機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)特點(diǎn)入手，探討危險(xiǎn)環(huán)境下救援機(jī)器人技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：危險(xiǎn)環(huán)境;救援機(jī)器人;技術(shù)特點(diǎn);發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：TP242

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.11.021

在當(dāng)代，人工智能技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)取得了一定的成績與優(yōu)勢(shì)，人工智能技術(shù)與產(chǎn)品也已經(jīng)滲透于人們的日常生活之中。救援機(jī)器人作為人工智能產(chǎn)品之一，其能夠在危險(xiǎn)的環(huán)境下發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，提高救援水平與實(shí)際效果。

只有不斷提高救援機(jī)器人在危險(xiǎn)環(huán)境下的救援操作效果，才能夠真正在危險(xiǎn)環(huán)境下依靠救援機(jī)器人開展救援活動(dòng)，形成科學(xué)化救援。

1 危險(xiǎn)環(huán)境下救援機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀

危險(xiǎn)環(huán)境下救援機(jī)器人技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)、技術(shù)創(chuàng)新得到了許多人的認(rèn)可，當(dāng)前在救援機(jī)器人類型創(chuàng)造中，根據(jù)危險(xiǎn)環(huán)境下事故類型的不同，形成了五類救援機(jī)器人，以下進(jìn)行具體探討。

1.1 消防救援機(jī)器人

中國對(duì)于消防救援機(jī)器人的研究于1997年開始，而消防救援機(jī)器人最早是由日本研究的，使用消防救援機(jī)器人參與消防滅火活動(dòng)，實(shí)際上是在消防車的基礎(chǔ)上進(jìn)行氣體傳感器、攝像機(jī)與自動(dòng)噴射器的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，通過這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，消防救援機(jī)器人受到了人們的廣泛關(guān)注。各國在消防救援機(jī)器人研究中進(jìn)行了優(yōu)化，中國在其基礎(chǔ)功能上加入了互聯(lián)網(wǎng)功能與遠(yuǎn)程診斷、探測(cè)、熱眼檢測(cè)等功能，并通過人工智能技術(shù)對(duì)自主避障功能、圖像、聲音采集功能等進(jìn)行優(yōu)化，使其具有較高的救援水平。

1.2 地震救援機(jī)器人

對(duì)地震救援機(jī)器人的研發(fā)始于美國，當(dāng)時(shí)地震救援機(jī)器人在使用中存在較多的問題，而后經(jīng)過多國研發(fā)與技術(shù)升級(jí)，具備了更多的功能。地震救援機(jī)器人在地震多發(fā)地區(qū)的應(yīng)用較為廣泛，中國研發(fā)了旋翼飛行機(jī)器人、廢墟搜索機(jī)器人、狹小縫隙搜索機(jī)器人等，它們?yōu)榫仍顒?dòng)的開展提供了有效的信息，也發(fā)揮了重要的作用，提高了救援水平。地震救援機(jī)器人如圖1所示。

1.3 礦山救援機(jī)器人

美國于1998年研發(fā)了礦上救援機(jī)器人，采用電傳遙控方式，使用了紅外攝像機(jī)、危險(xiǎn)氣體傳感器等裝置，在礦山救援中發(fā)揮了較大作用。中國研發(fā)礦山機(jī)器人開始于2006年，通過對(duì)礦山救援機(jī)器人裝置、技術(shù)的優(yōu)化，使其能夠應(yīng)用于礦山危險(xiǎn)環(huán)境中，通過氣體與溫度等傳感裝置，形成自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，從而有助于礦山救援活動(dòng)的展開。

1.4 核事故救援機(jī)器人

核泄漏事故對(duì)社會(huì)、安全、環(huán)境的影響等都較大，在核事故環(huán)境中，依靠作業(yè)人員進(jìn)行救援難以達(dá)到較好的救援效果，受核輻射影響，救援難度加大，因此針對(duì)核事故環(huán)境研發(fā)的救援機(jī)器人意義非常大。中國在日本福島核事故后重視對(duì)核事故救援機(jī)器人的研發(fā)與技術(shù)開發(fā)，于2015年順利檢收核事故救援機(jī)器人，使其能夠應(yīng)用于核事故環(huán)境中不受到核輻射影響，并合理開展救援活動(dòng)，提高核事故救援水平。

1.5 水下救援機(jī)器入

水下作業(yè)需要相關(guān)作業(yè)人員具有較好的專業(yè)能力，也需要配備高精度儀器設(shè)備，通過對(duì)救援機(jī)器人的研發(fā)，在水下救援環(huán)境中，能夠具備較強(qiáng)的救援能力。水下救援機(jī)器人大多具有水下導(dǎo)航與探測(cè)功能，在后續(xù)研究中，還加入了水下攝像機(jī)、成像聲吶、定位與自由度機(jī)械手等功能，使水下搜索探測(cè)水平和水下救援環(huán)境中的救援水平不斷提高。

2 危險(xiǎn)環(huán)境下救援機(jī)器人的技術(shù)特點(diǎn)

