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地震發生後,救援隊通常會用搜救犬來確定坍塌處下面是否有被困人員,並確定其具體位置。搜救過程存在風險,因為他們不確定檢查的地點是否還會繼續發生坍塌。

為此,蘇黎世聯邦理工學院(ETH Zurich)的學生髮起了一個專案,旨在開發一種搜救機器人,為震後救援工作提供支援。這種機器人採用特殊的運動技術,可以像蛇一樣在瓦礫中蜿蜒前行,因此取名為“RoBoa”。

震後地況複雜,機器人能前進嗎

RoBoa 是蘇黎世聯邦理工學院自動駕駛系統實驗室(Autonomous Systems Lab)的重點專案, 由 Roland Siegwart 教授負責管理。這類重點專案通常在學士學位課程結束後開展,其目的是讓學生在九個月內開發出一個工作原型。

在開發過程中,學生們會獲得寶貴的實踐經驗。“這讓我們獲益匪淺,我們可以將書本所學付諸實踐,做個真正的工程師。”Yves Haberthür 表示,他是一名機械工程專業的學生,也是 RoBoa 團隊的八位成員之一。

藉助先進的外翻技術,搜救機器人可以避免產生摩擦,確保在錯綜複雜的地面移動而不出現任何問題。目前,斯坦福大學已經採用該技術進行研究。

在機器人的塗層尼龍管(直徑101毫米)內,有一個“內部機器人”,它由兩個氣動執行器組成,並與 RoBoa 的另外兩部分連線。第一部分是機器人的頭部,它配有溫度感測器、攝像頭、麥克風和揚聲器,可以與地震受害者保持溝通。另一部分是固定箱,裡面有尼龍管的起始端、電纜、氣動管和電子元件。

最大限度減少摩擦

“當尼龍管內部壓力增大時,它會外翻,機器人就隨之前進。外翻技術最大的優點在於,它可以最大限度地減少摩擦,因為小供氣管是在大尼龍管內部移動的。我們採用的是分散式解決方案,機器人的前部使用小的供氣管,而電源和資料則使用乙太網電纜。然後,內部機器人會負責分配到各個部分。”Haberthür 解釋說。

這種解決方案可以避免機器人卡在碎片中,這一點與上一代機器人Proboscis 截然不同。Proboscis 機器人的執行離不開外部電纜和供氣管,因此電纜和供氣管要隨著機器人的行進路線一路拖行,這導致機器人只能在幾米的範圍內移動。而 RoBoa 的每一段都由一個執行器和一個帶有相關電子元件的閥島組成,內部機器人的每一段則能彎曲 90 度。

RoBoa 的矩形固定箱為尼龍管供應壓縮空氣,整個尼龍管最長可伸展 17 米。由於採用纖細流線型設計,尼龍管甚至可以透過很小的開口。搜救機器人透過一個操縱桿控制,操縱桿還可以讓機器人的頭部向側面移動。

item Engineeringtool 真的是一個一體式的解決方案,幫助我們解決了所有的難題。

在給這個固定箱(尺寸為 460 x 460 x 500 mm)尋找合適的構建材料時,RoBoa 團隊想到了 item 的型材技術。作為框架結構和周圍面板的構建材料,item 的型材技術除了質量可靠之外,整體顏值也相當出色。“ item 的同事非常友好,他們很樂意幫助我們。而且,當你透過 item Engineeringtool 建立設計時,item 會根據設計方案提供所有的零部件。”

地震機器人大顯身手

在開發這款機器人的過程中,RoBoa 團隊與瑞士陸軍救援隊以及瑞士無人機和機器人中心的官員進行了合作。第一臺 RoBoa 原型於 2020 年 7 月亮相,作為瑞士救援隊在 Wangen an der Aare 的培訓中心舉辦的年度 ARCHE(危險環境中的高階機器人功能)活動的一部分,該活動展示了機器人在災難救援中的廣泛應用。

在專案介紹之後,要求地震機器人在實際演示中展示其具體功能。它的任務是搜尋並定位隱藏在廢墟下的一名團隊成員,最終,它順利地通過了測試。目前,RoBoa 團隊正在開發第二個更先進的原型。除了供水和一個包括反向運動在內的最佳化控制系統之外,該原型還計劃對供氣箱進行修改。第二個 RoBoa 原型將在 2021 年的 ARCHE 活動中亮相。

地震機器人執行所需的全部元件,都安裝在一個固定箱裡面,這個固定箱由 item MB 工業鋁型材裝配系統設計搭建而成。

item 靈活的型材技術,尤其適合各種創新型結構,就如 item 的 Slogen 所說——您的設想,成就價值!

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