灾难救援机器人研究现状及机器人路径规划
全球应急救援机器人产业发展及下游需求专项调研报告
全球应急救援机器人产业发展及下游需求专项调研报告全球应急救援机器人产业发展及下游需求专项调研报告一、背景分析近年来，自然灾害和人工灾害频繁发生，特别是全球范围内的新冠肺炎疫情持续蔓延，给人们的生命和财产安全带来了巨大威胁。
为了保障人类的安全和生命，需要大量的应急救援措施。
然而，现有的救援装备往往无法在短时间内到达受灾现场，无法完成任务。
因此，全球应急救援机器人产业开始崭露头角，应运而生。
二、全球市场情况截至目前，全球最大的应急救援机器人市场是美国和日本。
美国市场主要以消防机器人和救援机器人为主，而日本则以核灾情况下的应急救援机器人为主。
随着中国市场不断崛起，应急救援机器人的应用领域也越来越广泛，如抗疫救援、山区救援、海上救援、地震救援等。
据预测，未来全球应急救援机器人市场将呈现快速增长的趋势。
三、行业发展趋势1、应急救援机器人的智能化发展随着人工智能、云计算、大数据等技术的快速发展，应急救援机器人也在智能化方面取得了突破。
这些机器人可以通过搭载各种传感器和控制系统，完成人类无法完成的任务。
2、应急救援机器人的模块化设计模块化的设计可以让机器人更加灵活地应对各种应急情况。
未来，模块化的设计将成为应急救援机器人的重要发展趋势。
3、应急救援机器人的多样化应急救援机器人将越来越多样化，用途也将越来越广泛。
例如，无人机可以用于高空观察，水下机器人可以用于进行水下作业等。
多样化的机器人将使救援行动更加高效。
四、下游需求分析目前，全球应急救援机器人市场对下游需求的不断增长，成为促进该产业快速发展的重要原因。
下游需求主要分为四类：消费者级、行业级、政府级和军事级。
1、消费者级消费者级应急救援机器人主要为个人和家庭提供安全保障，例如家庭救援、野外探险等。
2、行业级行业级应急救援机器人主要为企业和机构提供安全保障，例如矿山事故、工程事故等。
3、政府级政府级应急救援机器人主要为政府部门提供应急救援服务，例如消防救援、地震救援等。
机器人在灾难救援中的应用
机器人在灾难救援中的应用当灾难降临，人类的脆弱性便暴露无遗。
面对自然灾害的猛烈冲击，我们常常感到无力和绝望。
然而，随着科技的发展，一种新兴的力量正在逐渐崛起，为我们在灾难面前提供了一线希望。
这股力量，就是机器人。
机器人在灾难救援中的应用，就像一盏明灯照亮了黑暗中的人们。
它们不畏艰险，勇往直前，成为了人类抵御灾难的重要武器。
在地震、火灾、洪水等自然灾害中，机器人发挥着不可替代的作用。
首先，机器人能够在极端环境下进行救援行动。
传统的救援方式往往受到环境的限制，无法迅速有效地展开救援工作。
而机器人则能够穿越狭窄的通道、跨越崎岖的地形，甚至进入高温、有毒的环境中执行任务。
它们的存在，使得救援工作不再受到环境和条件的限制，大大提高了救援效率。
其次，机器人能够提供精确的信息支持。
在灾难发生后，信息的收集和传递对于救援工作的顺利进行至关重要。
然而，由于灾难现场的复杂性和危险性，人类往往难以获取准确的信息。
而机器人则能够通过搭载各种传感器和设备，实时监测灾区的情况，并将数据传输回指挥中心。
这些精确的信息不仅有助于制定救援计划，还能够避免不必要的人员伤亡。
此外，机器人还能够承担一些高风险的任务。
在灾难救援中，有些任务对于人类来说风险极高，甚至可能危及生命。
而机器人则能够代替人类执行这些任务，减少人员伤亡的风险。
例如，在核泄漏事故中，机器人可以进入辐射区域进行清理和修复工作；在火灾现场，机器人可以进入火场进行灭火和搜救工作。
这些高风险的任务对于机器人来说只是日常工作，但对于人类来说却是生死攸关的挑战。
当然，机器人在灾难救援中的应用还面临着一些挑战和问题。
