越障高手——蛇形搜救机器人

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蛇形搜救机器人

超强大规模地震灾害后，在倒塌建筑物内快速定位被困人员位置是一个大难题。为解决这一问题，科研团队研发了一种即使遇到瓦砾等障碍物，也能抬头跨越的新型蛇形机器人。该机器人可通过喷射空气抬高配备摄像头的前端部分，穿越较高障碍物在废墟内部展开搜索。

传统的主动式瞄准摄像头很难跨越较高障碍物或穿过狭窄间隙，发现瓦砾下的被困人员。蛇形搜救机器人可以通过空气喷射浮起获得高视点，宽广地眺望瓦砾内部。救援人员可以通过顶部摄像头拍摄并回传的画面，快速发现被困人员并确定具体位置，展开营救。

一、蛇形机器人结构特征

蛇形机器人全长约8米，直径约5厘米，使用柔软材料制成软管状，重约3公斤。由振动马达轻轻振动覆盖表面的尼龙纤毛驱动前进。另外，装有可观察狭窄空间环境的摄像机（能动瞄准镜摄像机）的前端可向下后方喷射空气，最大可跨越20厘米的台阶。

尼龙纤毛驱动制动器通过振动马达获得前进方向的驱动力，该结构的优点是可以在不破坏机器人灵活性的情况下，稳稳地侵入狭小地区。空气喷射上浮机构通过控制喷射方向的主动喷嘴，产生上浮、推进、控制方向的力。通过空气喷射垂直方向的力，帮助机器人跨越台阶；左右切换空气喷射方向以及向前端施加横向力，可帮助控制机器人方向；前端浮力切换方向，可帮助机器人环顾四周，全面了解瓦砾下的情况。蛇形机器人结构特点有很大的优势，有望扩大灾害发生时的搜索范围。

二、蛇形机器人技术特点

1、方向控制自如

该机器人通过喷嘴围绕机器人长轴旋转，实现了喷射方向的控制。通过这一机构，机器人可以左右改变空气的喷射方向，抬头后还可以左右摇摆。为了测试方向切换能力，研究团队还进行了顶部90度方向变化实验，结果表明：使用空气喷射嘴后，转换方向仅需1.6秒。

2、驱动性能加强

蛇形机器人前端装有空气喷嘴，根部采用压缩机输送压缩空气。根据流体力学原理，得到喷嘴出口处最大喷射力。因此，机器人台阶跨越能力也得到了极大提升，测试表明，在不施加外力的情况下，最大可跨越20厘米的台阶。

3、稳定性良好

为了使前端稳定地抬起，需要根据姿势控制喷射方向。如果前端的空气喷射方向相对于机器人固定的话，随着喷射力的增大前端会向后翘起。研究团队设计了一种使空气喷射方向相对于重力方向恒定的机构，并通过数理模型确认了其可行性。测试结果表明，蛇形机器人的前端既可以稳定地上抬前进，也可以轻松跨越瓦砾，大大缩短了搜救时间，扩大了搜救范围。

三、蛇形机器人应用情况

目前，蛇形机器人已在国外灾害现场搜救中取得了骄人的成绩。下一步，研究团队将在该机器人上整合各种感官能力，致力于通过语音探测发现被困人员。未来，该机器人不仅可以在灾害领域得到广泛的应用，还可以在基础设施和工厂设备检查等工业领域发挥作用。

原标题：《越障高手——蛇形搜救机器人》

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