【机器人新战场】机器人图片

　　尽管科学技术迅猛发展，人类已可上九天揽月，下五洋捉鳖，在千万千米之外的茫茫太空自由行走，但是在灾难突然降临时，我们仍要靠艰苦的人工劳力和传统的方法与死神作斗争。人类在几千年来同自然灾害的斗争中，期望能有“超人”的力量来帮助度过难关，于是生发出许多关于“超人”、“机器人”的神话故事，直到20世纪出现电子计算机和人工智能以后，真正的机器人才走上历史舞台。它一问世就展现了强大的生命力，被誉为“钢铁勇士”、“智能骑士”、“无所不能的3D斗士”。什么叫3D斗士？这3D是英语中3个形容词Dangerous、Dirty和Delicate的第一个字母，意思是“危险的”、“肮脏的”、“精细的”。凡是对人有危及生命安全的、艰难困苦的活儿，从此可以让机器人去替代。事实上几十年来形形色色的机器人已在人类生活的各个领域大显身手、大放异彩，而且还将随着时间的推移更将展示它无穷的威力，在抵抗自然灾害的斗争中发挥重要作用。
　　
　　
　　
　　
　　排除万难勇闯荒岛查灾情
　　
　　当今世界处于信息时代，人们的任何活动都离不开信息，特别是重大灾难突然降临时，及时掌握灾区情况对于指挥部署抗震救灾有极其重要的意义，然而大地震造成的大破坏常使灾区陷入与世隔绝的孤岛境地。1976年唐山大地震时，北京、天津都有强烈震感，就是不知道哪里发生了地震。偌大的唐山市转眼之间成了废墟，被困在废墟下的市民痛苦万分无法获救。幸亏一位矿工九死一生，爬出死人堆后钻进一辆小车，克服重重困难把车一直开到北京中南海，才使中央了解灾情后调动部队开赴灾区。而有的记者接受采访任务后还不知道灾区在哪里。此次汶川地震情况有了很大改善，地震局很快测定汶川震灾中心。温家宝总理在第一时间飞临现场指挥救灾，得到全世界赞誉。各种先进的高科技装备也纷纷上阵亮相。然而由于灾区地处崇山峻岭，加上十分恶劣的气候条件，很难获得清晰的地面图像。陆航多次出动直升机探测也无法降落。这时如果有大批侦察机器人来到灾区，将能发挥重要作用。
　　侦察机器人是各种无人平台中出现较早的一种。第二次大战中德国就曾用一种超小型无人驾驶履带车对危险地段进行侦察，车上装有声响探测装置或照相机，操作手藏在安全地点对它进行遥控。机器人进入目标区后按照接收到的指令，搜索敌人各种不同类型的音响信号，传递给操作手或控制中心。通过对信号频率、强度的分析，可测定敌方坦克、车辆等的部署情况，还可用照相机拍下战场实况。
　　对抗震救灾使用的侦察机器人有着特殊的要求。它要有极强的越野通行能力，能在瓦砾废墟堆和泥石流沼泽山地中行走。为此要有较强的动力装置，重心低矮、贴地而行，并有较宽的履带或多足步行机构，以便于克服行走中可能遇到的各种障碍。大地震过后常有多次余震，它要能适应余震不断的情况随时调整自己的行动，或者暂时停止行走，或者快速通过某一障碍区，到达目的地后展开侦察、探测，各种仪器开始工作。为能增大探测范围，一些器材安置在伸缩式支架上。支架平时收缩在车体内，使用时可升高6～10米。先由GPS全球定位系统测定机器人所在位置，并与指挥中心保持联系。地震传感器可测出微弱的余震变化情况，根据信号强度变化，判定是否即将发生又一次地震，及时发了音频报警信号，使救援人员随时作好应变准备。彩色电视摄像机采用广角镜头，可对宽阔的范围进行拍摄。像增强观察仪可对夜间极微弱的自然光放大1万倍以上，便于在夜晚和不良能见度条件下进行观察，远红外夜视仪不但可24小时全天侯工作，而且可对树叶遮蔽下的人体、车辆等发热物体进行观察和拍照。各种不同传感器、探测器收集到的信息送到指挥中心，经过处理、分析后即可获得有关灾区的详细情况，最后制定科学的救灾计划。
　　
　　不畏艰险打通生命道路
　　
　　汶川大地震是中华人民共和国成立以来受灾面积最大、灾难最严重的一次。汶川、映秀、北川等许多灾区成为“生命孤岛”。有一支部队经过10个多小时异常艰难的强行军赶到这里，并且运来一批挖掘机、推土机、工程车，决心不惜一切代价打通道路。可是到达现场一看，情况比想象的要困难得多：原本十分狭窄的羊肠小道全部被山石掩埋，山上不断有巨石飞坠，另一侧便是深谷急流，根本无法展开作业。只得由1名战士操作机器，另一些战士密切注视山坡震情，见有泥石流滑坡马上报警。期间，工程车被石块砸得满身凹坑，战士险些被砸成重伤。我们英勇的战士是在用无限的忠诚、用热血和生命来打通生命之路！其实，此时如果有一支“劳役”型机器人部队从事这类艰苦、劳累而又危险的工作就好了。“劳役”型机器人又叫“钢领工人”。它主要从事单调而艰苦的重体力劳动。在工业战线上各种“钢领工人”已经工作了几十年。
