2013年4月20日，四川省雅安市芦山县发生里氏7.0级地震，三款国产救援救灾机器人首次出现在救援现场协助开展地震救援工作。救援过程中，旋翼飞行机器人充分发挥了不要求起降场地、随时随地起落的特点，通过超低空近距离飞行勘察受灾情况、评估灾害损伤、探查生命迹象，并在芦山至宝兴公路疏导中发挥了重要作用；可变形搜救机器人和机器人化生命探测仪也同时参与了废墟表面搜索任务，为中国地震应急搜救中心救援队的灾情评估和救援决策提供了必要的数据和图像支持信息。

     这三款救援救灾机器人由中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室与中国地震应急搜救中心联合研制。

地震发生后72小时的黄金救援时间内，两个问题一直困扰并影响着救援队震后的有效救助：问题一，如何快速掌握灾区地形地貌以及受损情况便于救援队伍抢时间进行救援；问题二，如何在不危及救援人员生命安全的前提下深入大面积具有二次垮塌危险的倒塌建筑内探查生命进行救援。因此，救灾救援机器人作为新型装备辅助救援队员深入灾区进行救援很有必要。

     中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室科研团队，以机器人灾情勘察、灾害评估、废墟生命探测为研究对象，在大量试验验证和数据分析的基础上，对上述地震救援面临的两个问题给出了解决方案。科研团队突破了大范围复杂环境下的自主飞行控制技术、地震灾害信息自动识别与处理技术成功研制出了面向灾情勘察、灾害评估的旋翼飞行机器人，此外还突破了机器人在震后倒塌建筑物废墟环境中的空间通过技术，成功研制出了可变形搜救机器人和机器人化生命探测仪。领导该联合研究团队的是中国科学院沈阳自动化研究所的韩建达研究员，主要研究人员包括齐俊桐、李斌、华春生、张国伟。

旋翼飞行机器人研究的创新之处在于通过飞行机器人动力学在线建模、鲁棒控制器建立、飞行试验验证等方法研究了大范围复杂环境下的自主飞行控制技术，通过地表物体运动特征分析、坍塌建筑物特征的实时抽取与外形特征的在线建模、坍塌建筑物的整合聚类处理、应用时空追踪算法的建筑物验证整理等方法研究了地震灾害信息自动识别与处理技术。研究结果表明旋翼无人机能够垂直自主起飞降落，可以较长时间定点悬停，进行超低空飞行，获取震后灾区大范围详细影像资料，并能够对坍塌区域进行自动识别。地震废墟可变形搜救机器人以原生动物“变形虫”为原型，从仿生学角度出发，创新性的提出模块化可变形链式结构，能够根据复杂的废墟环境结构的变化改变机器人本体机构的形状，穿越缝隙、洞穴等狭小空间、翻越障碍、跨越沟壑。

图  旋翼飞行机器人与可变形搜救机器人芦山地震救援

(a)旋翼飞行机器人(b) 可变形搜救机器人(c) 坍塌建筑物探测(d)探测结果

救灾救援机器人在雅安市芦山地震救援的实战救援中充分发挥了空中搜索，以及废墟中变形探测搜救的各种优势，协助地面人员对灾情进行评估，使地震救援的效率大为提高，受到中国地震应急搜救中心救援队的充分肯定。

研究得到了国家科技支撑项目(批准号: 2013BAK03B01，2014BAK12B01)和国家自然科学基金项目(批准号: 61203334，60705029)资助。

相关论文：

1. 王楠, 马书根, 李斌, 王明辉, 赵明扬. 面向废墟内部震害形态的同步定位与地图创建. 科学通报, 2013, 58(S2): 104-111.

http://csb.scichina.com:8080/kxtb/CN/abstract/abstract513356.shtml

2. 刘金国, 马书根, 王越超, 李斌. 基于网络的自重构机器人重构路径研究. 中国科学:信息科学, 2009, 39(5): 559-568.

http://info.scichina.com:8084/sciF/CN/Y2009/V39/I5/559

《科学通报》2013, 58(增刊Ⅱ)封底：