CNET科技行者到人类去不了的地方去,哪些机器人可能在“天灾人祸”中救你一命?

到人类去不了的地方去,哪些机器人可能在“天灾人祸”中救你一命?

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由于受灾现场往往非常复杂而极端,单单依靠人力很多救援工作都会受限,不仅效率低下,耽误救援效果,对救灾人员的人身安全也造成了威胁。因此,人们开始思考如何利用机器人在救灾过程中替代人类去做一些做不到的或者危险的工作。

作者:高玉娴 来源:CNET科技行者 【原创】 2017年8月30日

关键字:救援机器人 人工智能

CNET科技行者 8月30日 北京消息(文/高玉娴):8月未过,九寨沟的地震还让人心有余悸,七夕当晚北京房山的2.8级“地震”(后确认为建筑物坍塌引起)又让我们虚惊一场,虽然这最后在网友们的段子中以“闹剧”收场,却仍然可以感受到近几年来活跃的地壳带来的“深深恶意”。

面对天灾人祸,一般的救灾过程都包括四个环节:搜救和应急救援、重建家园、恢复正常生产和生活,以及对造成问题的原因进行调查,以便在下一次灾难发生之前做好准备。然而,由于受灾现场往往非常复杂而极端,单单依靠人力很多救援工作都会受限,不仅效率低下,耽误救援效果,对救灾人员的人身安全也造成了威胁。因此,人们开始思考如何利用机器人在救灾过程中替代人类去做一些做不到的或者危险的工作。

 “运用机器人的智能学习优势,可以实现更低风险、更高效率的灾后救援及重建,这些特种机器人已经让救灾工作变得越来越可靠。” IEEE 国际机器人与自动化协会现任主席Satoshi Tadokoro在今年的世界机器人大会上表示。但同时,他也提到,目前机器人在救援过程中的应用仍然存在一些问题,其中最大的问题是技术在一些复杂、恶劣、极端的情况下还不够强大。

到人类去不了的地方去,哪些机器人可能在“天灾人祸”中救你一命? 

IEEE 国际机器人与自动化协会现任主席Satoshi Tadokoro

“举例来说,目前地震救援机器人的技术发展实际上就还不是特别成熟,所以我们还没有办法大规模地投入使用,主要原因是因为震区的环境比较复杂,和平常见到的地形不太一样,这也就对技术提出了更高的要求。当然我们也在不断改善这方面的技术,我认为,这还需要全球各国一起努力,推进各个国家在技术领域的不断合作。” Satoshi Tadokoro说,“灾难是人类共同的敌人,所以即使有一个国家先研究出来了好的技术,我们也希望能够把这样的技术分享给更多的国家,让全人类都有战胜自然灾害的能力。”

日本作为一个地震多发国在这方面做出了非常大的努力,据了解,目前,日本已经提出了“机器人革命”战略,并且计划到2020年实现市场规模翻番,扩大至12万亿日元,而其中特种机器人将增速最快。

就在上个月,Satoshi Tadokoro刚刚把研发的机器人用于水灾救援。在水下这种极端的环境中,有很多人类无法到达的地方,因此,通过救援机器人就可以替代人类到水下搜集信息、了解水灾的具体情况。“同时,还有很多应用机器人会被应用到火灾、核事故等受灾现场,代替人去到那些没有办法到达的地方,为我们搜集更多的事故相关信息。”

Satoshi Tadokoro:日本的灾后救援机器人

在世界机器人大会上,Satoshi Tadokoro具体介绍了日本在灾后救援机器人方面的前沿研究和应用。

以下是科技行者在不改变演讲人原意下经过编辑的演讲实录:

今天我想为大家介绍一下日本的救灾机器人。

在一个救灾过程中,从灾难发生到救援,需要经过搜救和应急救援。在此之后还需要重建,并对造成问题的原因进行调查,从而在灾难发生之前做好准备。比如,在地震发生之前就对一些建筑进行检查,加强它的防震功能,就能减少很多伤害。在这个过程中,机器人是可以发挥作用的,可以替代人类去做一些做不到的或者危险的事情。比如日本的福岛核电站发生泄漏之后,人不能进去,就可以让机器人进去做一系列工作。

到人类去不了的地方去,哪些机器人可能在“天灾人祸”中救你一命?

