汶川地震九周年 | 有这样一群南大“蜘蛛侠”,希望用科技与死神赛跑


    2008年5月12日14时28分04秒,四川汶川发生里氏8.0级地震,69227人遇难,374643人受伤,17923人失踪。 

    今天是汶川大地震9周年 ,9年过去了,那里的人和故事却仍然被我们记挂。

    就在昨天,新疆发生了5.5级地震 ,截至目前5人遇难,10人受伤,仿佛是在告诫我们不要遗忘那段历史。

在灾难面前,我们真的无能为力吗?

    “With great power comes with great responsibility.”在电影《蜘蛛侠》中这句话被反复提及。

而现实中,就有这样一个“蜘蛛侠”智能救援队,它是由多种型号的智能六足机器人组成,能够在灾后救援中侦查灾情、检测生命、安抚伤员、运输物资。   这就是最近在联合国开发计划署和百度联合举办的“极·致未来”责任创新挑战赛中获得杰出方案奖的“蜘蛛侠”智能救援队。它的设计者是一支由南京大学和西南科技大学的学生组成的团队。 

(挑战发展问题)

    “极·致未来”责任创新挑战赛是联合国在华举办的首个公开挑战赛,旨在为中国可持续发展进程中遇到的挑战寻求创新解决方案,进一步向全人类的可持续发展迈进。大赛收到了来自中国、加拿大、新加坡、韩国等国家和地区的2075个方案,参赛人员几乎覆盖了从15岁到63岁的各个年龄层。最后有十支团队入围,而“蜘蛛侠”救援团队正是其中一支。 

    “蜘蛛侠”机器人团队的队长唐开强同学是南京大学工程管理学院控制与系统工程系研一的学生,他带领团队完成了这项方案。“蜘蛛侠”,顾名思义,兼有“蜘蛛”的特性和“侠”的精神。 

    “选择蜘蛛为研究对象一方面是对于电影中英雄蜘蛛侠角色的喜爱,希望能够设计出一款像“蜘蛛侠”一样的机器人,能够应用于灾害的救援中;另一方面是蜘蛛确实是自然界选择留下的神奇物种,具有很多值得研究的特质。比如,蜘蛛丝与用途广泛的化学纤维,蜘蛛的感觉--‘震动感受器’与‘海底蜘蛛’,蜘蛛捕食的奥秘与宇宙航行等。”

    唐开强同学表示,“蜘蛛侠”并不是冷冰冰的机器人,机器人彼此之间通过信息交互,在灾后72小时的黄金时间中团结协作,给灾区人民带去更多生还的希望。 

    “它们携带生命探测仪,巡逻灾区检测生命,把伤员情况和路况信息及时反馈到救灾指挥中心;通过语音对话安抚伤员,给他们传递温暖和希望。整个救援过程不是一个机器人在战斗,而是一群机器人相互协作展开,主要是用机器人技术实现联动救援,提高救援效率。”

    不同于电影里的超级英雄,救援工作将由一群机器人相互协作展开。利用机器人的集群技术来实现联动救援,提高救援效率。

    “指挥中心是整个救援行动的大脑,首先由机器人完成基本作业(图像技术识别灾情、智能对话传递灾情),然后由指挥中心利用一系列辅助手段,对一线的机器人提供信息增援,制定下一步的救援策略,在这样一个不断深入的信息交互过程中,逐步推进灾区的救援工作。”

    “蜘蛛侠”机器人运用了仿生学的相关知识和工作方法。然而在对蜘蛛的观察中可是费了不少功夫。

    在这样一个鲜有人涉足的领域,如何开展前期工作困扰我们许久。也许,‘蜘蛛侠’的原型,多足昆虫们能够带来初发的灵感。 那么,对蜘蛛观察研究自然是不容错过的。闷热的夏日里,幽森的老楼中,蚊虫的萦绕下,经历了种种不堪言的艰苦寻找,我们请回了几只个头大些的蜘蛛。回到实验室,我们用相机记录蜘蛛们的运动步态,对其独特的行动方式进行一遍遍的观测,这才初有所得(待数据采集完毕,将蜘蛛送回了家。它们心里一定很无语,两天后我们又成了不速之客。蜘蛛给我们带来了很多启示,但是仍然不够)后来我们去郊外小溪边抓了小螃蟹,公园里抓过黑蚂蚁。一次次的观测和记录数据,经过不断的分析和整理,通过三维建模,力学仿真,运动学仿真等各个关卡,终于设计完了‘蜘蛛侠’机器人。”

    值得一提的是南京大学购置在仙林校区的3D打印机对于“小蜘蛛侠”诞生起到不小的催化作用。

    “在做prototype的那几天,我们每天早晚穿梭往来于25公里外的仙林校区,着实体会了一把上班族的辛苦。 新的技术带来了新的挑战,从建造三维模型、转换模板,到设置机械、后期加工,无不体现着科技的严谨性。科技,这是一种化腐朽为神奇的力量。然而前进的过程没有一帆风顺,夜以继日地修改模型,调整参数,看着prototype逐步成长,好像在抚育一个新生儿,给予了我们最大的爱和希望。 

    由于这是一支来自于两所学校的团队,其中的分工合作便显得非常重要。   虽然面对面的沟通更加高效,但是迫于距离的限制,平时便通过电话与微信进行沟通。作为中间协调人,唐开强同学负责对接与分配任务。“大家都很熟悉,建立起了信任”。 

    当问及比赛中印象最深的事情,唐开强同学这样表示:“团队在合作中会遇到各种问题,而解决问题离不开有效沟通和真诚交流。每个队员都有自我的知识结构,经验阅历和个性特征,如何集思广益,博采众家之长,就需要每个人都从整体去思考。每次应对有争议的问题,大家都可能会争得面红耳赤,然而就在我们思想的交锋下,才可能产生更好的作品。而今,回过头来看过往的种种争辩,我们都会发出由衷的微笑 。”

    在责任创新大赛总决赛的现场,“蜘蛛侠”机器人引起了不少评委与投资人的兴趣,他们认为这项工作非常有前景,并且有发展和提升的空间。“下一步将研究非结构复杂路况的自由步态,自主导航,人工智能研究,以及水陆两栖六足机器人。 

    这项比赛彰显了科技的力量,然而正如《蜘蛛侠》电影中,蜘蛛侠曾一度被人们认为是威胁一般,科技的力量使人惊喜,也使人恐慌。唐开强同学是这样认为的:“有人说科技是恶魔,在慢慢减少我们的人性,而我们认为技术带来了进步,带来了爱和温暖,让世界更加紧密的联系起来。在人类与自然灾害的斗争史中,人类很渺小,没有主动权,人工智能的出现和机器人技术的革新,给予了人在自然灾害面前更多的生存机会。”

    “With great power comes great responsibility.”与科技的力量相伴而生的还有其在人类命运中所应承担的责任。那么,你会怎么做呢?“蜘蛛侠”团队以这种形式给出了自己的答案——”Where is a danger, there is a spider .”



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来源:南大青年