抢险救灾机器人的新成果
1．开发用于废墟中搜救幸存者的机器人
⑴制成能用于受灾现场救援的蜘蛛机器人。
2005年6月7日，《日经产业新闻》报道，日本大阪大学教授新井健生领导的研究小组，研制出一种有６条腿、像蜘蛛一样行走的机器人，它将有望用于受灾现场救援和隧道、工厂的定期检修。
这种蜘蛛机器人重约40公斤，每条腿有4个关节，关节通过马达驱动，可以弯曲和行走。它可以抓住网状物，从而倒吊在有网格的顶棚上移动。此外，“蜘蛛”的每条腿上都装有照相机和红外线传感器，身体部分还内置三台照相机，因此它能爬到人无法到达的危险地方进行拍照，并通过红外线传感器搜索震灾后埋在瓦砾下的幸存者。
⑵研制出能自动跳过障碍物的救灾机器人。
2005年7月，日本东京技术学院副教授苏卡格斯领导的研究小组，开发出一种有轮子的滚腿机器人，可在平坦的地面上滚动。它还有一个充气的圆筒腿，可以蹦3英尺多高，碰到不高的障碍物，能轻易地蹦过去。
研究人员说，遇到地震、火灾或塌方等，经常会出现人不能亲自到一些危险地方实施救援的情况，于是往往会想到让机器人来完成这些艰巨任务。不过一般机器人行动都不太利落，遇到障碍物通常只能绕道而行，绕不过去，则只能就此作罢。他们开发的这种救灾用的机器人与其他的不同，它在比较平坦的地方，会滚动着前进，在遇到障碍时，能连滚带跳地翻过去。
这种机器人的行进动作紧凑、灵巧又快捷，被证明是搜寻地震后倒塌高楼废墟中幸存者的最有效的机器。国际救援系统协会的主席松濑贡规说：“这个翻筋斗的机器人，是一个极好的发明。因为至今还没有找到能在废墟中快速行动的救援设备。”
这种机器人的转腿有两个轮子、两条用于稳定的辅助腿和一个可反弹的充气圆筒。当机器人靠近障碍物时，它的两个光传感器就会打开，一起评估障碍物有多高，要跳多高才能过去。如果障碍物不足三英尺高，充气圆筒就会从机器人底下直接向地面排气，利用地面的反作用力，弹起来，跳过障碍。当机器人有一边先着地时，气压缸又会喷出气体来校正位置。它的两条辅助腿是用来稳定机器人着地的，或当机器人在不平坦地面上滚动时能起到稳定作用。
它能边滚边跳，边跳边翻筋斗，并以任何姿势着地，以便使它马上恢复状态，立即投入到下一个行动中。如果传感器发现的障碍物实在是太高了，它就会绕道而行。
一路上，机器人随身携带的摄像机，将沿途拍摄的景象通过无线连接发送给计算机，以便让救援人员做出搜寻参考。此外，在它身上还安装了一个通话器，使搜救人员能与被困的人保持联系。
研究人员认为，目前，这种机器人还存在一些弱点需要改进。例如，它无法在泥地或软地面跳跃；由于它是通过可视远程控制进行操控，因此它无法在远离人类视线的地方进行工作。该研究小组希望机器人的改进工作能在年内完成。
⑶发明能从建筑物废墟中找到幸存者的蛇型机器人。
2006年4月，美国卡内基·梅隆大学教授豪伊·乔塞特，与他的学生组成的研究小组，近日宣称，他们从蛇灵巧的动作中受到启发，研制出了能从建筑物废墟中找到幸存者的蛇型机器人。
乔塞特研究小组，花了数年时间，研制出这种由轻型铝或塑料制成的蛇型机器人。它由数个机械部分连结在一起，通过遥控器操纵。蛇型机器人，比成年人的胳膊略细一点，以小型电子马达为动力，能够携带照相机和电子传感器，并能够沿水管或煤气管之类的管子往上爬行，也能绕着管子爬行。
乔塞特希望，这种机器人，能在因自然灾难或其他突发事故而倒塌的建筑物瓦砾堆中，穿行以搜寻被困于其中的人。
他说：“现在使用的搜寻装置灵活性有限，接近被困幸存者的唯一办法，还只是将瓦砾一块一块弄开。因此我们的想法是，让机器人在瓦砾堆中像蛇一样穿行，从而能够更加迅速地接近幸存者。”一般情况下，救援人员要花90分钟，才能找到幸存者被困的具体位置，而蛇型机器人能够立即钻进瓦砾堆中。
乔塞特表示，由于近年来大型灾难时有发生，因此救援机器人的市场已经变得更为广阔，需求量也更大。