例如，如何提高机器人的智能化水平，使其能够更好地适应复杂的灾害环境；如何加强人机协作，提高救援效率；如何确保机器人的安全性和可靠性等等。
这些问题需要我们不断探索和解决，以推动机器人在灾难救援领域的进一步发展。
总之，机器人在灾难救援中的应用为我们带来了新的希望和机遇。
对矿难救援机器人的研究及应用现状
对矿难救援机器人的研究及应用现状摘要：矿难救援机器人的研发具有非常深远的影响和现实意义。
在介绍国内外救援机器人研究及应用现状的基础上，分析了矿难救援机器人的移动机构、通信方式、环境信息获取与导航、生命特征检测以及人机交互系统等关键技术的研究现状及其发展趋势。
引言我国是世界产煤大国，由于作业设备与工艺相对落后，管理水平欠缺等原因，各类矿难事故频繁发生，导致煤矿事故死亡人数居世界首位。
今年来由于国内对煤炭需求的不断增加，煤炭企业超负荷运转，导致煤炭生产的安全形势仍有进一步恶化的趋势。
死亡率居高不下的原因除了机械化程度低、煤层地质结构复杂、高瓦斯矿井多等原因之外，矿难救援水平落后也是一个不可忽略的重要因素。
事故发生后无法迅速准确地得到灾难现场的信息，如瓦斯浓度的高低，灾难现场是否发生火灾、被困或遇难人员的位置以及现场温度、氧气含量、一氧化碳等有害气体的含量、现场倒塌状况等，从而延误了救援工作的开展。
矿难救援机器人可有效地解决这些问题。
本文在分析国内外救援机器人研究及应用现状的基础上，提出了矿难救援机器人的关键技术问题和发展趋势，并对所开发的矿难救援机器人进行了介绍。
1.国内外研究与应用现状近10年多来，日本、美国等发达国家在地震、火灾等救援机器人的研究方面做了大量的工作，研究出了各种可用于灾难现场救援的机器人。
有关日本研究成功各类救援机器人的报道很多，这些新研制的救援机器人仍处于实验室阶段，大多都没有得到救援现场的实际考验。
虽然美国、日本等西方发达国家近年来在救援机器人的研究方面做了大量工作，取得了不少的研究成果，但重点放在了地震、火灾等救援机器人的研究工作上。
究其原因在于近十年来其煤矿安全状况的大大改善。
目前，美、英、德、澳等发达国家已基本消灭了矿难重大死亡事故。
尽管如此，美国等国家在矿难救援机器人的研究方面投入了不少的精力。
我国目前有不少高校和科研院所在从事机器人的研究工作，部分成果如焊接和喷涂等机器人已进入实用阶段。
中国地震救援机器人技术发展现状及趋势
探讨了其核心技术，指出了其发展趋势，以期为今后学者在地震救援机器人领域的研究提供参考。
地震救援机器人概述地震救援机器人是应用于震后搜救、破拆和伤员运输的机器人，其灵活性高，越障能力强，大多依靠远程操控执行任务。
地震救援机器人在很大程度上帮助了救援人员，在高危或复杂环境中，机器人可以代替人类执行一些危险性较高的任务，并迅速传输回有效信息，为救援人员提供参考，辅助制定救援计划。
地震救援机器人硬件部分底盘地震救援面临复杂地形，不仅有楼房倒塌所形成的狭小空间，还有山体崩塌造成的道路中断。
因此，地震救援机器人需要具备拥有良好通过性的底盘，进而适应不同地形，具有良好的越障能力以及稳定性。
笔者经过大量的文献调查，总结出以下三种底盘结构：履带式、轮式、足式。
针对以上三种结构，笔者分别都进行了调查与分析。
履带式履带式机器人是研究者使用最多的结构，徐若涵 北京师范大学附属中学高三学生，担任校机器人社团社长。
自2013年起开始接触机器人，多次参加机器人竞赛，并屡获国内外大奖。
2016年经选拔进入北京市青少年后备人才“拔尖人才”项目，在北京航空航天大学机器人研究所刘荣教授的指导下,进行机器人方向专业研究，并有完整课题制作。
地震救援机器人的三种底盘结构在机器人的底盘中安装履带轮或适应救灾环境的履带，越障进入灾区进行搜救。
履带在机器人底盘一体成型，由于救援现场地形复杂，所需选装的履带都相对较重，可以大幅度减少路况对于机器人整体的影响，故其相较于轮式和足式结构而言，在稳定性中略胜一筹。
