当重大自然灾害或人为事故引发建筑物坍塌情况时，部分幸存者常常会被困在复杂交错的废墟之中。传统的救援方式一方面需要救援人员冒着二次坍塌的危险深入到危险区域，另一方面也面临着体力消耗较多以及效率较为低下的状况。
麻省理工学院林肯实验室以及圣母大学的研究人员，为了提升救援效率并且保障救援人员的安全，研发出了一款名为柔性路径探索机器人观测装置（Soft Pathfinding Robot Observation Unit，简称 SPROUT）的设备。
这种名为“SPROUT”的柔性机器人属于“藤蔓机器人”的一类。它的核心优势是具有独特的“生长”能力。这种能力使得它能够像植物藤蔓那样，通过前端不断延伸的方式，穿越各种障碍物和狭窄缝隙。
救援人员能够在倒塌的建筑物里部署 SPROUT 。通过它可以探测环境，还可以绘制地图，并且能够找到穿越废墟瓦砾的最佳救援通道。
图为藤蔓机器人在倒塌建筑物中搜寻幸存者的动画示意，此图的来源是 MIT News。
城市搜救的环境通常十分恶劣，即使是最坚固的技术设备在这样的环境中也有可能难以发挥其作用。而藤蔓机器人有着独特的工作方式，这种方式能够有效地减轻其他救援设备所面临的诸多挑战。
当前救援工作中，会使用摄像头这类设备来了解复杂环境，同时也会使用传感器等设备来了解复杂环境。然而，这些技术存在着明显的局限。
专门用于搜救行动的摄像头，仅能在倒塌建筑内部的直线路径上展开探测。倘若救援队伍想要对某片废墟区域进行更深入的搜索，那就必须开辟一个通道孔，以便抵达该区域。
传统机器人适合在废墟的表面进行作业。然而，在狭窄且不稳定的建筑内部，它却难以发挥作用。并且，如果传统机器人一旦损坏，其维修成本会相当高。
研究人员在实验室的环境里对藤蔓机器人进行了测试。（来源：MIT News）
SPROUT 面临的挑战是制造出一款机器人，这款机器人要低成本且易操作，还能深入倒塌建筑下方，并且能够携带摄像头和传感器，同时可以穿越蜿蜒曲折的路径。
技术层面，SPROUT 是由一根气密织物制成的充气管。这根充气管从固定底座展开。通过向管内充气，其展开过程由电机控制。当管子向废墟碎石延伸时，它能够在拐角处弯曲，也能挤过狭窄通道。
管尖安装的摄像头以及其他传感器，会对机器人经过的环境进行成像操作，同时也会进行地图绘制。操作人员借助操纵杆来控制 SPROUT，并且能够观察到显示机器人摄像头画面的那个屏幕。
目前，SPROUT 能够伸展到的最大长度为 10 英尺（约 3 米）。团队正在努力，要把这个长度拓展到 25 英尺（约 7.6 米）。
团队在研发 SPROUT 时，攻克了许多与机器人灵活性有关的难题。机器人是由可在多个点弯曲的可变形材料制成的，当它在实际环境中展开时，很难确定和控制其形状，就如同要控制一个不断膨胀并且四处摆动的洒水器玩具一样。
研究团队要确定在机器人内部施加气压的方式，要让转向操作如同向前推动操纵杆那般简单，以此让机器人能够顺利前行，这对应急救援人员能否顺利使用该系统有着重要意义。同时，团队还需设计出那种能在机器人伸展过程中最大限度减少摩擦的管子，并且要开发出转向控制装置。
远程操作系统是评估废墟中空隙空间危险程度的良好开端。团队仍在探索将机器人技术应用于救援领域的新方法，其中包括利用机器人采集的数据绘制地下空隙地图。
建筑倒塌事件较为罕见，然而其毁灭性极强。在机器人技术领域，一般情况下我们期望通过实地测量来对研究方法进行验证。但针对倒塌的建筑结构来说，实地测量的条件往往是不具备的。Nathaniel Hanson 如此指出。
为了解决这一问题，Hanson 及其团队制作了一款模拟器。借助这款模拟器，能够逼真地模拟倒塌的建筑结构。并且通过它可以开发出绘制空隙空间的算法。
值得一提的是，SPROUT 是由 Margaret Coad 研发的成果，Margaret Coad 是圣母大学教授且为麻省理工学院校友。Nathaniel Hanson 毕业于圣母大学，在寻觅合作伙伴期间，他早就知晓 Margaret Coad 在工业检测用藤蔓机器人方面的研究成果。
Margaret Coad 教授是藤蔓机器人的主要发明者之一，她在机器人制造和建模方面的专业知识很是宝贵。研究人员有专业知识，实验室有丰富工程经验，与城市搜救队有紧密合作关系，还具备将基础技术开发并推向工业应用的能力，这些使得双方的合作很自然，能让我们一起为这个长期缺乏技术支撑的领域带来突破。” Nathaniel Hanson 表示。
研究人员在真实的环境里进行了藤蔓机器人的部署工作，并且对其进行了测试。（来源：MIT News）
麻省理工学院林肯实验室在实际环境里与救援人员一起对 SPROUT 进行了部署和测试。这些测试使得研究人员能够提升机器人的耐用性与便携性，同时也让他们掌握了更高效的伸展和控制方式。该团队计划在今年展开一次规模更大的实地研究。
城市搜救队和救援人员在社区中起着极为重要的作用，然而他们一般没有研发方面的预算。Nathaniel Hanson 表示，这个项目促使我们将藤蔓机器人的技术成熟度提升到了一定水准，使得救援人员可以参与系统的实地演示，并且亲身感受操作。
他补充说，在受限空间内进行传感探测不是灾难救援领域特有的难题。团队设想把这项技术应用于维护那些位于难以抵达位置的军事系统或者关键基础设施。
该项目起初的重点在于绘制空隙空间地图。未来的工作目标，一是定位危险区域，二是评估穿越废墟开展救援行动的可行性与安全性。
机器人的机械性能所带来的成效较为迅速。然而，真正的目标在于重新思考传感器的使用方式，以此来增强救援队伍的态势感知能力。Nathaniel Hanson 指出，最终的期望是在救援人员进入废墟之前，SPROUT 能够为他们提供完整的废墟内部地图。
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