蛇形機(jī)器人：應(yīng)急情況下人機(jī)合作的利器

蛇形機(jī)器人受到蛇類靈活行動能力的啟發(fā)，被廣泛用于探索地震區(qū)域、進(jìn)行石油和天然氣行業(yè)的檢查、消防行動以及搜救活動。

介紹SNAKE COBOT

在緊急情況下，蛇形機(jī)器人可以配備傳感器和專用設(shè)備。但它們的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于此。與其將蛇形機(jī)器人視為工具或移動傳感器載體，不如將其視為團(tuán)隊(duì)成員，尤其是在不可預(yù)測的環(huán)境中，如災(zāi)區(qū)和緊急情況下。

協(xié)作機(jī)器人，簡稱cobot，代表了人機(jī)團(tuán)隊(duì)（HRT，Human-Robot Teaming）的思想。這意味著人類和機(jī)器人要聯(lián)合起來處理各自無法完成的任務(wù)。當(dāng)考慮這種模式時(shí)，工作步驟是同時(shí)的，工作空間是共享的，工作任務(wù)是相互依賴的，身體接觸是可能的。這代表著傳統(tǒng)機(jī)器人的根本轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)機(jī)器人既不與人類共享空間，也不與人類分享力量。

蛇形機(jī)器人可以集成增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、數(shù)字孿生和人工智能等技術(shù)，以促進(jìn)更有效的控制和驅(qū)動。

SNAKE COBOT如何在世界上航行

當(dāng)蛇機(jī)器人通過推靠墻壁或其他外部物體（除平坦地面外的任何物體）在雜亂的環(huán)境中移動時(shí)，我們稱之為障礙物輔助移動（OAL，obstacle-aided locomotion）。

但繪制和感知世界的能力至關(guān)重要。當(dāng)機(jī)器人使用感知系統(tǒng)來利用其周圍的操作空間時(shí)，我們稱之為感知驅(qū)動的避障運(yùn)動（POAL，perception-driven, obstacle-avoidance locomotion）。

實(shí)現(xiàn)POAL需要準(zhǔn)確識別潛在的推動點(diǎn)，并準(zhǔn)確施加移動機(jī)器人所需的力。用傳統(tǒng)的剛性驅(qū)動機(jī)器人來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)要求極高，因?yàn)樗鼈儾粔蜢`活。

其中一種被稱為Serpens的蛇形cobot被設(shè)計(jì)成具有成本效益、開源和高度靈活性。它使用一種名為“串聯(lián)彈性致動器（series elastic actuator）”的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)POAL，這在以前剛性機(jī)器人中是具有挑戰(zhàn)性的。

如何使用SNAKE COBOT

在地震、事故、雪崩或爆炸之后，蛇形機(jī)器人可以與人類同行合作，增加營救人員的可能性。

蛇形機(jī)器人能夠在充滿障礙的環(huán)境中自如移動，與人類合作增加了營救被困者的可能性。它們可以為被困人員提供急救物資或藥品，在與被困者或第一響應(yīng)人員之間建立信任方面，蛇形機(jī)器人通過觸覺反饋系統(tǒng)起到關(guān)鍵作用。

人們對蛇的反應(yīng)

蛇形機(jī)器人制造商面臨的一個(gè)問題是，獲救的人是否想面對蛇形的東西。許多研究已經(jīng)研究了人類如何看待機(jī)器人并對其做出反應(yīng)，以及機(jī)器人應(yīng)該如何與人互動。現(xiàn)有的技術(shù)可以評估人們在特定情況下的行為。蛇與人類互動的方式必須考慮幾個(gè)因素。研究蛇形機(jī)器人如何接近一個(gè)人并通過非語言線索傳達(dá)其意圖是至關(guān)重要的。在緊急情況下，與嚴(yán)重依賴語言或言語的交流或其他形式的交流相比，非語言暗示可能更合適，壓力更小。這些非語言提示可以通過不同的機(jī)器人步態(tài)或通過使用涉及聽覺、視覺和觸覺刺激的多模式反饋系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。特別是，蛇形機(jī)器人可以通過使用觸覺（如壓力、振動或紋理）來傳遞關(guān)鍵的觸覺信息，以改善機(jī)器人與潛在受害者之間或機(jī)器人與第一反應(yīng)者之間的溝通和理解。這種觸覺反饋可以幫助蛇形機(jī)器人和人們建立信任，提供指導(dǎo)，并在關(guān)鍵情況下促進(jìn)成功的HRT。它們的出現(xiàn)在災(zāi)難現(xiàn)場有望為人類帶來更多生存希望。IEEE學(xué)會高級會員Filippo Sanfilippo指出：“蛇形機(jī)器人的出現(xiàn)在災(zāi)難現(xiàn)場有望為人類帶來更多生存希望?！?/p>

審核編輯：劉清