2．开发用于灾区搜救的微型机器人
⑴研制可执行搜救任务的微型“变形金刚”式机器人。
2008年3月12日，英国《每日电讯报》报道，西英格兰大学教授阿兰·温菲尔德主持，来自10英国大学的研究人员组成的联合研究团队，正在启动新型机器人的研发项目。这一项目已得到欧盟资助，研究经费为930万美元。
研究人员说，他们计划研发的机器人，与“变形金刚”类似，经常“成群出现”，能自我修复、相互联络，并且依靠自身判断对周边环境作出反应。更为重要的是，这些机器人必要时可联合起来，“变形”为一个新机器人。研究人员认为，虽然单一机器人本身不能变形，但它们均可依据不同外部条件，调试、拓展自己的功能，这一过程无需人为操纵，因此，它们发展变化的可能性几乎没有止境。
不过，这种机器人的个头，比动画片里的变形金刚小了不少：单一个体只有一块方糖大小，属微型机器人。
研究人员介绍说，新型机器人高度智能化，能自主处理内、外部信息。它们依靠内植微型电脑“思维”，执行任务时往往“集体行动”，通过红外线相互联络，实现能量与信息共享。科学家预计，整个研发工作将持续10年至15年，但首批科研用微型“变形金刚”有望于5年内问世。
温菲尔德说：“机器人一旦组合在一起，用途将大大增加。从理论上讲，这种机器人聚合体在软、硬件两方面，均有可能实现自我组织、自我修复和自我优化。” 他还说：“如果地震导致一所建筑物崩塌，我们这时就可派出数百个小机器人到达现场。它们能组成搜救小组，发现幸存者并清除压在受困人员身上的巨石。一些机器人可组合成链状物深入废墟内部，帮助幸存者与救援队取得联系，另一些则可化身‘医疗箱’，对伤员展开急救。”
研究人员表示，新型机器人前景广阔，可用于治疗疾病、抢险救灾和探索外太空等。
⑵研发出有望用于救援工作的“蜂鸟机器人”。
2010年12月28日，日本新华侨报网站报道，日本研究人员介绍说，他们与日籍华人科学家刘浩一起，研发出一种可以在空中振翅飞行的“蜂鸟机器人”。
参与“蜂鸟机器人”研发工作的日籍华人科学家刘浩，在日本千叶大学从事生物力学研究。他表示，这款机器人重2.6克，与现实中的蜂鸟大小相似，装有一个微型马达和两对翅膀。翅膀每秒可震动30次。机器人由红外传感器控制，可上下左右移动。
刘浩介绍说，“蜂鸟机器人”在空中绕8字飞行时比直升机更平稳，下一步是使它能在半空悬停，还计划在“蜂鸟机器人”上安装一个微型摄像头。他还说：“我们需要从自然生活中学习有效的机械作用，但我们不想最终研发出超越自然的东西。”
这款机器人，可有望帮助在废墟中开展救援工作、搜寻罪犯，甚至可在火星上作为探测交通工具。
⑶研制出可执行救援任务的微型飞行机器人。
2012年4月24日，物理学家组织网报道，苏黎世联邦理工学院自治系统实验室，达维德主持协调的研究小组，开发出一种微型飞行机器人，直径约50厘米，重量仅1500克，无需GPS和遥控器，仅用机载摄像机和微型计算机即可开展航拍或灾区搜救，达到了新的自动水准。
发展和完善微型航空器的研究工作一直在进行，但目前的飞行机器人大而重，与像鸟一样优雅飞行的目标仍然相去甚远，而且在开放的领域使用时，往往离不开GPS或受过训练的飞行员。为此，欧盟在2009年启动sFly项目，目标是开发超出既有限制的飞行机器人。现在开发工作已完成，飞行机器人也已经成功通过了严峻考验。
这个飞行机器人的创新之处在于，该装置无需与地面站连接，仅使用安装其上的摄像机和微型计算机，就能够平稳确定位置。机上载有3个摄像机，一个为飞行控制单元提供数据，其他两个用于3D建模。通过无线网路通信技术，主板上的计算机将录制的影像传输到地面上的计算机，然后创建一个飞越地形的三维地图，显示出障碍所在，飞行机器人可根据摄像机图像的实时推算，来调整飞行动作，飞行控制装置也能适时纠正偏差状况。
