這五種機器人能將你從災(zāi)難中拯救出

2011年3月份大地震引發(fā)的海嘯重創(chuàng)日本福島核電站后，日本政府曾考慮派機器人首先進入核電站進行檢測、評估損失以及進行可能的修復(fù)工作。但是機器人未能完成任務(wù)，最終人類不得不承擔(dān)大部分危險工作。

自那以后，美國國防部下屬的國防高等研究計劃署（DARPA）就致力于打造更強大的機器人。現(xiàn)在，DARPA舉行全球機器人設(shè)計大賽，研發(fā)那些能在核事故、地震以及海嘯等危險情況下執(zhí)行救援任務(wù)的機器人。

這些機器人需要測試開門、打開閥門、連接軟管、使用手頭工具切割嵌板、駕駛汽車、打掃垃圾、爬樓梯等任務(wù)。對于人類來說，這些任務(wù)非常簡單，但對機器人來說卻非常困難。

今年，全球25家最頂級的機器人研發(fā)機構(gòu)將參加于6月5日和6日在美國加州波莫納舉行的模擬救災(zāi)競賽，競奪總額350萬美元的獎金。其中12支隊伍來自美國，其他參賽隊伍包括日本（5支）、歐洲（4支）、韓國（3支）以及中國香港（1支）。

要想取得參加DARPA機器人挑戰(zhàn)賽決賽資格，各隊必須證明他們的機器人可以執(zhí)行緊急切斷開關(guān)、俯臥位站立、行走10米而不倒、跨越障礙以及旋轉(zhuǎn)閥門360度的任務(wù)。冠軍團隊可獲得200萬美元獎金，亞軍和季軍則分別獲得100萬美元和50萬美元獎金。

DARPA希望競賽中涌現(xiàn)出的技術(shù)可以給機器人領(lǐng)域帶來改變，促進機器人在任務(wù)層面的自主發(fā)展，可在災(zāi)區(qū)的危險環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)等。以下是進入決賽的25支參賽隊伍中最令人印象深刻的5大機器人：

1.CHIMP

CHIMP由美國卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)下屬國家機器人工程中心的Tartan救援團隊設(shè)計，體積與人類大小相當(dāng)，擁有四肢。當(dāng)其站立時，身高為157厘米，體重180公斤。CHIMP不屬于步行機器人，而是擁有類似坦克的履帶。當(dāng)需要執(zhí)行操作電動工具、旋轉(zhuǎn)閥門或其他使用手臂的任務(wù)時，CHIMP可以直立起來，通過履帶滾動前進。CHIMP的臂展可達3米，感覺就像猿類。這個團隊由托尼·斯坦茨（Tony Stentz）領(lǐng)導(dǎo)，他是國家機器人工程中心主任、卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)機器人研究所研究教授。

2.Momaro

Momaro是由德國波恩大學(xué)下屬NimbRo救援團隊按照DARPA機器人挑戰(zhàn)賽要求特別設(shè)計的。它是一種半類人機器人，身體上半部安裝在靈活的混合移動基座上。Momaro有4條腿，有導(dǎo)向輪直接驅(qū)動。這可令它在崎嶇不平的地形中全方位移動，也可以調(diào)節(jié)上半身的高度。為了克服更大的障礙物或攀爬樓梯，它的腿可抬起來邁步行進。

Momaro的上半身有兩個成人大小、七自由度的擬人手臂。它還有四個可單獨控制的手指，每個有2個指節(jié)。它的上半身可扭曲延展，以擴大控制空間。Momaro的頭幾乎由傳感器組成，包括可持續(xù)旋轉(zhuǎn)的3D激光掃描儀（可產(chǎn)生球狀視野）、8個全方位視場的彩色照相機、3部全景高清彩色攝像機以及廣角攝像機組成。此外，這個機器人還可以感知關(guān)節(jié)位置和力矩，裝備有慣性測量單元。

3.Walkman

Walkman是意大利技術(shù)學(xué)院與比薩大學(xué)聯(lián)合研發(fā)的類人機器人。Walkman項目獲得歐洲資助，它從2014年開始，歷時4年，目的是研發(fā)災(zāi)難救援類人機器人。Walkman的原型與人類體形差不多，身高1.85米，臂展2米，體重118公斤。Walkman需要內(nèi)置2千瓦時的電池組提供動力，它的身體有高功率電動機驅(qū)動，配有內(nèi)在彈性機制。

Walkman的感知系統(tǒng)包括傳感器、配備立體視覺系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)3D激光掃描儀的頭部模塊。此外，安裝在固定方向的彩色相機也可為其提供更大的視覺覆蓋范圍和操作空間。覆蓋全身的保護軟套可令Walkman承受住下墜影響。

4.Helios

Helios的大部分軟件都是美國麻省理工學(xué)院開發(fā)的，他們還創(chuàng)造出可了解機器人物理極限的工具，允許人類操作者評估未來機器人行為，以驗證其安全性。這套系統(tǒng)的核心部分是逆運動學(xué)引擎（IK），它可計算機器人的關(guān)節(jié)角度以便完成現(xiàn)實目標(biāo)，比如在空中定位機器人的手、保持機器人平衡、避免與其他物體碰撞等。

麻省理工學(xué)院團隊還開發(fā)出新的腳步算法，比如IRIS算法，可以計算凹狀安全區(qū)域的地形。機器人的平衡、行走、動作都可由控制者完成。該團隊還開發(fā)出估算工具，可將機器人關(guān)節(jié)位置傳感器、機載加速度計和陀螺儀以及激光測距儀等方面信息整合，確定機器人的狀態(tài)和精確度，評估可重復(fù)落腳的位置，甚至允許機器人無需與地面進行任何接觸的情況下準(zhǔn)確地跟蹤自己的狀態(tài)。定制的用戶界面可從機器人狀態(tài)評估、激光掃描儀、機載照相機以及力量傳感器等集成信息，向人類操作員詳細(xì)信息。

5.Thormang 2

Thormang 2是韓國Robotis Ltd研發(fā)類人機器人，身高160厘米，體重60公斤。Robotis Ltd曾利用Thormang 1機器人參加DARPA機器人挑戰(zhàn)賽，并根據(jù)其表現(xiàn)建立了新的團隊，與韓國科技大學(xué)和韓國機器人協(xié)會共同研發(fā)機器人。Thormang 2是Thormang 1的升級版，盡管兩者身高體重基本相當(dāng)，但后者更強壯、快速和穩(wěn)定。模塊化是其主要特性。