机器人来救援 [赞助文章]

很难想象一个人冲进着火的建筑物而不是逃离它需要多大的勇气。但在不久的将来，灾难和紧急情况下的急救人员可能甚至不知道什么是勇敢。相反，他们将成为没有感情的机器人，只为完成手头的任务而存在，帮助警察、消防员和国土安全人员更好地保护人民和拯救生命。

虽然自 20 世纪 50 年代末以来，现代机器人领域受益于许多创新浪潮，但最近十年才是它的复兴。人类开发机器人的最大努力可能始于 9/11 恐怖袭击发生后的几天，当时，在纽约世贸中心废墟，急救人员开始搜寻幸存者之前，鞋盒大小的“PackBots”被用在了确保瓦砾堆的稳定性上，当时，iRobot 公司（以其半自动 Roomba 吸尘器而闻名）制造了鞋盒大小的“PackBots”。

此后不久，机器人随美国军队被部署到中东和阿富汗，无人地面车辆 (UGV) 被用来拆除和引爆简易爆炸装置 (IED)。无人地面车辆经常发挥关键作用的一个令人印象深刻的例子是 HD-1 机器人（由 Northrop Grumman 的子公司 Remotec 制造），它出现在 2008 年奥斯卡获奖影片《拆弹部队》的开场片段中，帮助地面部队引爆 IED。

到目前为止，美国陆军已从私营公司购买了 7,000 多台此类机器人，其中很大一部分已部署到伊拉克和阿富汗。据《华尔街日报》报道，至少有 750 台因炸弹爆炸或在战斗中损失而失去作用，无疑挽救了数千人的生命。

从战区到我们的家乡，机器人都在为我们提供帮助
随着伊拉克和阿富汗战争的结束，许多机器人研究人员、开发人员和制造商的注意力都转向远离前线的应急响应，以保护美国人民。反恐拆弹小组是一个明显的客户群，因为这些机器中的许多都是为爆炸物处理 (EOD) 而设计的。Remotec 公司的销售和客户支持总监 Mark Kauchak 表示，美国 90% 的拆弹小组都在使用 Remotec 公司的 Andros 机器人，这种机器人可以爬楼梯，可以配备多种工具。

很多不同类型的机器人都可以帮助引爆或拆除炸弹。通常，它们都是远程控制的，配备多个摄像头和带有抓手的手臂式装置，用于举起和操纵爆炸物。有些型号可以剪断电线，或配备先进的传感器和化学探测器来嗅出化学和生物制剂。Kauchak 说，Remotec 最畅销的机器人 F6B 还可以使用霰弹枪炸开门，还可以使用其他枪支来破坏或引爆炸弹。

机场、边境巡逻队和港口安全人员甚至使用炸弹探测机器人来挫败国内恐怖威胁。例如，波士顿地区一家名为 Black-I Robotics 的公司制造了 LandShark Series D，这是一种可移动的机器人平台，由重型汽车电池和电动混合动力马达驱动，可以轻松配备一系列定制的机器人功能，如声纳、扫雷和爆炸物探测。洛根国际机场的马萨诸塞州警察炸弹小组目前使用一台这样的装置来筛查爆炸物。该公司的创始人 Brian Hart 在他的儿子陆军一等兵 John Hart 20 岁时在伊拉克遭遇伏击身亡后，受到了启发，制造了这种设备。总部位于德国奥斯特菲尔登的 Telerob 也专门生产用于销毁或拆除炸弹的机器人。

这类机器人还可以在危险情况下充当眼睛和耳朵，帮助寻找恐怖袭击或自然灾害的幸存者。马萨诸塞州莱克星顿 WinterGreen Research 总裁 Susan Eustis 表示：“几乎任何你能想到的紧急情况都可以在机器人的帮助下得到改善。”她的公司对急救机器人的市场研究表明，这类机器人的市场规模可能会从 2011 年的 4.404 亿美元增长三倍以上，到 2018 年将达到 16 亿美元。

半自动救援机器人正在增强急救服务
2011 年 3 月，大地震和海啸导致日本福岛第一核电站的反应堆瘫痪，iRobot Packbots 抵御致命的辐射，成功进入反应堆建筑物，并“对受损反应堆内部进行首次观察，绘制辐射水平图，并协助清理工作”，iRobot 北美机器人产品总监汤姆菲尔普斯说。

英国、德国、日本和韩国的公司也制造了类似的机器人，用于在这种危急情况下的急救人员。其中包括总部位于英国法恩伯勒的 QinetiQ 公司，该公司制造用于处理危险品和搜救的机器人，以及在 9/11 事件后帮助在世贸中心废墟中搜寻废墟的 Talon 系列机器人。日本制造的机器人最初未能在福岛第一核电站提供帮助，因为它们易受辐射。但一种名为 Quince 的毛毛虫形状的耐辐射机器人（由日本千叶工业大学的科学家开发）配备了摄像头、温度计、湿度计和集尘器，并最终在那里执行了多项任务。

