当重大灾难发生导致建筑物倒塌时，人们可能被困在废墟下。从这些危险环境中救出受害者既危险又耗费体力。据外媒报道，为了帮助救援队在这些结构中穿行，麻省理工学院林肯实验室（MIT Lincoln Laboratory）与圣母大学（University of Notre Dame）的研究人员合作开发出柔性路径探测机器人观察装置（SPROUT）。

图片来源：MIT Lincoln Laboratory

SPROUT是一种藤蔓机器人，可以在障碍物周围和狭小空间内伸展和移动。急救人员可以将SPROUT部署在倒塌的建筑物下，探索、测绘并寻找穿过废墟的最佳进入路线。

SPROUT团队成员Chad Council表示：“城市搜救环境可能非常残酷无情，即使是最坚固的技术也难以发挥作用。藤蔓机器人的基本工作原理缓解了其他平台面临的许多挑战。”

急救人员通常会将摄像头和传感器等技术整合到工作流程中，以了解复杂的操作环境。然而，许多此类技术都存在局限性。例如，专为搜救行动设计的摄像头只能在倒塌结构内部沿直线路径探测。如果团队想进一步搜索废墟堆，就需要开凿一个通路孔，才能到达下一个区域。机器人擅长在废墟堆顶部探索，但不适合在狭窄不稳定的结构中搜索，而且一旦损坏维修成本很高。

SPROUT要解决的挑战是如何使用低成本、易操作的机器人携带摄像头和传感器穿过弯曲路径进入倒塌结构下方。

SPROUT由一个充气管组成，充气管由气密织物制成，从一个固定的基座展开。管子充入空气后，由电机控制其展开。当管子延伸到废墟中时，它可以绕过拐角并挤过狭窄通道。安装在管子尖端的摄像头和其他传感器可以对机器人穿行的环境进行成像和测绘。操作员通过操纵杆控制SPROUT，观看显示机器人摄像头画面的屏幕。目前，SPROUT可以展开长达10英尺（3米），研究团队正在努力将其扩展到25英尺（7.6米）。

在建造SPROUT时，团队克服了与机器人灵活性相关的许多挑战。由于机器人由可变形材料制成，因此确定和控制机器人在环境中展开时的形状很困难——想象一下试图控制一个不断扭动的洒水玩具。

要想让应急响应人员采用该系统，就必须精确定位如何在机器人内部施加气压，从而使转向变得简单，只需将操纵杆指向前方，机器人就会向前移动。此外，该研究团队还必须设计管道，在机器人伸展过程中尽量减少摩擦，并设计转向控制装置。

虽然遥控系统是评估空隙空间危险的良好起点，但研究团队还在寻找将机器人技术应用于该领域的新方法，例如使用机器人捕获的数据构建地下空隙的地图。

SPROUT团队成员Hanson表示：“倒塌事件很少见但却具有毁灭性。在机器人技术中，我们通常需要地面实况测量来验证我们的方法，但对于倒塌结构来说这些测量数据根本不存在。”

为了解决这个问题，Hanson及其团队制作了一个模拟器，使他们能够创建逼真的倒塌结构，并开发出绘制空隙空间的算法。

Hanson表示：“机器人的机械性能有立竿见影的效果，但我们真正的目标是重新思考如何使用传感器来增强救援队的情境感知能力。最终，我们希望SPROUT能在任何人进入废墟堆之前为团队提供完整的操作画面。”