机器人在搜索救援中的应用肖松雷华剑城市搜索与救援这个概念脱胎于城市地震灾害紧急救援，包括定位，营救（解救）和对狭小空间中受灾者进行医疗急救。目前，城市的搜救工作已扩展到滑坡、火山、海啸以及恐怖主义袭击等事件。倒塌建筑物造成的生存空间非常狭小，以至于许多情况下搜索人员和搜索犬都不能进入，使搜索范围限制在倒塌建筑物表面范围。2001年9月11日，机器人在纽约世贸中心袭击事件中的应用，取得了不错的效果。救援队面临的困难实践表明，救援队现场实施救援过程中，存在着许多的限制和困难：（1）当救援队员进入或者在建筑物之上布设传感器时，救援队员的体重和移动可能会引起建筑物进一步的倒塌，因此救援队员必须在结构工程师进行评估之后才能进入。1999年台湾集集地震时，一个十六层的公寓在完整的情况下发生倾倒，虽然建筑物结构完整，但建筑物也随时可能发生破坏，救援人员进入建筑物将有巨大的风险。此外，大型的商业建筑由于楼层的叠状倒塌使救援工作更加困难。救援队员只有通过表层进入建筑物，而这种倒塌方式限制救援队员进入底层部分，并且由于建筑物的局部不能够支持救援队员的活动而存在进一步倒塌的危险。救援队员可能由于建筑物倒塌造成压埋，所以不稳定的倒塌结构需要经过支撑加固后，救援队员才能够安全进入。这个过程可能需要三到四个小时，而这个时间对于寻找受灾者是至关重要的。（2）救援人员无法进入狭窄空间和不稳定的建筑物。在1996年波多黎各首府圣胡安的HumbertoVidal大厦倒塌事件中，由于这个建筑物处于是非常不稳定的状态，因此救援人员无法救出一个被搜索犬发现的幸存者。最后，直到该建筑物炸为平地，那个受困者也没获救。（3）由于需要进入的空间无光或者自然光很弱，有些可能还满布灰尘，救援队员需要装备的帮助才能完成任务。救援队员使用可旋转的光学搜索仪来检测空间。由于透射光没有方向感，且容易使救援队员劳累，因而可能导致救援队员忽略没有知觉的受灾者，错误判断周围的建筑结构。这种情况下，可以利用声学探测设备来探测受灾者的呼救声和呼吸声，但是容易受到外界环境的干扰。（4）救援人员存在重大的健康和安全风险。他们不仅可能受到切伤，擦伤，烧伤和骨折，而且会受到由有害物、烟雾、灰尘和一氧化碳引起的呼吸问题。他们也容易受到疾病的影响，比如白喉，破伤风和肺炎。1995年Oklahoma市的炸弹事件的救援工作报告表明，由于救援人员遇到的可怕的场景，他们同样在心理和情绪上受到影响。机器人的优势与应用机器人在城市的搜索与救援过程中，具有以下几个方面的优势：（1）在发生倒塌后，机器人可以立即展开对幸存者的搜索，进入结构不稳定的建筑物，降低救援队员的风险，为搜救工作节约时间。搜救机器人是由电子仪器和其它材料制成的，具有可复制性，即使机器人发生意外，仍然可以制造出具有相同功能的机器人。（2）可以进入平常难以达到的空间，扩展搜救专家的工作范围。建筑物倒塌会形成各种各样的空间，这些空间可能就会有幸存者。例如ShigeoHirose研制出的一种三自由度的爬行机器人，叫做Souryu，Souryu的设计使它在不平坦的地形、狭窄空间的移动。图1机器人Souryu（3）可以携带多种传感器，探测幸存者空间状况，在机器人软件的帮助下对搜索区域实行完整的三维搜索，绘制结构图，提升工作效率和可靠性。搜救机器人可以携带温度探测器、一氧化碳探测器、爆炸界限探测器、氧气、PH值探测器、辐射探测器和杀伤性武器探测器，从而测定空气读数，探测有害物质，分析后向救援人员提出警告。图2机器人测量脉搏（示意图）（4）纽约市世贸中心袭击事件中的机器人使用机器人最初在搜救工作中的使用是纽约市的世贸中心袭击事件。2001年9月11日，在陆军上校JohnBlitch领导下成立了机器人搜救援助中心（CRASAR）。在那次行动中使用了6个机器人：Inuktun公司的VGTV和MicroTracs，福斯特·米勒（FosterMiller）的Talon和Solem，iRobot的Packbot,以及SPAWAR的Urbot。所有的机器人有不同的大小，重量，行动能力，范围，视觉，照明设备，通讯，速度，动力系统和感知能力。图3Inuktun公司的VGTV（左）和MicroTracs（右）图4福斯特·米勒Talon（左）和Solem（右）图5iRobot公司的Packbot图6SPAWAR的Urbot搜救机器人技术需求纽约市世贸中心袭击事件中的机器人为城市搜救展开了新思路，但是也暴露了一些问题。这些问题，为未来机器人的技术需求提供了重要的参考。综合考虑机器人技术和城市搜救环境，机器人的技术需求包括以下几个方面。机动装置设计在建筑物搜救中，机动是机器人首先面临的问题。作为机器人机动主体的底盘，需要装载所有