高卿光 李嘉 李洪齊

摘 要：仿生救援偵察機(jī)器人是基于WiFi探測生命體征的全新的應(yīng)用于災(zāi)后探測生命體征以及軍事偵察領(lǐng)域的一種仿生機(jī)器人。在自然災(zāi)害多發(fā)的今天，特別是地震后，救援人員無法第一時間進(jìn)入到災(zāi)區(qū)進(jìn)而掌握災(zāi)區(qū)情況，導(dǎo)致了浪費了許多寶貴的救援時間。而基于WiFi探測生命體征的仿生救援偵察機(jī)器人可以憑借其靈活的運動先于救援人員進(jìn)入災(zāi)區(qū)進(jìn)行信息的采集以及以及對受災(zāi)人員進(jìn)行生命探測，大大的提高了救援效率。本文將對仿生救援偵察機(jī)器人的背景進(jìn)行簡單介紹，并將對其組成原理和市場應(yīng)用進(jìn)行進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：仿生救援機(jī)器人；WiFi探測生命體征；組成原理和市場應(yīng)用；

1 仿生救援偵察機(jī)器人的背景及意義：

近些年，戰(zhàn)爭、恐怖襲擊等突發(fā)事件，地震、海嘯等自然災(zāi)害及潛在的核、化、生和爆炸物等嚴(yán)重威脅著人類的生命與財產(chǎn)安全。各種災(zāi)難發(fā)生次數(shù)增多的同時，其嚴(yán)重性、多樣性和復(fù)雜度也逐漸增加。災(zāi)難發(fā)生后的72h為黃金搶救時間，但受災(zāi)難現(xiàn)場的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的影響，救援人員難以快速、高效、安全地進(jìn)行工作，且救援任務(wù)逐漸超出了救援人員的能力范圍，因此，救援機(jī)器人已經(jīng)成為一個重要的發(fā)展方向。在救援機(jī)器人研究領(lǐng)域，最近有加州大學(xué)伯克利分校研究的蟑螂救援機(jī)器人，蟑螂擁有著較小的身軀，可以較靈活的在災(zāi)后搜救工作中發(fā)揮良好的作用。早在上個世紀(jì)日本就從仿生學(xué)的角度研制出了一款蛇形仿生機(jī)器人，該仿生機(jī)器人可以實現(xiàn)三維的空間運動，每一節(jié)都安裝有一對被動輪，可以改變機(jī)器人的運動縱橫摩擦系數(shù)比也可以保護(hù)蛇形身軀。國內(nèi)的高校也相繼的進(jìn)行仿生救援機(jī)器人的研究。沈陽自動化研究所就研制了一款蛇形仿生機(jī)器人。該機(jī)器人被廣泛的應(yīng)用于救援以及偵察領(lǐng)域，大大的提高了救援效率！

解放勞動力，將危險的任務(wù)交給機(jī)器人來承擔(dān)必將成為以后科技發(fā)展的大勢所在，因此機(jī)器人的研究只會越來越熱門！而WiFi探測生命體征也是機(jī)器人研究中的一項重要技術(shù)，機(jī)器人可以做為載體來進(jìn)行生命的探測！該項技術(shù)最早是由麻省理工學(xué)院提出的。其開發(fā)了一種全新系統(tǒng)Wi-Vi，利用WiFi信號追蹤人體。因此我們所設(shè)計的機(jī)器人正是在這一技術(shù)的基礎(chǔ)上研制出來的。

我們設(shè)計研究的仿生救援偵察機(jī)器人汲取了現(xiàn)有的機(jī)器人的優(yōu)點。該機(jī)器人不僅能夠自主運動，還可以由自身搭載的Wi-Vi系統(tǒng)進(jìn)行生命體征的探測，由通訊模塊傳輸給后方的救援人員，使得救援以及偵察任務(wù)順利完成！

2設(shè)計方案：

Wi-Vi系統(tǒng)是由MIT的計算機(jī)科學(xué)以及人工智能研究室所發(fā)明的，利用低功率的WiFi信號，其穿過墻壁，監(jiān)測到信號返回的時長，根據(jù)這種反射信號的變化狀況，可監(jiān)測周圍的心跳的跳動，從而確定生命體征的存在。該技術(shù)尚屬于比較新穎的技術(shù)。但是，根據(jù)測驗利用該技術(shù)可以同時探測4—5人的心率并且準(zhǔn)確率達(dá)到99%。相比于雷達(dá)和聲納等現(xiàn)有“透視”技術(shù)，Wi-Vi系統(tǒng)“不僅成本低，而且無障礙，用戶自助跟蹤身體特征變得門檻很低。另外，由于WiFi頻段是免費開放的，因此選擇WiFi是一種智慧的選擇。對于WiFi在通墻壁時會出現(xiàn)信號衰減的情況，保證發(fā)射功率足夠大就可以避免信號的大幅度衰減。在電子部分還裝有微型攝像頭，機(jī)器人可以根據(jù)攝像頭反饋來的路況信息進(jìn)行自主判斷規(guī)劃路徑。上面還搭載有通訊模塊，在機(jī)器人探測到生命信息以及地質(zhì)信息時便實時的反饋給后臺，后臺人員便可以根據(jù)反饋來的信息制定相應(yīng)的對策！該技術(shù)還可以應(yīng)用到城市反恐，手勢控制開關(guān)以及老人活動量的測量等方面。

由于計算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，WiFi技術(shù)的應(yīng)用肯定會越來越廣泛！逐漸的滲透到了我們的生活當(dāng)中。

仿生機(jī)器人的移動機(jī)構(gòu)有許多方式， 比較常見的有輪式、腿式、輪腿復(fù)合式。輪式較簡單，運動速度快，控制簡單。但是，避障能力稍差。

受到C字形彈跳器的啟發(fā)。該機(jī)器人的運動機(jī)構(gòu)是采用半月形狀的輪子進(jìn)行在地面上爬行以及滾動。

該機(jī)器人在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面有六個輪子由三組電機(jī)共同驅(qū)動，一個電機(jī)同時驅(qū)動兩側(cè)相對的輪子。三組電機(jī)是相互獨立的，不互相干擾。運動方式存在兩種模式：1、遇到障礙物時，六個輪子同步運動，這樣，獨特的C形輪便利用其獨特的優(yōu)勢越過障礙物2、在平坦路面上，通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速使得三組電機(jī)的轉(zhuǎn)速不相同，利用三角步態(tài)原理使三組輪子不同步的運動始終能夠向前滾動，提高其運動速度！

由于采用的是C形輪，因此該輪子還可以在水中作為螺旋槳使得機(jī)器人向前推進(jìn)，實現(xiàn)在水中的運動。大大的提高了其適應(yīng)能力！

3市場應(yīng)用：

3.1災(zāi)后救援：

近些年，地震嚴(yán)重威脅著人類的生命與財產(chǎn)安全。災(zāi)難發(fā)生后的72h為黃金搶救時間，受到環(huán)境的影響，救援人員難以快速、高效、安全地到達(dá)救援地點。進(jìn)行工作，且救援任務(wù)逐漸超出了救援人員的能力范圍，因此，救援機(jī)器人肯定會逐步的在災(zāi)后救援領(lǐng)域占著較大的比重！

3.2城市反恐：

在城市反恐中，該機(jī)器人可隱藏的接近恐怖分子，將探測得到的信息傳輸給后方人員，為制定救援方案提供依據(jù)！

參考文獻(xiàn)：

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