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無(wú)人機(jī)整機(jī)
無(wú)人機(jī)配件
無(wú)人機(jī)服務(wù)
設(shè)備與工具
2020年8月，一架無(wú)人機(jī)幫助點(diǎn)燃和消耗火場(chǎng)邊緣的未燃燃料，以支持哥倫布野地消防模塊，這是一個(gè)由圣胡安國(guó)家森林的哥倫布護(hù)林區(qū)的消防專業(yè)人員組成的團(tuán)隊(duì)。
消防，在美國(guó)是最傳統(tǒng)的職業(yè)之一，正準(zhǔn)備涌入一批古怪的助手。它們的范圍從玩具車大小的裝置到兩噸重的野獸，類似于軍用坦克，每分鐘可以噴出2500加侖的水。有的在橡膠輪胎上移動(dòng)，有的在鋼軌上移動(dòng)，還有的在飛行。所有這些都是機(jī)器人。
在每年有超過(guò) 3,000 名美國(guó)人死于火災(zāi)（包括平均 80 名消防員）的時(shí)候，這些高科技設(shè)備可以進(jìn)入燃燒的建筑物，溫度太高以至于人類無(wú)法生存。它們可以穿透對(duì)人肺毒性太大的煙霧。他們通常比與他們一起工作的消防員更快、更強(qiáng)壯、更敏捷。目前使用的大多數(shù)機(jī)器都是遠(yuǎn)程控制的，但研究人員現(xiàn)在正在開(kāi)發(fā)可以自主決策的“智能”消防機(jī)器人。
無(wú)論是否自主，沒(méi)有人期望機(jī)器在火線上完全取代人類。機(jī)器人是工具，紐約大學(xué)助理教授 Giuseppe Loianno 解釋說(shuō)，他們可以做的一件有價(jià)值的事情就是降低人類消防員的風(fēng)險(xiǎn)。每年有超過(guò) 350,000 個(gè)美國(guó)家庭在燃燒，氣候變化導(dǎo)致全球每天有 10,000 場(chǎng)活躍的野火，機(jī)器人可以為進(jìn)入燃燒的建筑物或穿越陡峭山坡的消防員提供一些喘息的機(jī)會(huì)。這些機(jī)器面臨的主要挑戰(zhàn)是機(jī)構(gòu)不愿意投資為滿足這些不同的利基需求而量身定制的設(shè)備?！斑@不是技術(shù)問(wèn)題。這更像是一個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題?！痹谌斯ぶ悄軉?wèn)題上為聯(lián)合國(guó)提供建議的發(fā)明家尼爾·薩霍塔 (Neil Sahota) 說(shuō)。
研究人員正在努力改變這種狀況。迄今為止開(kāi)發(fā)的最實(shí)惠的自動(dòng)機(jī)之一是由一群大學(xué)生使用廣泛可用的現(xiàn)成材料建造的。一臺(tái)不起眼的機(jī)器，類似于經(jīng)過(guò)技術(shù)改造的金絲雀黃色手推車，它帶有一個(gè)水箱和一個(gè)鞋盒大小的 PC；后者使用來(lái)自機(jī)載傳感器的信息在不撞到障礙物的情況下四處移動(dòng)。一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的手臂突出在底盤上方，可以在幾個(gè)地方彎曲，包括一個(gè)上部“肘部”，它扭曲成超出人類肢體所能承受的角度。手臂上裝有一個(gè)熱敏相機(jī)、另一個(gè)測(cè)量深度和顏色的相機(jī)以及一個(gè)噴嘴。在最近的一次演示中，這個(gè)機(jī)器人在門口停下來(lái)獲取地理空間方位，然后平穩(wěn)地滾動(dòng)到位以評(píng)估房間。手臂的尖端旋轉(zhuǎn)，掃描墻壁以尋找熱源。當(dāng)它找到一個(gè)時(shí)，它會(huì)瞄準(zhǔn)噴嘴并打開(kāi)，以網(wǎng)格模式精確地在熱點(diǎn)上噴水?；鹣缌?，機(jī)器人停在水坑里，好像在鞠躬一樣。它最近贏得了 2020 年穆罕默德·本·扎耶德國(guó)際機(jī)器人獎(jiǎng)挑戰(zhàn)(2020 Mohamed Bin Zayed International RoboticsChallenge)。
