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item案例|搜救机器人助力震后救援 又一次被科技进步折服

2021-02-24
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地震发生后,救援队通常会用搜救犬来确定坍塌处下面是否有被困人员,并确定其具体位置。搜救过程存在风险,因为他们不确定检查的地点是否还会继续发生坍塌。


为此,苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的学生发起了一个项目,旨在开发一种搜救机器人,为震后救援工作提供支持。这种机器人采用特殊的运动技术,可以像蛇一样在瓦砾中蜿蜒前行,因此取名为“RoBoa”。


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震后地况复杂,机器人能前进吗

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RoBoa 是苏黎世联邦理工学院自动驾驶系统实验室(Autonomous Systems Lab)的重点项目, 由 Roland Siegwart 教授负责管理。这类重点项目通常在学士学位课程结束后开展,其目的是让学生在九个月内开发出一个工作原型。


在开发过程中,学生们会获得宝贵的实践经验。“这让我们获益匪浅,我们可以将书本所学付诸实践,做个真正的工程师。”Yves Haberthür 表示,他是一名机械工程专业的学生,也是 RoBoa 团队的八位成员之一。


借助先进的外翻技术,搜救机器人可以避免产生摩擦,确保在错综复杂的地面移动而不出现任何问题。目前,斯坦福大学已经采用该技术进行研究。


在机器人的涂层尼龙管(直径101毫米)内,有一个“内部机器人”,它由两个气动执行器组成,并与 RoBoa 的另外两部分连接。第一部分是机器人的头部,它配有温度传感器、摄像头、麦克风和扬声器,可以与地震受害者保持沟通。另一部分是固定箱,里面有尼龙管的起始端、电缆、气动管和电子元件。


*大限度

减少摩擦


“当尼龙管内部压力增大时,它会外翻,机器人就随之前进。外翻技术*大的优点在于,它可以*大限度地减少摩擦,因为小供气管是在大尼龙管内部移动的。我们采用的是分散式解决方案,机器人的前部使用小的供气管,而电源和数据则使用以太网电缆。然后,内部机器人会负责分配到各个部分。”Haberthür 解释说。


这种解决方案可以避免机器人卡在碎片中,这一点与上一代机器人Proboscis 截然不同。Proboscis 机器人的运行离不开外部电缆和供气管,因此电缆和供气管要随着机器人的行进路线一路拖行,这导致机器人只能在几米的范围内移动。而 RoBoa 的每一段都由一个执行器和一个带有相关电子元件的阀岛组成,内部机器人的每一段则能弯曲 90 度。


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RoBoa 的矩形固定箱为尼龙管供应压缩空气,整个尼龙管*长可伸展 17 米。由于采用纤细流线型设计,尼龙管甚至可以通过很小的开口。搜救机器人通过一个操纵杆控制,操纵杆还可以让机器人的头部向侧面移动。


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在给这个固定箱(尺寸为 460 x 460 x 500 mm)寻找合适的构建材料时,RoBoa 团队想到了 item 的型材技术。作为框架结构和周围面板的构建材料,item 的型材技术除了质量可靠之外,整体颜值也相当出色。“ item 的同事非常友好,他们很乐意帮助我们。而且,当你通过 item Engineeringtool 创建设计时,item 会根据设计方案提供所有的零部件。



地震机器人

大显身手


在开发这款机器人的过程中,RoBoa 团队与瑞士陆军救援队以及瑞士无人机和机器人中心的官员进行了合作。第一台 RoBoa 原型于 2020 年 7 月亮相,作为瑞士救援队在 Wangen an der Aare 的培训中心举办的年度 ARCHE(危险环境中的高级机器人功能)活动的一部分,该活动展示了机器人在灾难救援中的广泛应用。


在项目介绍之后,要求地震机器人在实际演示中展示其具体功能。它的任务是搜索并定位隐藏在废墟下的一名团队成员,*终,它顺利地通过了测试。目前,RoBoa 团队正在开发第二个更先进的原型。除了供水和一个包括反向运动在内的优化控制系统之外,该原型还计划对供气箱进行修改。第二个 RoBoa 原型将在 2021 年的 ARCHE 活动中亮相。


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地震机器人运行所需的全部组件,都安装在一个固定箱里面,这个固定箱由 item MB 工业铝型材装配系统设计搭建而成。


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