“廢墟搜索與輔助救援系列機器人”是在國家“十一五”863計劃重點項目課題“廢墟搜索與輔助救援機器人研制”和“空中搜索探測機器人研制”的支持下，由中國地震應急搜救中心、中國科學院沈陽自動化研究所、上海大學、中國科學院合肥物質科學研究院、中國科學院自動化研究所、北京航空航天大學6家單位共同協作完成的。項目針對地震災害救援的復雜性，研發了具有完全自主知識產權的面向廢墟搜救的機器人系統，包括空中旋翼飛行機器人、廢墟表面／廢墟洞穴／廢墟縫隙搜索與輔助救援機器人、廢墟內部可伸縮多指機械手，可在不同災害現場環境協同開展救援，填補了我國輔助救援機器人裝備研發的空白，在模塊化配置、標準化接口、無線通信、嵌入式控制等方面實現了技術創新。項目成果的研制成功極大地提升了我國在地震等災害救援方面的快速反應和應急處置能力，為我國應急救援工作達到國際先進水平奠定了技術基礎。

一、主要研究成果

“廢墟搜索與輔助救援系列機器人”是面向地震災害救援應用的機器人系統，根據不同的災害現場環境、廢墟結構和搜救任務，既可選用單一種類的機器人，也可選用多種、多臺機器人，由指揮中心統一部署、統一指揮，多種、多臺機器人相互配合、信息共享、協同行動。

1.空中搜索探測旋翼飛行機器人

具有自主起降、航跡點跟蹤、定點懸停和視頻信息實時傳輸能力，可開展大范圍現場災情探測和搜索作業，實現災情信息快速獲取，也能對重點目標進行詳細搜索勘察。

2.廢墟表面搜索與輔助救援機器人

采用履帶、擺腿復合移動機構，能夠在廢墟瓦礫表面上行走，具有通用的搜救載荷接口，可據需要攜帶生命探測載荷，實現對瓦礫下受困人員的大范圍探測與定位；能夠搭載無線多跳中繼通訊系統，實現現場動態組網、無死角通信。

3.廢墟洞穴搜索與輔助救援機器人   

可根據環境和任務變換自身形狀呈品字形、一字型、方形和突進型四種構型，能夠由狹窄入口進入廢墟，并在不穩定瓦礫堆中運動；具有通用的搜救載荷接口，可根據需要攜帶光學、語音或生命探測載荷，實現對廢墟內部圖像、聲音、體動、呼吸等信息的采集與識別，實現對受困人員的探測與定位。

4.廢墟縫隙搜索與輔助救援機器人

具有自動推進、避障越障功能，可攜帶微型光學攝像頭、力傳感器、拾音器、對講系統等多種傳感器，進入小于5cm縫隙空間內開展生命探測與定位；并且能通過輔助救援軟管為救援目標提供氧氣、飲用水或流質食品；易于單兵攜帶和操控。

5.廢墟內部可伸縮多指機械手

多指機械手是可搭載多種載荷模塊的三指六自由度自適應機械手爪，可搭載多種載荷模塊進入廢墟中的狹小洞口，實現深入廢墟內部探測或傳遞任務載荷的功能。

二、主要技術創新

“廢墟搜索與輔助救援系列機器人”具有完全自主知識產權、是國內首批面向廢墟搜救應用的機器人系統，主要技術指標達到或超過目前國內先進水平、實用價值顯著，具有獨創性。具體體現在以下方面：

1.模塊化配置技術：針對不同機器人的功能，模塊化配置復合移動機構、可變形機構、縫隙內移動機構、關節及連桿單元等，便于進行構造集成和構型變換，以適應不同廢墟環境下的多種廢墟搜救任務。

2.標準化接口技術：各類機器人都具有面向地震廢墟搜救任務的標準化接口、支持“即插即用”的模塊化搜救任務載荷，也可搭載標準化接口的機器人無線多跳通訊控制系統，實現現場動態組網和無死角通信。