此外，履带对于机器人的保护比其余两种结构都好，在救灾过程中防护能力更强。
但履带式机器人的缺点也是非常明显的，其机动能力差，比较笨重，不方便在救灾区域进行小范围灵活移动，在这方面轮式和足式结构就会略胜一筹。
履带式机器人的研究已经较为成熟，可以在实际场景中投入使用，所以很多公司都相继推出了履带式救援机器人。
例如，山东国兴智能科技有限公司生产的履带救援机器人，已经在实际救援中得到应用，并且该公司与国内多家高校和科研院所都建立了长期89 2018年第5期90机器人产业 | ROBOT INDUSTRY。
机器人在应急救援中的应用研究
机器人在应急救援中的应用研究在社会进步和科技发展的进程中，机器人作为人类创造的智能工具，在应急救援方面也越来越受到关注和应用。
机器人不仅可以在灾难中替代人力，摆脱危险和不适宜人类进入的环境，还可以对人们进行各种服务。
1.机器人辅助搜索与救援在发生自然灾害等灾难时，往往会造成人员失踪，导致搜救工作非常困难。
这时候，机器人的出现就能给救援行动提供很大的帮助。
机器人可以使用雷达、红外等传感器技术准确定位，快速搜索被困人员。
救援机器人的出现，也极大地提高了救援效率。
在逼仄的空间中，救援人员难以搜索，而机器人能够利用各种细致的机械操作从救援现场核心位置将被困人员搬出。
机器人配合搜救犬，可以让搜救工作更加精准和高效。
2.机器人救援环境监测机器人可以用于对从事救援工作的人员或被救援人员提供一定程度的保护。
例如，可以使用可穿戴的智能机器人帮助监测救援人员的感受、腕带温度、聚集状况等信息，以此帮助指挥中心做好组织调配。
在特殊环境的情况下，机器人还可以用于监测危险气体、测量空气质量等，为救援行动提供重要的科学依据。
3.机器人救援信息传输机器人传输信息的能力比人类更加稳定，同时在环境恶劣的情况下，人类传输信息会显得非常困难，而机器人则不会受到环境的影响。
机器人可以帮助救援人员传送信息，例如，可以使用无人机飞行在高层建筑上面，对救援路径进行摄像，并上传到远程的指挥中心，以便快速指导救援行动的进展。
4.机器人的其他应用除了上述几项技术应用之外，机器人还可以被应用于多个领域，例如，机器人在飞机和列车事故事故中的救援；机器人在海域搜救中的应用等。
此外，还可以将机器人用于智能安防等领域，实现对日常生活和居住环境的进一步自动化和智能化。
总的来说，机器人应用在应急救援中有很大的潜力，在未来的救援事故中将会更加广泛地应用。
未来机器人技术有望实现自主、智能和完美协同等特点，帮助人类取得更好的生活质量和生产力。
灾难救援机器人研究现状及机器人路径规划
灾难救援机器人研究现状及机器人路径规划关键信息项：1、研究目的：＿___________________________2、研究范围：＿___________________________3、研究方法：＿___________________________4、机器人类型：＿___________________________5、路径规划算法：＿___________________________6、实验环境：＿___________________________7、数据来源：＿___________________________8、研究成果评估标准：＿___________________________11 引言灾难救援工作一直面临着巨大的挑战，救援环境的复杂性和危险性常常给救援人员带来生命威胁。
近年来，随着科技的不断进步，灾难救援机器人逐渐成为研究的热点。
机器人在灾难救援中的应用有望提高救援效率，降低救援人员的风险。
本协议旨在探讨灾难救援机器人的研究现状以及机器人路径规划的相关问题。
111 灾难救援机器人的研究背景灾难事件如地震、火灾、洪水等给人类社会带来了巨大的损失。