达维德介绍说，与基于GPS的飞行机器相比，新开发的技术有两个重大优势：一是它既可在露天也可在密闭空间飞行。二是摄像头会帮助飞行器更准确地定位，这对于几个近距离工作的飞行机器人尤其适用，而GPS的误差根据环境的不同可高达70米。
该微型航空器被设计用来检测及绕飞任何障碍，未来可能的用途，包括执行保护或搜救任务，它可以比较理想地飞越灾区，从空中拍摄现场图像或定位受灾者。
3．开发在放射性物质环境中抢险作业的机器人
⑴开发出能进入充满毒气和放射性物质场所的机器人。
2005年6月，《读卖新闻》报道，日本消防研究所的一个研究小组，开发出一种小型机器人，它能进入充满毒气和放射性物质的危险场所收集信息，帮助救灾。
这种机器人的名字为“Flygo”，其长宽尺寸均为36厘米，高12厘米，重5公斤至10公斤，能爬上倾角20度至30度的斜坡。这种机器人分为３种类型。工作人员可通过电脑和遥控装置操纵其工作，最远遥控距离为100米。该机器人配备了照相机，根据需要，还可为其加装感知器和灯光投射装置等。但是，它的耐热性能不好，在火灾现场无法使用。
⑵研制出改进型核事故处理机器人。
2011年11月21日，《日本经济新闻》报道，在日本福岛第一核电站事故处理中，展露身手的机器人“Quince”的改进型问世。这款改进型机器人无需手工更换电池，电池续航能力也比老型号提高近一倍。
新款机器人由千叶工业大学研发。它配置的马达功率是老型号的2.5倍，身背放射性物质检测仪、照相机等装置，重达50公斤仍可行走自如，电池可支撑机器人连续工作5小时。
预先与电源相连的充电装置，可设置在核电站厂房的门口附近，在夜里不工作的时候，可远程操控机器人返回门口充电，充电三四个小时即可完成。这些特点都远远优于老型号机器人。
福岛第一核电站室内辐射剂量高，工作人员进入的地点和时间均受限制，因而可随时随地出入的机器人，在抢险作业中大有用武之地。
4．抢险救灾机器人的其他新成果
⑴研制出身形似蛇的消防机器人。
2006年7月，挪威SINTEF研究基金会波尔·利尔杰贝克等人组成的研究小组，研制成功一种形似蟒蛇的消防机器人。它被称为“安娜·康达”，长3米，重约70公斤，可与标准的消防水龙带相接，并牵着它们进行灭火。
据报道，“安娜·康达”的行动非常灵活，可以迅速穿过倒塌的墙壁，代替消防队员进入那些高温和充满有毒气体的危险火灾现场。它的能量供给方式也与众不同——能够直接从消防水龙带中获取前进的动力，要知道，水龙带中的压力高达100个大气压。“安娜·康达”全身共安装有20个靠水驱动的液压传动装置，由于每一个传动装置的开关都由计算机进行精确控制，使得机器人能够像蛇一样灵活的移动。
使用过程中，消防人员可对其实施远距离遥控，并能通过设置在机器人前端的摄像机及时了解火情。不过，它并不是一个简单的“傀儡”：在其内部安装有大量电子传感器，使其具备了一定的独立活动能力。它的功率很大，不但可沿楼梯爬行，而且还能抬起一部小汽车。
此外，由于外壳非常坚固，它还能砸穿较薄的墙壁。研制者认为，它特别适于在隧洞事故中发挥作用：既可用于灭火，也可向被困人员运送呼吸面罩等救援物品。
⑵开发出廉价排雷机器人。
2008年初，维也纳技术大学的科学家，展示了一种新型排雷机器人样机，其特点是探测灵敏度高、制造成本低。这台机器人重12～13公斤，借助6个轮子运动，内置摄像机，还安装了用于探测和识别地雷的活动机械手臂，能发现埋在30厘米深的地下、重量超过2克的金属物体。
它的主要优点是，价格远低于其他排雷机器人，维修保养方便，所需配件大多能在市场上买到，特别是自重轻不易引爆地雷。目前，有些地雷只要3～5公斤的地面压力就足以被引爆。这个机器人不足13公斤，所产生的压力被6个轮子分散，这就大大降低了它引爆地雷的机会，提高了战场生存能力。
摘自张明龙、张琼妮《国外电子信息领域的创新进展》知识产权出版社2013年版，第415～419页。
