基于WiFi探测生命体征的两栖仿生救援侦察机器人

高卿光 李嘉 李洪齐

摘 要：仿生救援侦察机器人是基于WiFi探测生命体征的全新的应用于灾后探测生命体征以及军事侦察领域的一种仿生机器人。在自然灾害多发的今天，特别是地震后，救援人员无法第一时间进入到灾区进而掌握灾区情况，導致了浪费了许多宝贵的救援时间。而基于WiFi探测生命体征的仿生救援侦察机器人可以凭借其灵活的运动先于救援人员进入灾区进行信息的采集以及以及对受灾人员进行生命探测，大大的提高了救援效率。本文将对仿生救援侦察机器人的背景进行简单介绍，并将对其组成原理和市场应用进行进行分析。

关键词：仿生救援机器人；WiFi探测生命体征；组成原理和市场应用；

1 仿生救援侦察机器人的背景及意义：

近些年，战争、恐怖袭击等突发事件，地震、海啸等自然灾害及潜在的核、化、生和爆炸物等严重威胁着人类的生命与财产安全。各种灾难发生次数增多的同时，其严重性、多样性和复杂度也逐渐增加。灾难发生后的72h为黄金抢救时间，但受灾难现场的非结构化环境的影响，救援人员难以快速、高效、安全地进行工作，且救援任务逐渐超出了救援人员的能力范围，因此，救援机器人已经成为一个重要的发展方向。在救援机器人研究领域，最近有加州大学伯克利分校研究的蟑螂救援机器人，蟑螂拥有着较小的身躯，可以较灵活的在灾后搜救工作中发挥良好的作用。早在上个世纪日本就从仿生学的角度研制出了一款蛇形仿生机器人，该仿生机器人可以实现三维的空间运动，每一节都安装有一对被动轮，可以改变机器人的运动纵横摩擦系数比也可以保护蛇形身躯。国内的高校也相继的进行仿生救援机器人的研究。沈阳自动化研究所就研制了一款蛇形仿生机器人。该机器人被广泛的应用于救援以及侦察领域，大大的提高了救援效率！

解放劳动力，将危险的任务交给机器人来承担必将成为以后科技发展的大势所在，因此机器人的研究只会越来越热门！而WiFi探测生命体征也是机器人研究中的一项重要技术，机器人可以做为载体来进行生命的探测！该项技术最早是由麻省理工学院提出的。其开发了一种全新系统Wi-Vi，利用WiFi信号追踪人体。因此我们所设计的机器人正是在这一技术的基础上研制出来的。

我们设计研究的仿生救援侦察机器人汲取了现有的机器人的优点。该机器人不仅能够自主运动，还可以由自身搭载的Wi-Vi系统进行生命体征的探测，由通讯模块传输给后方的救援人员，使得救援以及侦察任务顺利完成！

2设计方案：

Wi-Vi系统是由MIT的计算机科学以及人工智能研究室所发明的，利用低功率的WiFi信号，其穿过墙壁，监测到信号返回的时长，根据这种反射信号的变化状况，可监测周围的心跳的跳动，从而确定生命体征的存在。该技术尚属于比较新颖的技术。但是，根据测验利用该技术可以同时探测4—5人的心率并且准确率达到99%。相比于雷达和声纳等现有“透视”技术，Wi-Vi系统“不仅成本低，而且无障碍，用户自助跟踪身体特征变得门槛很低。另外，由于WiFi频段是免费开放的，因此选择WiFi是一种智慧的选择。对于WiFi在通墙壁时会出现信号衰减的情况，保证发射功率足够大就可以避免信号的大幅度衰减。在电子部分还装有微型摄像头，机器人可以根据摄像头反馈来的路况信息进行自主判断规划路径。上面还搭载有通讯模块，在机器人探测到生命信息以及地质信息时便实时的反馈给后台，后台人员便可以根据反馈来的信息制定相应的对策！该技术还可以应用到城市反恐，手势控制开关以及老人活动量的测量等方面。

由于计算机技术和信息技术的不断发展，WiFi技术的应用肯定会越来越广泛！逐渐的渗透到了我们的生活当中。

仿生机器人的移动机构有许多方式， 比较常见的有轮式、腿式、轮腿复合式。轮式较简单，运动速度快，控制简单。但是，避障能力稍差。

受到C字形弹跳器的启发。该机器人的运动机构是采用半月形状的轮子进行在地面上爬行以及滚动。

该机器人在机械结构方面有六个轮子由三组电机共同驱动，一个电机同时驱动两侧相对的轮子。三组电机是相互独立的，不互相干扰。运动方式存在两种模式：1、遇到障碍物时，六个轮子同步运动，这样，独特的C形轮便利用其独特的优势越过障碍物2、在平坦路面上，通过控制电机的转速使得三组电机的转速不相同，利用三角步态原理使三组轮子不同步的运动始终能够向前滚动，提高其运动速度！

由于采用的是C形轮，因此该轮子还可以在水中作为螺旋桨使得机器人向前推进，实现在水中的运动。大大的提高了其适应能力！

3市场应用：

3.1灾后救援：

近些年，地震严重威胁着人类的生命与财产安全。灾难发生后的72h为黄金抢救时间，受到环境的影响，救援人员难以快速、高效、安全地到达救援地点。进行工作，且救援任务逐渐超出了救援人员的能力范围，因此，救援机器人肯定会逐步的在灾后救援领域占着较大的比重！

3.2城市反恐：

在城市反恐中，该机器人可隐藏的接近恐怖分子，将探测得到的信息传输给后方人员，为制定救援方案提供依据！

参考文献：

[1]马骁.《面向灾后救援的人体生命体征探测研究》.成都：电子科技大学，2016.

[2]王国彪，陈殿生，陈科位，张自强.《仿生机器人研究现状与发展趋势》. 国家自然科学基金委员会工程与材料科学部 北京航空航天大学机器人研究所 机械工程学报， 2015

[3]刘金国，王越超，李斌，马书根. 《灾难救援机器人研究现状、关键性能及展望》机械工程学报 ，2006.

[4]叶献伟，陈樊，高建华. 《六足仿生机器人越障步态方法研究》浙江理工大学学报 2008