我曾参与了一款名为Quince的救援机器人的开发,它也是最早使用在福岛核电站调查当中的机器人。从操作台我们可以对Quince在现场的行动进行监测,看到它从一层、二层再到三层,从而实时地检测核电站内部的情况。同时,从操作台对Queens行动的监测,可看到它实时地去检测核电站内部的情况,拍到内部反应堆的照片和关键信息,这为我们对福岛核电站的泄漏事件作出回应和相应的救援措施提供了非常有价值的信息,包括根据核辐射的水平作出及时反应。

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当时的情况是里面的温度达到了98度,已经是开水的温度,所以我们急需启用备用的冷却系统,让核反应堆冷却。但是由于无法完全确认里面的复杂情况,所以就使用Quince机器人进行侦查,从而提供细节方面的数据。此后它又进行了多次行动,一个月之后温度终于降下来,这个过程中Quince机器人发挥了很大的作用。

在这个经验的基础上,日本政府又相继启动了几个救灾机器人项目,目的不仅仅是针对核电站泄漏的灾难救援,还希望能够应对所有的自然和人为灾害。

目前,救援机器人主要是用于救援和防灾,尤其是在一些高风险,并且人的效率比较低的情境下。但我们把机器人用在这些领域其实也有一些问题,其中最大的问题是技术在那些复杂的情况下还不够强大。比如在正常情况下机器人可以很好地移动,但是在灾难现场就没那么好用了,当光线不足、有雾气、有大雨或者风速太大时,它的摄像系统、成像系统都会受到影响,所以这些技术方面的短板必须要解决。

因此,在后面的项目中,我们也正在试图开发更强大的视觉系统,尤其是极端情况下能够正常运行的视觉系统,以保证机器人到达现场后能够进一步精密地感知,以便获得更有价值的信息。同时,在灾难环境当中的机器人的自我恢复能力也非常重要。

亚洲是一个地震多发区,在地震救援中我们也在使用机器人进行救援。而接下来,我们还将开发能够应对紧急情况的建筑机器人,让他们在灾区重建当中发挥作用。举个例子,一个可以长期飞行的机器人,可以通过配合地面的机器,提供某个区域的鸟瞰图,并且在强风的状态下也可以形成立体的照片。这个机器人获得的信息很快就会反馈到操作员那里,以便进行及时的调整。另外,在这个机器人上还有震度感应器,当它碰到某个物体时就能够感应并判断物体的大小。与此同时,为了高精确度地完成任务,我们正在不断提高建筑机器人的视觉能力,无论是烟、雾还是霾都不会对它造成影响,因为摄像头是自带光的,所以在黑暗和雾中也可以看得清楚。

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除此之外,还有一类救灾机器人主要用于在石堆当中发现遇难者和幸存者,我们把它和搜救犬进行对比,通过现场的摄像头和图像识别,机器人可以识别人的鞋、衣物或者其它物品。比如,在机器学习中,我们用桔色表示鞋,使得机器人可以自动地匹配那些已经储存进去的图片,从而识别出幸存者,大幅度提升搜救能力。

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这里再介绍一种多臂机器人,它可以帮助人们在很多危险的环境中完成工作。比如这个有四条腿的机器人,里面加装了很多传感器。除了能够行走和提起一些重物之外,它还可以做一些更为复杂的行为。当遇到坍塌或者爆炸,人类很难进入现场,多臂机器人就能够帮助我们进行救援。

 到人类去不了的地方去,哪些机器人可能在“天灾人祸”中救你一命?

在这个粗型蜿蜒机器人中不仅装有RM传感器,可以调整爆炸时的压力,同时,无论是在水平还是在垂直的管道当中它也都可以爬行,甚至可以在管子内部进行爬行,或者通过扩张的压力挤住管子进行爬行。此外,它还可以通过声音的传输计算距离,甚至在不平坦的地面上通过身体的扭曲进行移动。

这些不同类型的机器人都是我们最新研究的一些进展,大家可以看到这里有几个类型的蜿蜒机器人,这些机器人甚至可以爬上60度或者70度陡峭的坡,可以在坍塌的房屋下面帮我们很快地搜救受害者,并且很好地勘探周围的环境。它们非常灵活,10米长的电缆再加上一些振动器,就能够用分散型的驱动让它们进入到不同的地方,甚至是一些非常狭窄的空间当中,人类通过远程遥控就可以看到里面的环境,从而更好地搜寻受害者。

同时,通过多振动传感器,机器人能够预估前面要接触物体的距离,并且实时回传数据。随着进入的空间越来越深,甚至可以用麦克风的声音传输来探索周边的环境。而我们也可以通过这些远程信息判断机器人的位置。

