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Review综述

面向公共安全的救援机器人关键技术综述

曾世藩周广兵李文威郑楚鑫郑辉

（华南智能机器人创新研究院，广东佛山，528315）

摘要

面向公共安全的救援机器人作为特种机器人的一个重要分支，具有技术密集度高、多学科融合性强、潜在应用领域

广阔的特点。本文主要阐述了国内外救援机器人的研究进展，并归纳出面向公共安全的救援机器人的六大关键技术，

包括变结构移动底盘技术、冗余机械臂和欠驱动机械手、环境建图定位与导航技术、物体识别与精准定位技术、远程

环境监控与遥控操作技术、智能感知与分层控制技术，并结合实际案例对各关键技术方案进行详细介绍，对救援机器

人未来发展趋势做了展望。

关键词：救援机器人，公共安全，关键技术

0引言

当前，城市化加速发展，导致公共安全问题日趋严重，

火灾、核泄漏、恐怖袭击等事故时有发生，为了能减少事

故中的人员伤亡、财产损失，以及能快速、高效地开展救

援工作，人类在上世纪中期就开始研制救援机器人[1-2]。

救援机器人是用来代替人类完成各种危险环境下的救援任

务，减少救援过程中的人员伤亡与财产损失，并能提高执

行任务时效性的一类装备。如今，随着救援机器人技术日

趋成熟，救援机器人也逐渐成为救援队伍优先配备的重要图1RoboCue救援机器人[6]

装备。研发更先进的救援机器人，不仅有利于提高公共场

合事故、灾难的应急救援能力，对我国特种机器人技术的

发展也将起到积极推动作用。

1救援机器人现状

在救援机器人的研发与应用上，国外起步相对较早。

20世纪60年代，英国成功研制出多种型号的排爆机器人；

美国在“9·11事件”中，首次使用消防机器人参与救援，图2爬行者救援机器人[6]

执行人员搜救、灭火等任务，体现出特别大的优势[3-5]；日我国在救援机器人研究方面虽然起步较晚，但重视程

本是一个核能、地震等灾难多发的国家，亦十分注重救援度极高，国内各大高校、研究机构、企业等都积极开展研

机器人的研发，图1为菊池制作所研发的RoboCue救援机究并取得一定进展。例如，国家“十二五”重点项目中的

器人，该机器人安装有超声波传感器、红外照相机，还携一大重要成果——“龙虾”救援机器人，它是目前世界上

带1个氧气罐，其2条机械臂不仅可以识别出受伤者，还体积最大的抢险救援机器人，每只臂具有7个自由度，可

可以将伤者抓起、放置到运输床上，然后一起撤回到安全通过人工操作实现自由升降，通过轮履复合使用应对不同

地带；日本横滨警察署研发设计的“爬行者”救援机器人的路面状况；图3所示为中科院沈阳自动化研究所研制的

（见图2）主要是为了将伤员或者被困人员安全运出危险区表面搜救机器人，它可以利用自身携带的红外摄像机、声

域，其承载极限可达100kg，RoboCue和“爬行者”都参与音传感器将事故点的图像和声音实时传回至控制台。“龙

了2011年日本大地震的救援工作，并起到很大的作用[6]。虾”救援机器人和表面搜救机器人共同参与了2013年四

本文获2018年佛山市军民融合及可持续发展科技项目资助，项目编号：2018AG100143。

20机器人技术与应用20192

综述Review

川省芦山县7.0级地震的救援工作，并做出重要贡献[6]。2.1.2轮足复合式可变结构移动系统技术

轮足复合式可变结构移动底盘主要集成了轮式和多

足式两种移动装置，通过机械装置可完成两种运动模式的

切换。图5（a）所示为多足运动模式，救援机器人在移