蛇形機器人：應急情況下人機合作的利器

蛇形機器人受到蛇類靈活行動能力的啟發(fā)，被廣泛用于探索地震區(qū)域、進行石油和天然氣行業(yè)的檢查、消防行動以及搜救活動。

介紹SNAKE COBOT

在緊急情況下，蛇形機器人可以配備傳感器和專用設備。但它們的作用遠遠不止于此。與其將蛇形機器人視為工具或移動傳感器載體，不如將其視為團隊成員，尤其是在不可預測的環(huán)境中，如災區(qū)和緊急情況下。

協(xié)作機器人，簡稱cobot，代表了人機團隊（HRT，Human-Robot Teaming）的思想。這意味著人類和機器人要聯(lián)合起來處理各自無法完成的任務。當考慮這種模式時，工作步驟是同時的，工作空間是共享的，工作任務是相互依賴的，身體接觸是可能的。這代表著傳統(tǒng)機器人的根本轉變，傳統(tǒng)機器人既不與人類共享空間，也不與人類分享力量。

蛇形機器人可以集成增強現(xiàn)實、數(shù)字孿生和人工智能等技術，以促進更有效的控制和驅(qū)動。

SNAKE COBOT如何在世界上航行

當蛇機器人通過推靠墻壁或其他外部物體（除平坦地面外的任何物體）在雜亂的環(huán)境中移動時，我們稱之為障礙物輔助移動（OAL，obstacle-aided locomotion）。

但繪制和感知世界的能力至關重要。當機器人使用感知系統(tǒng)來利用其周圍的操作空間時，我們稱之為感知驅(qū)動的避障運動（POAL，perception-driven, obstacle-avoidance locomotion）。

實現(xiàn)POAL需要準確識別潛在的推動點，并準確施加移動機器人所需的力。用傳統(tǒng)的剛性驅(qū)動機器人來實現(xiàn)這一點要求極高，因為它們不夠靈活。

其中一種被稱為Serpens的蛇形cobot被設計成具有成本效益、開源和高度靈活性。它使用一種名為“串聯(lián)彈性致動器（series elastic actuator）”的技術來實現(xiàn)POAL，這在以前剛性機器人中是具有挑戰(zhàn)性的。

如何使用SNAKE COBOT

在地震、事故、雪崩或爆炸之后，蛇形機器人可以與人類同行合作，增加營救人員的可能性。

蛇形機器人能夠在充滿障礙的環(huán)境中自如移動，與人類合作增加了營救被困者的可能性。它們可以為被困人員提供急救物資或藥品，在與被困者或第一響應人員之間建立信任方面，蛇形機器人通過觸覺反饋系統(tǒng)起到關鍵作用。

人們對蛇的反應

蛇形機器人制造商面臨的一個問題是，獲救的人是否想面對蛇形的東西。許多研究已經(jīng)研究了人類如何看待機器人并對其做出反應，以及機器人應該如何與人互動?，F(xiàn)有的技術可以評估人們在特定情況下的行為。蛇與人類互動的方式必須考慮幾個因素。研究蛇形機器人如何接近一個人并通過非語言線索傳達其意圖是至關重要的。在緊急情況下，與嚴重依賴語言或言語的交流或其他形式的交流相比，非語言暗示可能更合適，壓力更小。這些非語言提示可以通過不同的機器人步態(tài)或通過使用涉及聽覺、視覺和觸覺刺激的多模式反饋系統(tǒng)來實現(xiàn)。特別是，蛇形機器人可以通過使用觸覺（如壓力、振動或紋理）來傳遞關鍵的觸覺信息，以改善機器人與潛在受害者之間或機器人與第一反應者之間的溝通和理解。這種觸覺反饋可以幫助蛇形機器人和人們建立信任，提供指導，并在關鍵情況下促進成功的HRT。它們的出現(xiàn)在災難現(xiàn)場有望為人類帶來更多生存希望。IEEE學會高級會員Filippo Sanfilippo指出：“蛇形機器人的出現(xiàn)在災難現(xiàn)場有望為人類帶來更多生存希望。”

審核編輯：劉清