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这是传统的摄像头和新的技术摄像头的对比,它能够在非常狭窄的空间里非常灵活地移动。实际上之前在美国已经使用过了,这是一个发生严重事故的建筑现场,这种机器人爬入了8米深的地方之后拍了一些照片,也给我们的研究提供了非常好的信息。

去年12月份到今年2月份,(美国研究机构)也用这个机器人在福岛的核泄漏区域做了一些调研,将机器人的摄像头放入到了废墟当中,并通过拍照的方式了解内部结构。这些数据可以帮助我们做出内部的3D模型,从而了解它在坍塌之前屋顶和房屋的结构是什么样子的。

在福岛的核泄漏事故中,辐射是一个很大的问题,所以我们也想通过摄像头的拍摄和研究了解到在不同深度的辐射强度有什么区别,这对我们下一阶段的研究是非常重要的。

实际上,日本用于灾后救援的机器人有很多,它们能够在灾后的响应、复苏和预防发挥非常重要的作用,但我们要知道灾害是非常常见的,在全世界都是一样的,所以我们希望在“一带一路”这个非常重要的战略下,推进我们在技术领域不断进行合作。

哪些机器人可能在“天灾人祸”中救你一命?

最后,再为大家介绍6款救援机器人:

到人类去不了的地方去,哪些机器人可能在“天灾人祸”中救你一命?

Quince。上图就是Satoshi Tadokoro参与研发的Quince机器人,该机器人配有摄像头、CO2传感器、开门器、扬声器、麦克风和红外热成像摄像机。

到人类去不了的地方去,哪些机器人可能在“天灾人祸”中救你一命? 

Gemini-Scout robot(双子座侦察机器人)。Sandia Labs研发的产品,可以承受爆炸的强大压力,可以爬过巨石,通过18英寸的水流,穿过瓦砾堆。通过这些技能,机器人可以在人类救援队到达之前向被困在地下的矿工提供食物,气囊和药物。其中,小于四英尺长和两英尺高的机器人还可以评估未来那些使用装有Xbox 360游戏控制器来控制机器人的救援队员的潜在危险。

到人类去不了的地方去,哪些机器人可能在“天灾人祸”中救你一命?

Snakebot(仿生蛇形机器人)。这只“蛇”依靠有动力装置的尼龙绳驱动,长度为26英尺。 它可以以每秒两英寸相对较慢的速度移动,并且在拐角处扭动,移动微小的间隙,爬上坡度较大的斜坡。虽然机器人本身不能自救甚至提供用品,但能深入各个角落,利用头部摄像机传回影像,以便救援人士了解废墟下的情形。之前曾在美国佛罗里达一次停车场坍塌事故中大显身手,帮助救援队实时营救。

到人类去不了的地方去,哪些机器人可能在“天灾人祸”中救你一命?

DASH(动态自主扩展六足动物)。一款微型机器人,通过将蟑螂的耐力与壁虎的攀爬能力相结合,DASH可以获得需要的线索。这个机器人是由加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员研发的,可以配备二氧化碳探测器,从而在灾难中寻找幸存者。伯克利研究人员推测,DASH通过使用检测异常振动的廉价传感器就可以用壁虎般的脚来检测桥梁,并预测哪些部件可能需要维修。

到人类去不了的地方去,哪些机器人可能在“天灾人祸”中救你一命?

GoQBot。可以在非常小的空间中快速移动,寻找灾难幸存者。这个机器人由塔夫茨大学的研究人员研发,可以模仿毛毛虫的“弹道卷”,把自己卷曲成一个球,并推动自己远离危险区域。同时,它以硅橡胶为材质,其中包含了形状记忆合金线圈,使其能够卷曲成“q”形,并以每秒超过1.5英尺的速度滚动。

到人类去不了的地方去,哪些机器人可能在“天灾人祸”中救你一命?

SMAVNET(蜂窝式微型飞行器网络)。这是法国联邦理工学院在洛桑开发的一个项目,由微型飞行机器人组成。这些机器人由塑料泡沫制成,并装有锂离子电池供电的发动机,同时,每个机器人都具有控制空气速度、高度和转速的自动驾驶仪,并且可以使用光流量传感器相互通信。研究人员希望SMAVNET最终可以用于救援人员在救灾过程中进行通信(机器人可以配备无线模块,形成一个ad-hoc网络),同时也可以用于航空摄影、测量景观,找到人们可能需要抢救的地方。


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