協(xié)調(diào)該項(xiàng)目的 Loianno 說(shuō)，讓 R2-D2 的這個(gè)工人階級(jí)表親與眾不同的是其學(xué)生設(shè)計(jì)師將硬件組件與軟件智能相結(jié)合的方式。Loianno 補(bǔ)充說(shuō)，學(xué)生們證明，通過(guò)使用更便宜的組件，可以花費(fèi)大約 40,000 美元到 50,000 美元——甚至低至 10,000 美元——來(lái)建造一名自主消防員。這比目前使用的一些消防機(jī)器人的成本便宜 30 倍。
洛杉磯市消防局部署了一種名為 Robotics Systems 3 的人工控制消防機(jī)器
然而，這種自主機(jī)器人尚未在現(xiàn)實(shí)世界的火災(zāi)中進(jìn)行測(cè)試。沒(méi)有參與學(xué)生合作的 沙霍塔（Sahota ）說(shuō)，流動(dòng)性是最大的難題。沙霍塔指出，可以對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程以操縱樓梯間，甚至進(jìn)行后空翻。但是，讓自主機(jī)器人適應(yīng)意外和不平坦的地形仍然令人生畏，他說(shuō)。
洛杉磯市消防局助理局長(zhǎng)Wade White（韋德懷特）說(shuō)：“一種名為機(jī)器人系統(tǒng)3（RS3）的人類控制的機(jī)器人，目前正在使用，它已經(jīng)應(yīng)對(duì)了這些現(xiàn)實(shí)世界中的一些移動(dòng)性挑戰(zhàn)，并通過(guò)拖動(dòng)水管線爬上陡峭的山坡，甚至將馬匹從泥潭中拉出來(lái)，證明了它的作用。價(jià)值30萬(wàn)美元的RS3是美國(guó)制造，由消防部門的基金會(huì)資助，它還與消防員一起在屋頂坍塌的建筑物中工作--"在那里我們有可能失去人命。"
RS3 重 3,500 磅，帶有巨大的黃色犁鼻、坦克般的踏板和噴水速度是傳統(tǒng)消防水帶的 10 倍的噴嘴，RS3 肯定不像它的人類同事那么脆弱——但它仍然依賴其中一個(gè)控制它。在 900 英尺的安全距離內(nèi)，操作員可以查看來(lái)自監(jiān)控機(jī)器人周圍環(huán)境的四個(gè)攝像頭的視頻和溫度信息。安裝在噴嘴上的一個(gè)攝像頭顯示噴水的方向。另一個(gè)使用熱成像來(lái)幫助操作員找到任何潛在的受害者。懷特說(shuō)，與學(xué)生自主設(shè)備的情況不同，運(yùn)行 RS3 和其他人工操作機(jī)器人的人“正在處理所有這些信息并根據(jù)設(shè)備的輸入做出決定?！睉烟卣f(shuō)。這將 RS3 和其他人工操作的機(jī)器人與學(xué)生的項(xiàng)目區(qū)分開(kāi)來(lái)?！八肋h(yuǎn)不會(huì)取代消防員?！毕喾?，它是一種工具，可以讓人們?cè)诓幻吧ｋU(xiǎn)的情況下選擇有效的策略。
面對(duì)美國(guó)西部不斷惡化的野火，美國(guó)林務(wù)局自 2000 年代初以來(lái)一直在涉足遙控消防技術(shù)。該機(jī)構(gòu)的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)項(xiàng)目經(jīng)理 Dirk Giles 表示，該項(xiàng)目于 2018 年正式啟動(dòng)，自 2010 年以來(lái)發(fā)生了四起搭載消防員的直升機(jī)墜毀事件?！鞍四陜?nèi)有 16 人死亡。我們需要部署技術(shù)讓我們的員工擺脫那個(gè)死人的曲線。”