传统的救援方式在面对复杂的灾难环境时存在诸多局限性，例如救援人员难以进入危险区域、信息获取不及时等。
灾难救援机器人的出现为解决这些问题提供了新的途径。
112 灾难救援机器人的分类根据不同的功能和应用场景，灾难救援机器人可以分为以下几类：1121 探测机器人：主要用于收集灾难现场的环境信息，如温度、湿度、气体浓度等。
1122 救援机器人：能够执行救援任务，如搬运伤员、打通通道等。
1123 通信机器人：负责建立救援现场与指挥中心之间的通信链路。
12 灾难救援机器人的研究现状121 机械结构设计目前，灾难救援机器人的机械结构设计注重灵活性、适应性和稳定性。
采用先进的材料和制造工艺，以确保机器人能够在恶劣的环境中正常工作。
地震救灾机器人：未来救援技术展望
地震救灾机器人：未来救援技术展望
地震是自然灾害中的一种破坏性事件，经常给人们的生命和财产带来巨大损失。
为了更有效地应对地震灾难，科学家们正在不断探索机器人技术在救援行动中的应用。
地震救灾机器人具有许多优势，包括灵活性、耐高温、快速响应等属性，使其在复杂环境中展现出强大的作用。
灾难中的挑战
地震灾难发生后，通常会出现多种复杂的挑战，包括人员被困、建筑物倒塌、
通信中断等情况。
传统的救援方法受限于时间和空间，无法更快、更精准地进行灾害救援。
因此，科学家们迫切需要一种创新的救援技术来提升救援效率和质量。
机器人技术的应用
地震救灾机器人正是科学家们研究的重点之一。
这些机器人利用先进的传感器
技术、人工智能算法和无线通信模块，可以在复杂环境中迅速定位、救援被困人员、传递信息等任务。
机器人的灵活性和耐高温特性使其可以顺利应对地震灾难带来的挑战，大大提高了救援效率和成功率。
技术展望
未来，随着机器人技术的不断发展和完善，地震救灾机器人的应用将更加广泛。
机器人将不仅能在救援现场实时监测、传输信息，还能通过大数据分析和人工智能算法提供更精准的救援决策。
同时，机器人的自主行动能力和多种功能模块的集成将使其在灾难中发挥出更强大的作用，进一步提高救援效率和质量。
结语
地震救灾机器人作为未来救援技术的重要组成部分，将在地震灾害中发挥越来
越重要的作用。
科学家和工程师们将持续致力于机器人技术的创新和发展，助力人类更好地应对地震灾害，保护生命和财产安全。
以上是对地震救灾机器人未来展望的简要探讨，希望能够为地震救援技术的发
展提供一些启示。
机器人技术在应急救援中的应用与前景
机器人技术在应急救援中的应用与前景机器人技术在应急救援中的应用与前景在现代社会，应急救援工作的重要性不可忽视。
灾害和事故时常发生，人们迫切需要一个可靠且高效的系统来应对紧急情况。
近年来，随着机器人技术的迅猛发展，人们开始探索将机器人应用于应急救援领域。
机器人技术作为一种新兴的解决方案，可以帮助救援人员实现一系列复杂的任务，并且在未来有着广阔的发展前景。
首先，机器人技术在搜救任务中具有独特的优势。
遇到地震、火灾等灾害时，人们往往面临着巨大的风险。
传统的救援方法可能因为时间不足、环境复杂等原因而受到限制。
而机器人可以在无人操控的情况下进行搜索和救援任务，避免了人员的生命安全问题。
机器人不受恶劣环境的影响，能够穿越狭窄的通道、爬行在不平的地面上，更好地进入受灾的地区。
此外，机器人可以配备高分辨率摄像头和传感器，可以通过图像分析和数据采集提供更准确的情报，帮助救援人员更好地制定行动计划。
其次，机器人技术还可以在救援物资运输和医疗救助方面发挥重要作用。
灾害发生后，灾区常常缺乏足够的物资供应和救援人员。
而机器人可以承担物资运输的任务，减轻救援人员的负担。
它们可以携带药品和食物，穿越复杂的地形，将物资及时送达灾区。
同时，机器人还可以提供紧急医疗救助。
例如，装备有医疗仪器的机器人可以远程监控受伤人员的状况，并及时提供急救措施。
