举足轻重的消防机器人

张晓虹/ 编辑

面对灾害事故产生的高温、黑暗、有毒和浓烟等危害环境,消防员若没有相应的设备就贸然冲进现场,不仅不能完成任务,还会徒增人员伤亡。这时候,就是消防机器人大显身手的时机了。
机器人自上个世纪60 年代初问世以来,经历半个世纪的发展,已取得长足进步,社会各行各业皆可见其身影。消防机器人作为特种机器人的一种,在灭火和抢险救援中的作用举足轻重。

消防火场“机器换人”

消防机器人正在进行灭火现场的救人场景演习
消防机器人正在进行灭火现场的救人场景演习

在自动控制技术和智能技术不断成熟的当下,是否可以由消防机器人、无人侦察机等设备代替消防员,冲进火灾现场了解情况,分析爆炸物成分及爆炸现场环境,并对火势进行有效控制?
答案是肯定的。消防机器人具备爬坡,登梯及障碍物跨越,耐温和抗热辐射,防雨淋,防爆,防腐蚀,防干扰,遥控行走和自卫等功能,可以代替消防员在恶劣环境中进行火场侦察、化学危险品探测、灭火、冷却、搬移物品、堵漏等作业。针对高温、浓烟、黑暗、强热辐射、有毒、有害、易坍塌等环境下的火灾,可利用消防灭火机器人、排烟机器人替代消防人员进入危险场所;针对较大规模的石化企业火灾和化学泄漏事故,可以先行利用防爆型消防侦察机器人、带气体和图像侦察功能的小型飞行器,替代消防人员进入现场。
如今在大型灾害的灭火救援现场,引入机器换人理念,加强消防机器人实战应用,将是危险化学灾害处置救援的重要手段。

技术难关逐一击破

从世界范围来看,机器人常现身火灾现场灭火。1986 年,日本东京消防厅在灭火中采用“彩虹5 号”机器人后,消防机器人逐渐在灭火救灾领域应用,消防机器人技术得到快速发展。
在国外,目前已有多种不同功能的消防机器人用于救灾现场。2012 年,弗吉尼亚理工学院为美国海军设计了一款CHARLI-2 消防机器人。这种机器人能够同人类士兵一起工作来扑灭战舰上的火。这种消防机器人具备的能力包括使用消防软管、投掷灭火器手榴弹、攀爬梯子,而且当它在海军舰艇的甲板和走廊上行走的时候能够维持自身平衡。海军计划把CHARLI-2 机器人作为船上的自主消防机器人。根据设计,这种机器人可以跳当时流行的“江南Style”舞蹈,在YouTube 上走红。在我国,2002 年6 月,由公安部上海消防研究所、上海交通大学、上海市消防局共同承担的国家863 项目“履带式、轮式消防灭火机器人”研制成功并通过国家验收。此后,全国多个省市配备了这款消防机器人。
据业内人士介绍,消防机器人融合了机械工业、计算机技术、电子技术、控制理论和人工智能等技术,其发展经历了三个阶段:第一代程序控制的消防机器人,第二代具有感觉功能的消防机器人,以及初级第三代智能消防机器人。目前,消防机器人的智能化是世界各国主要研究方向。消防机器人的功能主要围绕火源认定、火源位置判定、到达火源位置、躲避障碍物、适当停位、供能以及驱动等技术要点实现。
据最新消息显示,我国最新型防爆侦察机器人已研制成功,具有防爆、无线遥控行走、音频视频侦察、可燃性气体侦察、常见典型有毒有害和易燃易爆气体侦察、应急警报广播和应急避障等功能,可以有效应用于危险场所的现场侦察和探测作业。
目前,对于消防机器人应用相关的产品标准、训练大纲、作战编成相关标准和技术文件等还没有跟上,这也在一定程度上制约了消防机器人的推广和应用。业内人士认为,宜由相关部门牵头,制订消防机器人应用实训教程,在为消防队伍配备机器人设备的同时,组织相关训练科目,提升人机协同能力,在火灾事故发生时能有效减少消防人员的伤亡。

新闻链接:各国消防机器人举要

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1. 中国:火魔克星

这种消防机器人,更像一台小型装甲车,有6 个防滑轮手,后面有两个消防水带接口,上面有一个消防水枪,机器人的眼睛是两个警灯,机器人一旦启动,警灯闪烁并发出警报声,动力系统采用链条传动。整个机体可自由旋转360 度。
操作人员通过遥控器控制车体行走和利用车体自带水箱中的水或其他介质由液控泵或后方水带所供的介质进行喷雾或直流灭火,能跨越250 毫米垂直障碍物及30度的斜坡。整台机器人全靠一个遥控器控制,有效遥控距离达150 米。
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2. 挪威:蟒蛇机器人

它可以与标准的消防水带相接并牵着它们进入那些消防队员无法到达的区域进行灭火。该机器人的能量供给方式也非常奇特——全身共安装有20 个靠水驱动的液压传动装置,由于每一个传动装置的开关都由计算机进行精确控制,使得机器人能够像蛇一样灵活地移动。而且,该机器人并不是一台简单的“傀儡”:在其内部安装有大量电子传感器,使其具备了一定的独立活动能力。在使用过程中,先由控制人员标出需要到达的具体地点,之后,机器人将根据障碍物所处的位置,自主决定行进路线。
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3. 英国:适用高危地带的机器人

英国目前投入实验的一共为3 个机器人,它们分别取名为泰伦、布莱克·马克思以及布鲁克90。这些消防机器人都装有高压输水软管以及热成像照相机,它们可以轻松自如地进入高危险地带进行灭火,甚至像引爆雷管以及地雷这样比较复杂的任务,这些机器人也能完成得相当出色。据业内人士介绍,这些机器人全部为远程操控,并且可以在3 小时之内就到达任务地点。
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4. 德国:森林的守护者

德国最近正在开发一种名为OLE 的消防机器人,外形像是球潮虫(某种能把自己身体卷成球状的昆虫),该机器人能够以时速 20 ~ 30 公里的速度在森林里行走,具备红外线及生物感应器以侦测火灾的发生。
遇到危险时,OLE 会像真的球潮虫一样卷成球状,靠着背上的防火壳保护,即使在摄氏 1300 度的高温下也不会融化,据说 2700 平方英里的林地大约靠 30 只OLE 保护就绰绰有余了。