搜救机器人与互联网智能结合探析

裴曙光

（盐城幼儿师范高等专科学校，江苏 盐城 224005）

因地震、矿难、火灾等灾难事故的频发，灾难后救援任务的开展愈发受到人们关注，如何快速完成救援任务，精准探测救援目标，成为内业研究重点。但是因事故现场环境地质的复杂，使得救援任务的开展存在较大难度。而借助智能搜救机器人的应用，可实现自由穿梭于事故场地，最短时间内帮助救援人员完成任务与目标，在提升救援效率的同时，保障救援人员性命安全。但是随着救援任务的增多以及救援需求的加大，使得传统搜集机器人的应用无法满足实际搜集要求，需要通过对互联网智能技术的充分融合，提升搜救机器人操作智能性、精准性，为救援任务的高效、高质量开展提供保障。

1 智能搜救机器人研究现状分析

地震、火灾、矿难事故的频发，使得各国对智能搜救机器人的研发不断加大力度，目前智能搜集机器人的类型的研究具体包括：（1）履带式。在威胁物拆除作业、军事侦察等任务中，履带式智能机器人（如图1）的应用较为普遍，主要是在轮式搜救机器人的基础上进行研发创造的。此类搜救机器人体积相对较大。（2）可变性机器人。此类型搜救机器人多用于狭窄空间的救援任务，为确保机器人在处于狭小空间内可以自由移动，在保障视野的前提下，能够通过调整自身尺寸来提升自身灵活性，例如PackBot 系列、MicroV GTV 等多态机器人。（3）仿生机器人。仿生搜集机器人的研发其目的在于实现从更小的空间中开展搜救任务，各国依据对生态学原理的应用，研发出多种仿生形态智能搜救机器人，例如蛇形、蝇形搜救机器人等。

图1 履带式搜救机器人

2 机器人整体设计方案。

2.1 多传感感知模块

搜救机器人之所以可以按照相关指令、命令来开展搜救任务，主要是依托于传感器的应用，通过发挥传感器导向性作用为机器人运行提供支撑。传感器的应用，可以探测机器人周围环境、物质的相关信息，通过参数计算来明确机器人所处环境，为搜集任务的开展提供保障。常用传感器类型包括红外血测距传感器与人体感应传感器。针对红外测距传感器的应用，可实现精准判断周围环境以及存在物质，通过信息显示的形式来体现障碍物信息，将周围环境以立体化、全方位的形式呈现，实现对障碍物的精准排除。针对人体感应传感器的应用，其本质就是应用热释红外传感器，通过电信号的形式进行红外信号转化。在具体运行期间，若探测范围内不存在生还者，感应器所搜集的信号则以背景温度体现为主；若探测范围内存在生还者，机器人可以依托于菲涅尔透镜的应用，探测并捕捉生还者的人体现象，此时显示板中人体温度与背景温度会差异体现，表明生还者尚存生命现象，并实现对生还者精准定位。

2.2 无线通信模块

作为搜救机器人无线智能控制的基础性前提，无线通信模块设计至关重要。以WIFI 控制型智能搜救机器人为例，采用TTL 串口通信单片机，设置Linux 电脑，在智能机器人车身中设置加载USB 摄像头、Ser2net 程序等，并将mjpgstreamer 程序设置于WIFI 模块中，有效编码US 摄像头视频，借助无线传输形式，实现控制端（智能移动端、PC 端）对视频的接收。通常情况下，为达到刷机和调试的目的，会进行TLL 串口的预留。

2.3 驱动及其载体模块

机器人载体的选择至关重要，本研究选取双履带式车身载体，可以更好的适应各种复杂的作业环境，并满足机器人车身因多功能模块设计而产生的载重要求。履带式载体在抓地力方面表现优异，保证机器人在凹凸不平地面运行时有着较高的稳定性。针对驱动模块设计，为满足机器人动力要求，保障机器人的稳定运行，为车身装置12V 功率电机2 个，直流电机的驱动采取L298n 芯片。该芯片的应用可实现对二相、四相电机的驱动，其信号的提供可以直接利用单片机IO，具体使用过程中有着较强的便利性。此外，为保障驱动电路的稳定性与安全性，其电路设计形式体现为光耦隔离电路。

2.4 机械臂

机械臂作为智能搜救机器人结构中的重要组成，承担着搬运、抓举的任务，必须保证机械臂动力设计满足预期要求，才能确保机械臂可以对重物轻松承托与抓举。鉴于此，需依据实际要求进行机械臂的科学设计。通常情况下，机械臂设计多为MG996R 大扭矩舵机配置6 个，并为机械臂设计6 个自由度，以此实现达到多角度旋转的目的，并保证机械臂有足够的动力。

2.5 舵机云台摄像头

作为事故现场信息搜集的重要组件，摄像头主要任务为现场视频信息的收集与捕捉。为避免摄像头在运行期间受到灰尘、烟雾等因素的限制，应选用红外摄像头、免驱高清摄像头，确保机器人在处于黑暗环境下仍具有较强的捕捉能力，实现对生存者状态信息、周围环境信息的有效辨识。在安置摄像头时，为提升摄像头旋转灵活性，可采用双轴云台底座，以便于摄像头的随意旋转，提升摄像头信息监测、采集范围。依托于对PWM 脉冲的应用，实现云台进行舵机角度的旋转，在运行期间，运动命令从控制端发出，而云台则可以依据动作命令指示，进行舵机角度的调整，实现对事故现场信息的全方位、多角度采集与捕捉。

2.6 互联网智能技术结合

搜救机器人与互联网智能技术的融合，血可实现对机器人智能性、自动性以及科技性的提升。在具体应用过程中，可实现机器人依据对周围环境信息的掌握，进行任务方案的自行决定。在进入未知区域后，机器人会将相应信息数据以视频的形式传输至操作人员控制端，而此时控制人员可结合具体情况发布相应指令。或者是在搜救环境较为安全、简单前提下，可下令机器人进行救援方案的自行制定，进而提升搜救效率，降低控制人员任务量。

3 搜救机器人与互联网智技术结合发展前景

3.1 实现发展领域创新

作为新兴研究领域，智能搜救机器人的研究愈发受到人们的重视。搜救机器人同样具备威胁作业的特点，所以将危险作为机器人的核心技术应用于搜集机器人，可实现对搜救机器人研究的创新。依据对互联网技术的融合应用，可实现机器人执行层与规划层执行结构受到监督层操控人员的管控，进一步提升搜救任务的开展的高效性，并保障救援任务的顺利开展。

3.2 智能化搜救任务的开展

传统搜救机器人的应用，需要操控者在作业期间始终保持高度集中的状态，并且工作量相对较大。而借助互联网智能技术，可实现对操作便捷性的提升，操控者工作量可大幅度降低，在提升搜救机器人操控灵活性、便捷性的同时，实现救援任务的高效完成。通过智能技术应用，可实现操控者远程获取事故现场具体情况信息，具体包括搜救机器人状态信息、位置信息，以及生还者状态信息、位置信息等，为救援决策的制定提供数据支撑。此状态下，操控者会从以往的单方面控制搜救机器人而转变为机器人与操控者二者共同配合来开展救援任务。

4 结语

综上所述，搜救机器人与互联网智能技术的融合，可提升搜救机器人运行与控制的智能化、自动化已以及高效化，进而显著提升搜救任务开展的高效性与精准性，在保障搜救任务顺利开展的同时，保障搜救人员的人身安全。所以，需加大对互联网智能技术与搜救机器人结合的研究力度，通过对智能搜救机器人的不断研发与创新，为搜救任务的开展提供安全保障。