这种医疗机器人不仅可以减少人员的伤亡，还可以提高救援效率。
此外，机器人技术在灾后清理和重建工作中也具备广泛的应用前景。
灾害发生后，一片狼藉的环境给清理工作带来了巨大的挑战。
机器人可以承担清理废墟、搬运瓦砾等繁重的工作，提高清理效率，并保障清理人员的安全。
在重建工作中，机器人还可以用于构建临时性住房、搭设临时通信设施等。
机器人的应用可以大大加快重建工作的进度，使受灾地区尽快恢复正常生活。
尽管机器人技术在应急救援中的应用前景广阔，但目前仍面临一些挑战。
首先，机器人的智能化水平有待提高。
在应急救援现场，机器人需要具备自主识别、自主导航和自主决策的能力。
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灾难救援机器人研究现状及机器人路 径规划
1.4 灾难救援机器人关键性能
救援机器人的关键性能主要有以下几个方面: l 存活能力 l 运动能力 l 感知能力 l 通讯能力 l 作业能力。
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l 川崎市为该项目建立了公用试验场地,并建立了国际救 援系统研究所。
l 目的是实现在非常困难的大规模灾害救援活动中, 即使 是在混乱中也能对进行情报收集和判断, 根据灾害状况 进行最优的救助。
l 计划中主要研究工作有对机器人、智能传感器、携带终 端装置和人机接口等进行研究开发, 进行能动地、智能 地情报收集, 用网络进行情报的传递、汇总和归纳等。
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灾难救援机器人研究现状及机器人路 径规划
1.1日本的研究
l 日本东京工业大学的 广獭是最早从事救援 机器人研究的学者之 一, 从仿生的角度和基 于超机械系统的思想 先后研制了多系列救 援机器人样机。
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1.1日本的研究
l 一些大公司也介入了救援 机器人的研究和开发, 他 们通常采用与研究所或和 大学进行合作的形式进行 研究, 一方面企业为研究 所提供必要的研究资金和 试验场地, 同时企业还为 研究成果的产品化提供通 往市场的桥梁
1.4 灾难救援机器人关键性能
运动能力:
l 灾难救援环境对机器人的运动能力要求较高,机器人移动平台十 分重要。
l 机器人必须不断地翻越各种垂直的障碍物, 平台的稳定性和自调 整能力很重要, 要尽可能避免由从高度坠下而将机器人摔碎。目 前解决这些困难的方法是设计一种蛇形机构, 这种机构已被证实 是有效的搜救机构之一。
l 新的技术如数字温度摄像机具有很好的识别能力, 但是对操作者 具有很高的要求。地面穿透雷达、微波雷达、激光探测仪具有很 好的效果, 但是系统的花费和能量消耗均较多, 另外的一种可能就 是利用人工智能技术、纳米技术或仿生技术来开发价格低传感器。
l 救援机器人多传感器之间存在信息的处理和融合问题。
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l 如图所示的五种机器人分 别为东芝、三菱重工等公 司研制。
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1.2美国的研究
l “ 9.11” 事件后, 灾难救援机器人 技术在美国日益受到重视。 “9.11 ” 事件的灾难现场救援认 为是灾难救援机器人的第一次 实际应用。
l 在纽约世界贸易中心遭到恐怖 袭击发生后几小时, 美国“ 机器 人辅助搜救中心” 应纽约市紧 急事务管理办公室要求, 立即组 织了一支由机器人专家和生产 厂家技术人员构成的队伍。
