TERRAWORM救援系统

它是什么?

TerraWorm是一套应对地震“黄金72小时”救援窗口的模块化救援系统，整合空投式定位装置与仿生地下探测机器人，实现对被困人员的快速定位、生命特征探测与生存物资投送。系统通过LoRa通信与多设备协同机制，有效克服传统设备在废墟环境下部署困难、功能单一、响应迟缓等问题。它不仅提升了救援效率，也延长了被困者的生存时间，适用于城市、山地与地下空间等复杂场景。

你的灵感

我曾在调研中看到地震中的真实案例：一些受困者明明在废墟中幸存，却因无法被及时发现和获得补给而错失生机。特别是在“黄金72小时”内，传统救援方式往往存在响应慢、信息不透明、人力资源紧张的问题。每一次“本可以被救”的遗憾，促使我反思如何通过设计提升救援效率与人本关怀。我的想法受到NASA的ELSS设备的仿生结构与分布式传感网络的启发——像蚯蚓一样灵活穿越废墟，像神经系统一样快速感知生命迹象。并开始构想“空投+地下”的协同机制，用模块化硬件提升系统灵活性，用LoRa通信保持远程信息畅通，投放小型物资舱延长被困者存活时间。这个方案不仅是技术组合，更是对生命价值的回应。

如何运作？

当地震发生后，救援人员可以立即部署无人机，在受灾区域上空空投多个轻量化“定位球”。这些球体会在废墟中散落，内置的传感器可检测周围环境中的二氧化碳浓度、温度和声音等生命迹象，并通过低功耗的LoRa通信技术将数据同步到地面终端或远程指挥系统。系统会根据多个定位球的数据绘制出热力图，快速评估可能有人员被困的位置，为后续救援部署提供依据。 在被困者可能存在的区域，团队将投放另一套设备——仿生结构的地下搜救机器人。这种机器人参考蚯蚓的身体节段设计，使用麦克纳姆轮与柔性关节结构，能在碎石、狭缝和不规则地形中穿行。机器人前端配有摄像头和激光扫描模块，可在前进过程中构建地下空间的三维地图，帮助远程控制人员实时了解环境。 当机器人接近被困者时，它会通过传感器确认生理信号，被困者可以通过物资仓预留的小孔将物资从中推出，以获得水、能量胶以及应急灯和通讯装置。被困者可以通过小型的通讯装置与救援人员进行联系 整个系统可以通过平板或电脑终端进行远程调度操作，包含地图、生命信号图层、设备状态与路径跟踪功能，使非专业人员也能进行直观的操作与判断。所有组件均采用模块化设计，现场可快速组装与更换，适用于不同类型的灾难环境。

设计过程

本项目的设计过程始于一次关于地震应急响应系统的专题研究。我查阅了大量关于地震救援流程的报告和真实案例，尤其关注“黄金72小时”内的生命救援难题。初步调研发现，当前设备存在两个典型短板：一是无法精准定位被困者，二是即便发现，也无法提供物资支持帮助其坚持到救援队到达。这个问题成为我整个设计项目的起点。 在概念阶段，我通过“5W2H”和SWOT等方法分析了使用场景和系统需求，并提出了“空投+地下”双系统协作的方案。一方面用轻量化的定位球快速覆盖大面积废墟，用来探测生命迹象并回传位置；另一方面，设计一款可以深入复杂废墟的仿生机器人用于物资投送与环境建模。 结构探索阶段是关键部分。我参考了NASA在探索极端地形时使用的蛇形仿生机器人，特别是其在ELSS（应急生命支持系统）中采用的分段驱动结构和柔性关节概念。这种结构可模拟蠕虫或蛇类在狭窄环境中的推进方式，具备出色的地形适应性。结合这一思路，我尝试了轮式、履带式和蠕动式三种方案，最终选定节段组合加舵机控制的结构，并在每节配置麦克纳姆轮，实现精细的多方向运动控制。舵机让模块之间实现弯曲转向，适配废墟的复杂路径。 早期手绘草图中我也尝试过连续蛇形结构，但在3D打印初步模型后发现其受力不稳定、拆装困难，因此回归采用“蚯蚓式节段+模块化快插”的结构组合。模块之间通过相机镜头结构进行锁定，便于部署时快速组合、运输与更换。 在功能模块设计中，我将系统拆分为定位球模块与地下探测模块两个子系统。定位球采用CO₂传感器结合LoRa无线通信模块，在地面指挥系统中形成被困人员分布热力图。地下设备则集成了摄像头、雷达与物资仓，能投放水、能量凝胶、照明灯等基础生存物资。 最终模型结合了结构、感知、通信与交互系统，并在视觉上选用了科技感与可视化强的配色。每一阶段都伴随着实物验证与多轮调整，确保设计从构想到实际使用具备落地能力。

它有什么不同？

本设计与现有地震救援产品的最大不同在于，它是一个完整的系统解决方案，而非功能单一的单体设备。多数传统救援工具，如蛇形机器人、Quince、空投无人机等，仅执行“搜索”或“侦察”中的某一环节，缺乏多设备协同与连续响应能力。而本项目在设计之初就以系统性为核心，将“定位-穿越-支援”三步串联为闭环流程，并用LoRa无线通信实现信息整合与实时反馈。 在硬件结构上，地下设备采用仿生节段+麦克纳姆轮的组合方式，相比传统履带式或轮式机器人具备更强的转向与环境适应能力。模块化结构设计使其能根据任务自由组装，实现运动、照明、物资补给、传感等功能模块的灵活组合，显著提高部署效率与维修便捷性。 在人本关怀层面，项目首次引入“延迟支持”理念，为被困人员在等待救援期间提供水、能量胶和照明装置，并通过可触发式舱口增强其心理安全感。这在现有系统中尚属空白。整套设计不仅注重技术整合，更强调灾区实际使用的可部署性与生命延续的现实意义。

未来计划

下一步，我计划在现有模型基础上，与多学科团队一起进一步完成地下设备的功能集成测试，重点提升运动模块结构的稳定性与 LoRa 通信在极端环境下的穿透效果。 结构上，我希望推进模块通用化与电池系统标准化，以降低量产难度和成本，为后续小批量制造和公益试点部署提供基础。中长期来看，该系统具备向多灾种扩展的潜力，例如地铁塌方、矿难、城市排水通道事故等。我计划将其发展为“灾后环境自适应支援平台”，并探索与应急通信网络、城市数字孪生平台的数据对接，为构建未来智能城市应急体系贡献一套可实施的设计路径。同时，我也将寻求与公共安全装备企业、社会组织或灾害响应基金会合作，推动低成本版的商业转化与众筹实验，期望在地震高风险国家和地区形成落地可能，让这个设计真正服务于更多需要它的生命。

奖项

2024年第七届全国大学生工业设计大赛入围奖 米兰设计周中国高校设计学科师生优秀作品展省一等奖