日本開發出新型災害救援機器人：有哪些關鍵技術？

導讀

災害搜救，一直是無人機和機器人一個重要應用領域。日本是一個具有先進機器人技術，同時也是地震海嘯災害頻發的國家，最近，大阪大學、神戶大學、東北大學、東京大學和東京工業大學的研究人員開發了一種用於災害搜救的建築機器人，相對於傳統的建築機械，它可以徹底地提高「可操作性」和「移動性」。

建築機器人原型（圖片來源於：大阪大學）

外觀：

草圖：

建築機器人的概念草圖（圖片來源於：大阪大學）

進行實驗時：

神戶大學的實驗平台上垂直推動實驗的快照（圖片來源於：大阪大學）

關鍵技術點剖析

這種災害搜救建築機器人，以及其中使用的關鍵技術，旨在解決傳統建築機械在災害環境中遇到的各種挑戰。以下，我們談談該機器人幾項具有代表性的基本技術：

微調位置和速度，控制高速氣缸的壓力，以達到目標值，快速穩定地控制大慣性機器。

評估每個液壓缸的油壓，從而衡量多自由度 (DOF)液壓傳動機器人的外部負載。為了遙控搜救機器人，評估力度，用於力度控制或者力度反饋。

使用新型液壓控制系統的機器人手臂機器人的動態響應示意圖（圖片來源於：大阪大學）

通過機器人末梢執行器上安裝的力度感測器，測量高頻振動，向操作員反饋觸覺振動。

動力反饋系統（圖片來源於：大阪大學）

使用振動的觸覺信息傳輸系統示例（圖片來源於：大阪大學）

通過多旋翼飛行器（無人機），飛達操作員選擇的地點，獲取圖像信息。通過電力線路和功率反饋的停機坪，讓無人機可以長途飛行和精確落地。

被線拴住的無人機（圖片來源於：大阪大學）

無人機上安裝有4個魚眼攝像頭，可實時查看任意地方的俯視圖，評估機器人周圍的環境。

從任意視角獲取的建築機器人的實時可視化結果（圖片來源於：大阪大學）

機器人使用近紅外攝像頭，觀察長波光線。所以，操作員可以操作機器人評估環境，即使在例如霧或者霾的惡劣天氣條件下。

正常的可見攝像頭和長波紅外（LWIR）攝像頭在清晰和有霧環境下的對比。（圖片來源於：大阪大學）

未來展望

同時，研究人員在具有代表性的災害地點，展開了驗證實驗，目前功能在一定程度上得到驗證。除了以上提及的幾種技術，研究小組還正在開發另外幾項有用的主要技術，努力提高技術性能。他們也在開發具有雙旋轉機制和雙手臂的新型機器人，具有更高操作性和地形適應性。

參考資料

【1】http://resou.osaka-u.ac.jp/en/research/2016/20161111_1