危险环境下救援机器人技术发展现状与趋势

孙晓普　杨国强

摘要：救援机器人是以人工智能技术为基础而形成的人工智能产品，其具有独特的自身发展优势，能够在危险环境下完成救援任务，提高了危险环境下的救援效果，减少了人员伤亡。合理利用救援机器人救援提高了救援水平，推动着技术发展与社会进步。为了更好提高救援机器人在危险环境下的救援水平与效果，从救援机器人的发展现状与技术特点入手，探讨危险环境下救援机器人技术的未来发展趋势。

关键词：危險环境;救援机器人;技术特点;发展趋势

中图分类号：TP242

文献标识码：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.11.021

在当代，人工智能技术的发展已经取得了一定的成绩与优势，人工智能技术与产品也已经渗透于人们的日常生活之中。救援机器人作为人工智能产品之一，其能够在危险的环境下发挥自身优势，提高救援水平与实际效果。

只有不断提高救援机器人在危险环境下的救援操作效果，才能够真正在危险环境下依靠救援机器人开展救援活动，形成科学化救援。

1 危险环境下救援机器人的发展现状

危险环境下救援机器人技术与产品研发、技术创新得到了许多人的认可，当前在救援机器人类型创造中，根据危险环境下事故类型的不同，形成了五类救援机器人，以下进行具体探讨。

1.1 消防救援机器人

中国对于消防救援机器人的研究于1997年开始，而消防救援机器人最早是由日本研究的，使用消防救援机器人参与消防灭火活动，实际上是在消防车的基础上进行气体传感器、摄像机与自动喷射器的统一协调，通过这项技术的发展，消防救援机器人受到了人们的广泛关注。各国在消防救援机器人研究中进行了优化，中国在其基础功能上加入了互联网功能与远程诊断、探测、热眼检测等功能，并通过人工智能技术对自主避障功能、图像、声音采集功能等进行优化，使其具有较高的救援水平。

1.2 地震救援机器人

对地震救援机器人的研发始于美国，当时地震救援机器人在使用中存在较多的问题，而后经过多国研发与技术升级，具备了更多的功能。地震救援机器人在地震多发地区的应用较为广泛，中国研发了旋翼飞行机器人、废墟搜索机器人、狭小缝隙搜索机器人等，它们为救援活动的开展提供了有效的信息，也发挥了重要的作用，提高了救援水平。地震救援机器人如图1所示。

1.3 矿山救援机器人

美国于1998年研发了矿上救援机器人，采用电传遥控方式，使用了红外摄像机、危险气体传感器等装置，在矿山救援中发挥了较大作用。中国研发矿山机器人开始于2006年，通过对矿山救援机器人装置、技术的优化，使其能够应用于矿山危险环境中，通过气体与温度等传感装置，形成自动监测系统，从而有助于矿山救援活动的展开。

1.4 核事故救援机器人

核泄漏事故对社会、安全、环境的影响等都较大，在核事故环境中，依靠作业人员进行救援难以达到较好的救援效果，受核辐射影响，救援难度加大，因此针对核事故环境研发的救援机器人意义非常大。中国在日本福岛核事故后重视对核事故救援机器人的研发与技术开发，于2015年顺利检收核事故救援机器人，使其能够应用于核事故环境中不受到核辐射影响，并合理开展救援活动，提高核事故救援水平。

1.5 水下救援机器入

水下作业需要相关作业人员具有较好的专业能力，也需要配备高精度仪器设备，通过对救援机器人的研发，在水下救援环境中，能够具备较强的救援能力。水下救援机器人大多具有水下导航与探测功能，在后续研究中，还加入了水下摄像机、成像声呐、定位与自由度机械手等功能，使水下搜索探测水平和水下救援环境中的救援水平不断提高。

2 危险环境下救援机器人的技术特点

受自然环境、人为活动的各类影响，危险环境的存在是不可避免的，而为了减少危险环境中的人员伤亡，提高救援效率与质量，对救援机器人的研发势在必行。许多救援机器人是为了某一危险环境与事故特点而研发的，但随着时代变革、技术优化，救援机器人的应用范围更加广泛，技术特点也更加鲜明，其参与到危险环境的救援活动中形成了良好的救援效果。对五类救援机器人的技术特点分别进行详细分析：①消防救援机器人具备一定的移动能力，能够抵抗火灾，进入消防人员无法靠近的区域进行救援活动，当前多数消防救援机器人采用履带式行走机构，可以携带高压水枪或消防水泡等开展救援活动。消防救援机器人能够通过远程控制，通过摄像仪等传感器将救援活动中信息向外传递，可以精确救援区域，开展有效的救援活动，提高救援效率。②在探测环境信息与搜寻伤者的地震救援机器人中，一般配备摄像机与生命探测器，在拆除类机器人中，一般配备机械手，通过人为操控进行地震救援活动。③矿山救援机器人在矿山爆炸性气体环境下开展救援工作，具有一定防爆特定，并且能够参与矿山的气体测量，通过传感器将气体成分与含量等数据进行传输。④核事故救援机器人在核辐射环境下开展救援工作，而大部分电子元器件难以承受高辐射，需要核事故救援机器人在研发时增强外壳的耐辐射性能，具备辐射环境下的机械臂运、摄像头、传感器功能等。⑤水下救援机器人需要具有较强的防水与抗压性能，同时还需要具备较好的移动性能，由于水下环境能见度低，控制不方便，所以需要加强定位技术的研发，从而提高水下救援机器人的救援水平。

3 危险环境下救援机器人技术发展趋势

社会的发展与科技的进步，使人们对自然的单方面改造与破坏也越来越多，自然界维持生态平衡的同时也对人类活动形成了一定的影响。危险环境下救援机器人能够取代人在危险环境中展开针对性强的救援，这使救援机器人受到更多的重视，技术手段与技术水平也在不断升级。根据当前的研究情况，未来危险环境下救援机器人技术的发展趋势应更加趋向于救援功能集成化、救援行为自动化、救援任务协同化、救援装备轻便化。这种技术发展趋势有利于统一现有救援机器人的功能，在危险环境下开展综合性的救援活动，提高救援水平，并形成良好的救援效果。借助现有技术优势进行统一，不断以技术优势形成救援活动的优势，使危险环境下的救援工作更加便捷，拓展危险环境下救援机器人的实际功能。因此在救援机器人的技术研发上，需要更加深入，以多种技术优势推动救援技术的科学发展，提高危险环境下救援机器人技术的科学性。

4 结语

近些年来，由于人类活动产生的灾难正在增多，极大威胁着人们的安全。依靠人自身力量进行的救援活动受环境限制较大，在这种背景下，人工智能技术与产品的研发成为了关键。通过对救援机器人功能的研发，能够不断提高救援机器人的实际救援效率与救援质量，也能够为危险环境下救援机器人技术的发展提供更多优势，提高实际救援水平。

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