机器人自20世纪中期问世以来,经过不断的发展已取得长足进步,在全球各行各业皆可见其身影。自1986年日本东京消防厅首次在灭火中采用“彩虹5号”机器人后,消防机器人逐渐得到了广泛应用,成为消防救援的新兴力量。消防机器人作为特种机器人,融合了众多先进技术,不仅能获取火场中的各项信息,更能协助甚至代替消防员进入易燃易爆、有毒、缺氧等危险区域进行灭火、救援等作业,在提高效率的同时有效保障了消防员的生命安全。
法国巨人消防机器人
巨人是一款多功能履带式遥控消防机器人,旨在为危险任务中的消防员和急救人员提供支持。它的牵引力为2吨,可以承受高温并携带重达1吨的设备。凭借高压水炮和强大的全地形履带,它能够在各种具有挑战性的地形上行驶并协助消防员灭火、清理碎片和运送物资。
巨人有3种遥控模式:手持控制器、车载控制台和智能手机/平板电脑应用程序。该机器人在2019年4月的巴黎圣母院火灾灭火救援行动中崭露头角,当消防员因屋顶有倒塌危险而不得不撤出建筑物时,是它连续工作了8个小时,有效降低了建筑中殿的温度,得到了巴黎消防员的肯定。
美国RS3消防机器人
RS3重1.5吨,它配置全地形履带,头部装有能将障碍物(包括车辆)推开的“V”形铲刀,以及一个拉力达3.6吨的绞盘。RS3的喷嘴每分钟可以喷出8464升水,其喷射能力与16名消防员协力操作水带时相当。机器人配置了摄像头,使用控制器可在400米外远程操作并得到高清图像。可用于搜救大型倒塌建筑物中的人员、救援马匹以及扑救油罐车火灾、炼油厂火灾等。RS3目前服役于洛杉矶市中心3号消防站的城市搜救工作队。
美国危险作业战术机器人
船舶因其所处环境、自身空间受限等原因,一旦发生火灾,往往会造成严重损失,而海军舰艇上常装有易燃易爆物,要在狭小的船舱内部进行火灾扑救,灭火效率至关重要。危险作业战术机器人是为美国海军的舰载自主消防机器人项目开发的。它是一款人形机器人,高1.77米,重65千克,使用立体热成像和激光雷达传感器进行导航,可以在浓烟中行动自如。凭借周身的动量控制器,它能够运用全部关节来适应地形,在颠簸的船舱内保持重心稳定并行进。它能跨越障碍、开门和使用消防水带。该机器人具备自主作业能力,可进行人机互动,与船员协同灭火。
意大利步行者消防机器人
步行者是由意大利理工学院制造的一款人形机器人,其研发项目启动于2013年,2015年完成,由欧盟委员会赞助。它高1.85米,重102千克,由镁合金和复合材料制成,这种材料很轻并且能够承受极高的热量,这能让机器人获得更强的机动性。它能够定位火源的位置,当靠近火源时可启动灭火器。行动期间,它还会收集环境图像,并发送给消防指挥部,后者可以利用这些数据分析情况,并做出进一步指示。操作人员利用VR虚拟界面和传感服对该机器人进行远程控制,借此将自己的动作传递给机器人。
在此前的测试中,步行者被置于一个被地震破坏的工厂,该工厂出现天然气泄漏并引发火灾,这种情况对消防员来说极具风险。它成功完成了4项测试任务:打开并穿过门;找到控制气体泄漏的阀门并将其关闭;清除泄漏路径上的碎片;最后确定火灾并启动灭火器。
澳大利亚涡轮辅助消防机器人
这是一款履带式消防机器人,通过涡轮机将水雾化后进行喷射,可覆盖大面积区域。其水雾或泡沫的喷射距离为60米,水为90米。操作员可以在500米外对其进行远程控制,它可以清除建筑物上的烟雾,还可以通过铲刀清理障碍物(如隧道事故中的汽车等)或爆炸后的碎片。澳大利亚新南威尔士州的消防队将该机器人主要用于当地常见的森林火灾中。