在飛行觀測(cè)無(wú)人機(jī)數(shù)年以收集有關(guān)火災(zāi)情況的信息后，該機(jī)構(gòu)在其武器庫(kù)中添加了“龍蛋”。遙控飛機(jī)投擲的球體有乒乓球那么大，里面裝滿了兩種化合物：高錳酸鉀和乙二醇。他們穿過(guò)樹(shù)冠下降到地面，化學(xué)物質(zhì)在那里起反應(yīng)，引發(fā)小規(guī)模和蓄意的火災(zāi)。這些受控?zé)齻荚谧尰鸹謴?fù)其在景觀中的自然作用，在那里它有助于將森林燃料保持在更平衡的水平。自該計(jì)劃啟動(dòng)以來(lái)，林務(wù)局已使用龍蛋開(kāi)始了約 200,000 英畝的有意燒毀。
去年夏天，該機(jī)構(gòu)針對(duì)活躍的野火調(diào)整了該技術(shù)。八月的一個(gè)晚上，無(wú)人機(jī)飛過(guò)加利福尼亞近百萬(wàn)英畝的 Dixie Fire 的一個(gè)精心挑選的部分，在火勢(shì)蔓延之前將燃燒球投向山腰，引發(fā)所謂的適得其反。點(diǎn)火緩慢地沿著山坡進(jìn)行故意燃燒，消耗燃料并在其尾跡后留下一個(gè)不利于火災(zāi)的區(qū)域。一旦它到達(dá)距離城鎮(zhèn) 30 英尺以內(nèi)的距離，地面消防員就可以安全地將其撲滅以保護(hù)房屋。
這項(xiàng)高度專業(yè)化的任務(wù)受到美國(guó)聯(lián)邦航空管理局規(guī)則的限制，該規(guī)則要求操作員必須在距離大多數(shù)遙控飛機(jī)兩英里的范圍內(nèi)。法律要求一些無(wú)人機(jī)任務(wù)保持從操作員到飛行器的視線。吉爾斯說(shuō)，使用自主無(wú)人機(jī)將增加操作距離并為消防員提供更好的保護(hù)。
隨著最近野火規(guī)模和強(qiáng)度的增加挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的滅火方法，科學(xué)家們還在試驗(yàn)遙控飛機(jī)組滴水和其他滅火液體。熱那亞大學(xué)機(jī)械工程教授埃琳娜·奧索尼奧 (Elena Ausonio) 在 4 月份接受DroneLife采訪時(shí)說(shuō)，一群自主無(wú)人機(jī)，每架都能夠攜帶 100 磅的有效載荷，可以在一次統(tǒng)一攻擊中撲滅火焰。com。Ausonio 在她最近參與撰寫的一項(xiàng)研究中解釋說(shuō)，這些飛行器可以在濃煙中晝夜運(yùn)行，并且不需要附近的水源。
其他科學(xué)家對(duì)機(jī)器人消防技術(shù)的前景持懷疑態(tài)度。美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的火災(zāi)研究員布蘭登柯林斯（Brandon Collins）說(shuō)：“森林和植被管理是應(yīng)該立即集中精力的地方。即使是沉浸在機(jī)器人技術(shù)中的科學(xué)家也承認(rèn)它不是靈丹妙藥。例如，Sahota 懷疑社區(qū)是否愿意投資成本超過(guò)六位數(shù)的機(jī)器人，每臺(tái)機(jī)器都是為非常特定的需求而設(shè)計(jì)的。“規(guī)模經(jīng)濟(jì)與大規(guī)模制造并不完全相同?！?/p>
盡管如此，隨著房屋火災(zāi)繼續(xù)奪去人類生命，氣溫升高使森林變干，沙霍塔認(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于消防員安全和直接滅火很重要。他說(shuō):“我們現(xiàn)在沒(méi)有足夠的消防員。隨著氣候變化，我們已經(jīng)處于臨界點(diǎn)。
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