l 在863计划资助下, 中国科学院沈阳自 动化研究所开展了多项危险作业和极 限作业机器人研究,其中救援机器人是 重要的一个部分。
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1.3其它国家的研究
l 意大利罗马大学系统科 学与工程学院人工智能 实验室启动了“ 救援工 程”
l 加拿大国防部从国防安 全的角度制定了救援机 器人研究计划
1.4 灾难救援机器人关键性能
存活能力:
l 救援机器人的存活能力主要是机器人本体的可靠性、耐用性和 适应性问题。灾难后环境中存在毒气、毒液、生化、放射性、非 常温和二次倒塌等危险, 机器人对环境的适应特别重要。在温度 方面,灾难后环境存在高温可能, 机器人本体必须能够克服条件的 影响, 设计时在材质的选择上需要进行周密的考虑。
l 灾难后环境存在松软的灰土地面、由于消防用水或漏水导致的泥 泞路面及坎坷不平的废墟地面等多种地面地形, 机器人必须具有 高度的地面适应性能, 在轮式、履带式和腿式等移动机构当中,履 带、轮、腿复合的复合移动机构将被广泛采用。
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灾难救援ห้องสมุดไป่ตู้器人研究现状及机器人路 径规划
1.4 灾难救援机器人关键性能
感知能力:
l 对救援机器人而言, 救援机器人的传感器是最脆弱的元件, 它主要 有三个方面的传感要求对机器人的控制、对环境的检测和对遇难 者的发现。
l 机器人的控制方面, 为了让机器人正常工作, 必须对机器人的位置、 姿态、速度和系统内部状态等进行检测, 系统可以采用传统机器 人的摄像机、激光测距仪、超声测距仪、接触和接近传感器、红 外线传感器和雷达定位传感器等。
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2020/11/21
灾难救援机器人研究现状及机器人路 径规划
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主要内容
•1.灾难救援机器人研究现状 •2.什么是路径规划 •3.路径规划的常用方法 •4.人工势场法
灾难救援机器人研究现状及机器人路 径规划
1.1日本的研究
l 2002年开始, 日本文化科学部确立了“ 大都市大震灾减 灾特别计划” 的研究计划,进一步开发在地震中使用的 救援机器人。 研发内容包括用于观察灾难环境的机器 人系统、传感技术、人类接口技术和系统集成
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1.4 灾难救援机器人关键性能
通信能力:
l 操作人员和机器人之间的通信、操作人员和遇难者之间的通信和 多救援机器人之间的通信。所有的通信通常采用无线的方式。
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1.3中国的研究
l 提出围绕奥运会和世博会的安保工作, 研发我国的立体安全保卫装备系统的 建议， 具体是研究开发适用于地面、 墙面、涵道的先进探测机器人、超小 型飞行器、浅水潜游探测机器人, 形 成能对奥运会的运动场馆、世博会的 会展现场以及重要设施和场所进行全 方位立体的危险品探测以及对重要场 所进行立体应急处理安全保卫装备系 统。
l 在救援机器人的能源供给方面, 需要采用有线和无线相结合的方 式, 以保障救援机器人足够的动力和工作时间。
l 应该具有自适应能力, 具有预见能力。它们应该能适应环境, 适合 完成挑战性的工作, 并且具有智能以至于能够应对由各种不稳定 和不确定的因素所引起的干扰。
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