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【計畫採訪 】台大99-B6-3 救災探險勘查機器人背後設計的大英雄

Written By: admin on 九月 16, 2010 51 Comments

撰寫/小人物

上次看了林肯大郡及順向坡,小人物開始思考,如果真的釀成災害應該如何搶救呢?正巧看到了康仕仲老師的機器人實驗室,正是結合了機器人與土木工程上的應用技術,機器人的技術該如何應用於防災議題呢?就讓我們一窺究竟吧……

一進入Rlab(Robot Lab),會發現這是一個非常人性化的空間,彷彿一個遊樂場般的有趣,相信大家一定沒有看過那麼可愛的機器人,事實上這台可愛的Π bot(pavement inspection robot)裡面裝的就是如下圖所示,他是一台路面檢測的自走式機器人,主要負責檢測路面的平坦程度及表面破損狀況如坑洞、修補、裂縫等,透過運動規劃,利用光感應器來偵測路面破損,,可記錄並回報路面平整度後進行分析,藉由機器人執行智慧化的檢測作業、增加檢測的精準度,並減少勞力工作。

路面檢測的自走式機器人

  • 路面檢測的自走式機器人

那我們就來聽聽他的主人介紹一下他的功用吧!(聲音檔)

在電腦上模擬的狀況 (聲音檔)

  • 尋跡搜救機器人

這一台樂高機器人是透過PID控制器使機器人根據前端光感測器做為自走車與軌道之間的狀態判斷,以保持循跡的狀態,上方附有光源感應器,利用光源感應器去偵測地上物品顏色的感應數值,這類型的機器人也經常用於競賽,機器人需從起始點沿著場地上黑線行走,並在最短時間內通過障礙,完成任務。(聽聽同學的介紹)、(同學講解如何應用於救災現場)

其他軌跡車路線控制的影片(1)

軌跡車路線控制的影片(2)

  • 搜救機器人運載平台

當救難員到達災難現場時,因不清楚內部情況以及裝備重量和移動可能會引起建築物進一步的倒塌,這時就是搜救機器人發揮功用的時候了,在狹小空間人與狗都無法進入或者火災與隨時傾塌建築物都是機器人都可以進入的地方。搜救機器人可以迅速到達救難現場,在結構不穩定的建築物或狹小空間搜索生存者,陳明慶(2007)提出搜救機器人主要的功能包含:

  1. 搜救機器人可以迅速到達救難現場,通過人或狗無法進入的狹小空間,在結構不穩定的建築物或狹小空間搜索生存者,在搜索期間可以使用無線電發射器與受難者溝通,使用小探測器檢查受難者心跳、溫度,提供熱源、小量食物和醫療救援維持受難者生命。
  2. ?搜救機器人可以攜帶溫度探測器、一氧化碳探測器、爆炸界限探測器、氧氣、PH值探測器、輻射探測器和殺傷性武器探測器,從而讀取空氣讀數和有害物質的偵測與分析,以向救難人員提出警告。
  3. 搜救機器人可以繪製受災區地圖,辨識受難者位置,以指引救難員方向,機器人能引導破壞剪插入方向,幫助受難者儘快脫困,防止傷害到受難者的四肢。

因此,對搜救機器人而言,感應器、探測器、移動性與機構設計、通信聯繫都是不可或缺的配備,需要利用聲音探測設備來探測受災者的呼救聲和呼吸聲;能夠在不發生滑動和再次倒塌的情況下對空間進行快速搜索;需要熱影像分析儀、攝影機和麥克風來幫助偵測生還者;並藉由線路提供電力、傳輸影像與感應器資料給控制中心。

讓我們來聽聽同學們非常詳盡的解說(聲音檔):

模擬高鐵軌道系統(清晰版)

  • 災害環境清理機器人

最後是KUKA KR16 CR機械手臂,這只擁有斑馬外型的手臂配有六軸控制器,結合監控螢幕的顯示,可做為遠端操控使用,結合到環境檢測應用情境,將運用即時傳回的感測器資訊,讓操作人員做出控制的判斷,此技術適合用來遙控深入現地的檢測機器人。

影片中,同學將會為我們介紹增加實境(Augmented Reality, AR)的部份,這是一種在現實生活中加入虛擬物件的技術,虛擬的物件與真實世界同時並存,利用追蹤器搜尋現實中的標記,傳入軟體中比對相對應的虛擬物件,再透過顯示器,便可使使用者在真實世界看到虛擬物體,此技術可應用於環境檢測訓練教學、災害現場即時指示等用途上,檢測機器人可於實際運作過程所提供的影像,經處理呈現AR的畫面,給予遠端操作者更多的現場資訊,以利檢測動作的進行。

以下是Rock ‘Em Shock ‘Em擴增實境的應用:

因此延續著順向坡等天然災害,環境機器人可以監測和預測災害對生態系統之衝擊,本計劃學生透過撰寫機器人程式和實際操作、組裝,結合跨領域課程的知識與自身的創意,完成環境檢測機器人的實作,並進行情境模擬展示。

本次採訪感謝土木系康仕仲老師以及本計劃學生的協助!

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