　　抗震救灾用的机器人要有很强的抗震能力，能在余震不断的情况下稳定地工作。它应采用大型履带式车体结构，可在崎岖不平的山石泥沼环境中工作。操作手根据现场具体情况，设置电脑工作程序，在安全的地方操纵机器人作业。巨大的机械臂可以自由地向不同方向活动，抓取或挖掘泥石等物体。机械臂的端部装有若干压力测试传感器，接触到物体举升之前，测出需要加力的情况和运动量等数据，以最佳状态进行精确地工作，将物体搬移到指定位置，并根据工作进度逐步向前推进。在较开阔的地段，可由几名机器人同时按照程序开展作业，在较短时间清理出较大面积。在狭窄地面，可由1名机器人挖掘沙石，同另1名机器人将掘出的沙石搬运到别外，或用吊斗机器人将大块预制板吊走。1名操作手操纵1名机器人工作，也可同时操纵1组或几组机器人工作，可大大节省人力，减少生命危险，提高工作效率。在研制这类机器人时，可以根据全新设计方案试制创新型机器人，也可利用现有的挖掘机、堆土机、工程车加以改造，以减少费用、缩短制造时间。
　　
　　仿生蜈蚣钻进废墟探究竟
　　
　　此次地震中我们也看到了不少高科技装备。二炮的1台勘测机器人能测出位移1毫米的山坡滑动。如果位移速度加快，预示一场新的强余震或坍塌即将来临，立即报警撤移救灾人员。海峡两岸的救援队都使用了一种生命探测仪，这是美国麻省理工学院的席思博士于2005年才研制成功的新型安全救生系统，他将雷达超宽频技术用于生命活体搜索，颇引起人们的注意，探测仪采用了宇宙飞行系统的火星探测器的特种雷达天线，能十分敏锐的探测到极其微弱的物体运动。使用时雷达天线不断发出信号对某一空间范围进行扫描，这种信号能够穿过钢筋水泥预制件或树木等各种不同障碍物，如遇到有生命的活动，它的反射信号会发生差异。研究这些信号的差异可大致判别蒙难人体的生存状况，如他的心脏跳动、呼吸频率等等。这种仪器最远能探测到500米距离的目标，但由于楼房坍塌后大量预制板等障碍物堆积严重也会影响探测效率。有时明知大堆废墟下掩压着学生或村民，甚至救援部队已派来工程车辆，可是由于不知道坍塌的楼房和预制板处于怎么样的支撑状况，缝隙狭窄，眼看不见，手摸不着，救援工作很难开展。这时如果有一些超小型机器人、微型机器人能从缝隙中钻进废墟底下查看情况，找出有利位置开展救援，可以大大提高安全系数和工作效率。
　　发展微型机器人是目前机器人技术研究的一个重要方向。由于国际上恐怖分子活动十分猖獗，这些恐怖活动大多发生在城市中，有的利用车辆、人体藏匿炸弹等爆炸物，对重要目标实施自杀式袭击；有的在构造复杂的楼房中劫持人质负隅顽抗。要能制止这些活动，首先要有准确的情报，要能了解这些隐蔽的犄角旮旯的结构特点，需要用体积小巧的、机动灵活的机器人进行先期侦察。纳米技术、微电脑技术、微电机技术为微型机器人的发展提供了基础。日本东京技术研究所研制的一种爬行式机器人，它的躯体由20节短柱体连接而成，各个关节之间装有球窝状连接件，每个关节上都有1个方向驱动机构。采取这种结构后使它能像蜈蚣或蛇一样穿行于狭窄洞隙或障碍物之间，钻进洞穴中、门缝下、缝隙里进行隐蔽搜索和侦察。它通过前端灵活自如的传感器摄取目标图像，并将相关信息发送到地面指挥中心。也可携带炸药潜入敌人阵地要害部位，引爆炸药予以摧毁。中国国防科技大学对军用机器人进行了广泛、深入的研究，几年前制成一种“蛇”形机器人，它的各个关节之间可以自由移动，可以钻入狭窄的缝隙中进行活动。这类机器人如能投入救灾行动，钻入人无法涉足的瓦砾废墟底下，拍下内部堆压情况和灾民受困情况，并将图像传送给地面操作人员，显然对于营救工作有极大帮助。
　　美国还在研究应用纳米技术试制多种“昆虫”型机器人。美国国防高级研究设计局研究的一种“蜻蜓”式飞行机器人，长约155毫米，能在低空飞行16千米，在坍塌的废墟中探测情况，寻找遇难人员，检测有毒化学气体等等。“蜘蛛”式机器人外形扁平，有8条细腿，可从极细微的缝隙钻进建筑物内，接近目标后实施探测或攻击。利用这类机器人对废墟堆底下进行观察，对人力无法触及的障碍物实施微型定向爆破，炸出缺口后由救援人员营救被困伤员，可显著提高效率，减少人员伤亡。据称美国要在5～10年内部署一支这样的“昆虫”部队。但最终能否成为事实，人们将刮目以待。
　　除了这些应用之外，机器人战士在抗震救灾之中还有很多用途，包括水下救援、堪察，疏通江河，以及伤员救治等。我们预计在不远的将来就会有各种各样的无人车辆和各种类型的机器人被研制出来，服务于各种抗震救灾乃至社会生活的各个领域。