澳大利亚防爆消防机器人
这款机器人配备2条60米水带以及自动水炮,可喷水或泡沫,能以1.2兆帕的压力射水85米,还搭载了自动双重水雾帘冷却系统。此外,工作人员还可在3000米范围内的视野开阔地对其进行远程控制,如遇障碍物远程控制范围为500米。
该机器人具有“热眼”监测功能,通过红外热成像来监测和跟踪热源。凭借强大的穿越和攀爬能力,它能够应对不同的地形。它具备一定的负载能力,可以在平坦的道路上载2人、在坡道上载1人。该机器人由电池供电,续航时间为12小时。
爱沙尼亚多用途消防救援机器人
爱沙尼亚研发的这款消防机器人由军用坦克机器人“忒弥斯”升级改造而成,充分利用了“忒弥斯”在恶劣环境中进行广泛测试所积累的经验与知识,可用于扑灭森林、城市、工业区、仓库和隧道中的火灾。它配备了模块化的泡沫喷嘴/水炮,喷射能力为每分钟3000升,最大有效载荷能力为1.2吨,拉力为21000牛,可携带沉重的水带和其他消防救援设备。此外,它还可以配备一架系留式无人机,作为“天眼”以获得更多信息。
日本龙形消防机器人
日本的研究人员研发了一款龙形消防机器人,它全长3米,通过水的喷射推力使喷水管浮在半空中,产生射流的喷嘴可以调整方向,并保持稳定。在扑救危险重重的大型火灾时,消防员往往只能在火场外围进行射水,防止火势扩散,该机器人可直接从窗户等地方伸进火场内部射水,通过其光学与红外线摄像头,消防员可以掌握火场中的状况,在提高灭火效率的同时保障了消防员的人身安全。
德国昆虫消防机器人
这款机器人由德国马格德堡大学设计,是一款配备了水箱和干粉灭火剂的自主机器人,由GPS、智能触角、红外线和热传感器引导。其灵感来自鼠妇(俗称潮虫,一种遇到危险即蜷缩成球形的小虫)身体上相互连接的“盔甲”。这件盔甲就是它的防火服,由耐热陶瓷纤维复合物打造的分段外壳将保护制导系统、机载传感器和电源免受伤害。其6足设计也有类似的保护作用,可最大限度地减少机器人与灼热地面的接触。对于机器人专家来说,6足是十分理想的设计,因为这样更稳定、更容易计算运动点。该机器人的重量在68~90千克,可以承受近600℃的高温。每台机器人或将花费12.5~20万美元。
设计师们为该机器人设计了2种工作方式:一是将机器人部署在城镇和露营地附近的火灾高发地区,在那里它们将保持球状待命,直到其传感器在800米范围内发现火情;二是让机器人在树林里巡逻,积极寻找火源,但这种情况下机器人的电池寿命和森林中的障碍物都会限制其行动范围。
德国水炮机器人与水带铺设机器人
水炮机器人和水带铺设机器人是一对黄金搭档。水炮机器人用于扑灭消防员难以到达火场内部的大火,如石化工厂的火灾,其喷射能力为4000升/分钟,压力为1兆帕。水带铺设机器人配备内径为150毫米的重型消防水带,可将水炮机器人的水带增加300米。它们具有良好的悬挂和机动性,集成的GPS和激光传感器组成了自动系统的一部分,允许机器人自行前往火灾地点。
这款四轮驱动的水炮机器人可以和它的搭档一起以7.2千米/小时的速度行驶。到达指定地点后,水炮机器人会留在原地,而水带铺设机器人则会回到水源地,比如消防车或消防栓附近。
目前,消防机器人大多是重复已知,而不能自主应对未知。随着人工智能等新一代信息技术的发展,智能化将成为消防机器人“进化”的方向。在未来,可根据现场实际情况自主做出判断,进行数据收集、处理、传输反馈、灭火等工作的智能化消防机器人将成为主流,它们将在灭火救援行动中承担更为多样化的任务,为消防员分担更多的压力,保障他们的人身安全。