受自然環(huán)境、人為活動(dòng)的各類影響，危險(xiǎn)環(huán)境的存在是不可避免的，而為了減少危險(xiǎn)環(huán)境中的人員傷亡，提高救援效率與質(zhì)量，對(duì)救援機(jī)器人的研發(fā)勢(shì)在必行。許多救援機(jī)器人是為了某一危險(xiǎn)環(huán)境與事故特點(diǎn)而研發(fā)的，但隨著時(shí)代變革、技術(shù)優(yōu)化，救援機(jī)器人的應(yīng)用范圍更加廣泛，技術(shù)特點(diǎn)也更加鮮明，其參與到危險(xiǎn)環(huán)境的救援活動(dòng)中形成了良好的救援效果。對(duì)五類救援機(jī)器人的技術(shù)特點(diǎn)分別進(jìn)行詳細(xì)分析：①消防救援機(jī)器人具備一定的移動(dòng)能力，能夠抵抗火災(zāi)，進(jìn)入消防人員無法靠近的區(qū)域進(jìn)行救援活動(dòng)，當(dāng)前多數(shù)消防救援機(jī)器人采用履帶式行走機(jī)構(gòu)，可以攜帶高壓水槍或消防水泡等開展救援活動(dòng)。消防救援機(jī)器人能夠通過遠(yuǎn)程控制，通過攝像儀等傳感器將救援活動(dòng)中信息向外傳遞，可以精確救援區(qū)域，開展有效的救援活動(dòng)，提高救援效率。②在探測(cè)環(huán)境信息與搜尋傷者的地震救援機(jī)器人中，一般配備攝像機(jī)與生命探測(cè)器，在拆除類機(jī)器人中，一般配備機(jī)械手，通過人為操控進(jìn)行地震救援活動(dòng)。③礦山救援機(jī)器人在礦山爆炸性氣體環(huán)境下開展救援工作，具有一定防爆特定，并且能夠參與礦山的氣體測(cè)量，通過傳感器將氣體成分與含量等數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。④核事故救援機(jī)器人在核輻射環(huán)境下開展救援工作，而大部分電子元器件難以承受高輻射，需要核事故救援機(jī)器人在研發(fā)時(shí)增強(qiáng)外殼的耐輻射性能，具備輻射環(huán)境下的機(jī)械臂運(yùn)、攝像頭、傳感器功能等。⑤水下救援機(jī)器人需要具有較強(qiáng)的防水與抗壓性能，同時(shí)還需要具備較好的移動(dòng)性能，由于水下環(huán)境能見度低，控制不方便，所以需要加強(qiáng)定位技術(shù)的研發(fā)，從而提高水下救援機(jī)器人的救援水平。

3 危險(xiǎn)環(huán)境下救援機(jī)器人技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

社會(huì)的發(fā)展與科技的進(jìn)步，使人們對(duì)自然的單方面改造與破壞也越來越多，自然界維持生態(tài)平衡的同時(shí)也對(duì)人類活動(dòng)形成了一定的影響。危險(xiǎn)環(huán)境下救援機(jī)器人能夠取代人在危險(xiǎn)環(huán)境中展開針對(duì)性強(qiáng)的救援，這使救援機(jī)器人受到更多的重視，技術(shù)手段與技術(shù)水平也在不斷升級(jí)。根據(jù)當(dāng)前的研究情況，未來危險(xiǎn)環(huán)境下救援機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)更加趨向于救援功能集成化、救援行為自動(dòng)化、救援任務(wù)協(xié)同化、救援裝備輕便化。這種技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)有利于統(tǒng)一現(xiàn)有救援機(jī)器人的功能，在危險(xiǎn)環(huán)境下開展綜合性的救援活動(dòng)，提高救援水平，并形成良好的救援效果。借助現(xiàn)有技術(shù)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行統(tǒng)一，不斷以技術(shù)優(yōu)勢(shì)形成救援活動(dòng)的優(yōu)勢(shì)，使危險(xiǎn)環(huán)境下的救援工作更加便捷，拓展危險(xiǎn)環(huán)境下救援機(jī)器人的實(shí)際功能。因此在救援機(jī)器人的技術(shù)研發(fā)上，需要更加深入，以多種技術(shù)優(yōu)勢(shì)推動(dòng)救援技術(shù)的科學(xué)發(fā)展，提高危險(xiǎn)環(huán)境下救援機(jī)器人技術(shù)的科學(xué)性。

4 結(jié)語

近些年來，由于人類活動(dòng)產(chǎn)生的災(zāi)難正在增多，極大威脅著人們的安全。依靠人自身力量進(jìn)行的救援活動(dòng)受環(huán)境限制較大，在這種背景下，人工智能技術(shù)與產(chǎn)品的研發(fā)成為了關(guān)鍵。通過對(duì)救援機(jī)器人功能的研發(fā)，能夠不斷提高救援機(jī)器人的實(shí)際救援效率與救援質(zhì)量，也能夠?yàn)槲ｋU(xiǎn)環(huán)境下救援機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展提供更多優(yōu)勢(shì)，提高實(shí)際救援水平。

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