救援机器人越来越多地能够自主操作，而无需人类直接控制。卡内基梅隆大学和佐治亚理工学院等机构的研究人员正在努力制造能够相互通信并决定如何最好地探索和集中精力的机器人。这些机器人已经可以使用激光绘制建筑物内部的地图，而无需任何人工输入。这种能力在发生火灾时非常有用，例如，地面信息可以让消防员更好地了解如何最好地扑灭大火。

韩国消防员已开始试验 Hoya 消防机器人，该机器人可探测着火的建筑物内搜寻人员、测量气体浓度和空气温度，并将数据传回给操作员，同时可承受高达 320˚ F 的温度。（Hoya 足够坚固，可以提供宝贵的侦察信息，而不会危及消防员的安全，但在典型结构性火灾的 400˚-800˚ F 直接温度下无法继续运行。）同样，总部位于缅因州沃特伯勒的 Howe and Howe Technologies 制造了一款名为 Thermite 的遥控机器人，它可以通过多向喷嘴每分钟向火焰喷射高达 600 加仑的水来灭火，这大约是消防车传统“交叉铺设”水带所喷水量的三倍。

Remotec 最新的 UGV Titus 具有多种半自动功能，例如无需持续指令即可爬楼梯。而 iRobot 的几款产品（例如 5 磅重的 FirstLook）重量轻到可以扔进狭窄或无法进入的区域，并且如果与人类失去联系，它们可以原地翻转以自行恢复原状并返回被扔出的位置。

无论是陆地、水下还是空中，机器人都可以伸出援助之手
自主性可以发挥强大的作用，但它也有局限性。“很多人认为你可以打开机器人，它就会自己做事，”考查克说。如果你想让它清洁地毯，那就没问题，但如果你想让它拆除炸弹或干掉坏人，那就不行了。“当我们处理爆炸物或人质劫持事件时，你不想把人类排除在外。”

另一个研究领域是将人类与急救机器人联系起来。代顿大学研究员 Vijayan Asari 正在开发一种计算机系统，该系统使用一个带摄像头的小型机器人来识别人们的面部，并根据预设的数据库确定他们是朋友还是敌人。然后，它会分析面部特征和手势，以评估该人是否感到痛苦，最终目标是将受伤的士兵或幸存者送往最近的医疗机构。不过，Asari 表示，同样的机器人可以进行修改，以评估一个人的行为并确定他们的身份。“这种应用可以扩展到任何紧急环境，我们可以派机器人进去自动寻找人员。”

大多数急救机器人都是地面机器人，但有些机器人实际上可以飞行。全国多个警察局已经在人质劫持和其他紧急情况下使用无人机。WinterGreen Research 的 Eustis 表示，执法部门和国土安全部门可能会越来越多地使用这些所谓的无人机。

2012 年 2 月，国会颁布了一项法律，为全国宽带网络（急救人员网络管理局，简称 FirstNet）提供资金，该网络将帮助警察、消防员、急救医务人员和其他人员在灾难期间简化通信，并在更高、更安全的水平上执行工作。Eustis 表示，该网络“可用于与紧急情况下使用的机器人进行通信”，应该有助于鼓励这一细分市场的发展。

“我们预计到 2015 年，25% 的急救队将全面采用机器人，”她说。她表示，美国目前已有大约 300 个急救队在一定程度上使用了机器人，其中既包括纽约和洛杉矶等大城市的急救队，也包括俄亥俄州阿克伦等小城镇的急救队。

一场选拔最佳急救机器人的比赛
今年 12 月，对许多机器人开发者来说，一个重要的时刻即将到来。美国国防高级研究与规划局 (DARPA) 将举办两场机器人挑战赛中的首场，以选出最有能力的地面急救机器人。参赛机器人的评判标准包括它们如何驾驶和下车、如何穿过一堆瓦砾、如何从门口搬开石头、如何爬上梯子以及如何冲破石墙找到并关闭漏水的阀门。获胜者将获得 200 万美元奖金。

这项全球竞赛于 2012 年开始，2014 年底结束，参赛机器人来自各行各业，包括公司、大学和政府。大多数参赛机器人都具有人形，有两条腿和两条胳膊，这种设计很合理，可以在人类创造的空间中执行类似人类的功能。但并非所有参赛机器人都如此。NASA 喷气推进实验室的科学家制造了一款四足机器人，名为 RoboSimian，它融合了海星的径向对称性和巨型昆虫的美学外形。

美国宇航局的科学家们曾制造了三台成功在火星上行驶和钻探的机器人，他们积累了丰富的专业知识，可能很难被击败。但无论谁赢了，机器人都已经通过爬升和行驶成为急救人员的主要工具，而且它们的使用无疑会增长。“我们对此有积极的预测，”尤斯蒂斯说。“这才刚刚开始。”

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个人简介
道格拉斯·梅恩为 Livescience.com 撰写科学和相关主题的文章。他为《纽约时报绿色博客》 、 《大众机械》和《发现杂志》等撰写了各种各样的主题文章。他获得了纽约大学新闻学硕士学位，并在圣路易斯华盛顿大学学习生物学和英国文学。他住在纽约市。

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