3.旋翼飛行機器人控制技術：研制出旋翼飛行機器人控制器和機載自主定位與導航系統，以及飛行機器人與搜索探測載荷的集成技術，實現自主起降、超視距自主航跡跟蹤飛行、大范圍災情獲取和定點偵察等功能。

4.廢墟搜救機器人集成技術：實現了多種機器人在不同廢墟環境下開展多樣化搜救任務的協同作業，并能與現場和后方指揮中心實現實時的視頻信號并行傳輸和集成顯示，建立了多機器人聯合行動協調平臺系統。

三、示范應用情況

廢墟搜索與輔助救援系列機器人通過多次在地震災害訓練廢墟、地震救援演習和實際救援行動的各項示范應用中完成了各項功能測試，取得了較好的應用效果，已初步具備在實際地震救援行動中應用的水平，并經過了四川蘆山地震的實戰檢驗。具體示范應用情況如下：

1.國家地震緊急救援訓練基地模擬廢墟演示試驗

5種機器人協作救援作業系統在國家地震緊急救援訓練基地得到了多次充分的演示驗證：首先通過無線視頻傳輸系統將機器人探測到的視頻信息傳回到各機器人系統的地面控制站，再通過無線局域網將各機器人所探測到的視頻、音頻信息傳輸到模擬地震現場臨時指揮中心，在指揮中心對所有數據進行統一顯示和管理，這些信息經過處理和分析，可輔助指揮人員進行決策，然后把新的搜救任務下達給不同位置的機器人系統；實現了機器人系統多路載荷信息在指揮計算機平臺上的集成展示。

2．參加IEC測評活動的演示試驗

“廢墟搜索與輔助救援系列機器人”于2009年11月參加了中國國際救援隊分級測評（IEC）綜合演練演示試驗，根據詳細的演示試驗計劃和動作流程進行了廢墟搜索與輔助救援操作示范應用，引起了聯合國人道主義協調辦公室官員和亞太地區各國負責應急救援事務官員的極大興趣和高度關注，為中國國際救援隊順利成為全球第12支，亞洲第2支獲取聯合國資格認證的國際重型救援隊貢獻了力量、增添了光彩。

3. 參加四川蘆山地震救援實戰檢驗

2013年4月20日四川蘆山7.0級地震發生后，飛行機器人和洞穴機器人隨國家地震災害緊急救援隊趕赴災區開展現場救援行動。飛行機器人拍攝了前往龍門鄉的道路通行情況以及龍門鄉、清仁鄉等地的建筑物破壞情況，并對有關重點建筑物進行了排查，為救援隊開展災情評估和調度部署提供了決策支持。同時，洞穴機器人在龍門鄉的典型廢墟中開展了搜索和排查工作。這是我國自行研制的搜救機器人首次在地震救援行動中協助救援人員開展實際工作，對于提高搜救行動效率起到了積極作用。

四、成果轉化推廣前景

目前，廢墟搜索與輔助救援系列機器人中的部分樣機已部署給中國地震應急搜救中心使用，并經過了四川蘆山地震的實戰檢驗。該成果在2012年被評為中國地震局“十一五”以來最具應用實效的十項科技成果之一，排名第6；并在2014年被評為中國地震局2014年度防震減災科技成果獎二等獎。中國地震應急搜救中心作為成果的研發單位和應用單位，一直以來都致力于該成果的示范應用、改進完善和轉化推廣工作，并積極申請承擔了科技部“十二五”國家科技支撐計劃“災害應急救援系列裝備研制”項目，繼續開展廢墟營救機器人、救援助力機器人的研發，今后也將進一步通過標準化和制式化的研究，力爭早日列裝于地震專業救援隊。該成果在地震救援、危險環境偵察、情報收集、巡邏與警戒、洞穴/建筑物內部勘查、高級服務機器人、危險設備檢測修理等領域具有廣闊的軍用、民用應用前景和社會效益，其應用和轉化將改變我國機器人化救援裝備依賴進口的狀況，對提高我國地震救援裝備的智能化和先進化水平具有重要現實意義。