消防機(jī)器人帶來滅火新技術(shù)

李忠東 編譯

火場內(nèi)驚險(xiǎn)萬分，入內(nèi)滅火救人的消防員承受極大風(fēng)險(xiǎn)，很容易發(fā)生傷亡事故，因此人類一直希望能用機(jī)器人代替消防員去救火。據(jù)英國《每日郵報(bào)》6月6日報(bào)道，日本東北大學(xué)田所諭教授與八戶工業(yè)高等?？茖W(xué)校、國際救援系統(tǒng)研究機(jī)構(gòu)等組成的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，成功開發(fā)出全球首款飛行式消防機(jī)器人的原型機(jī)Dragon Fire Fighter。它是日本內(nèi)閣府“創(chuàng)新性研究開發(fā)推進(jìn)項(xiàng)目”的一部分，以期打造一個(gè)具有重大科技創(chuàng)新體系，并為日本帶來具有重要意義的科技創(chuàng)新成果。Dragon Fire Fighter不但能夠控制與消防水帶相連的多個(gè)噴嘴，利用噴水的反作用力穩(wěn)定地懸浮在空中，而且還可以選擇飛行方向進(jìn)入建筑物內(nèi)部直接消滅火源，降低消防員救火時(shí)的危險(xiǎn)。

為了便于進(jìn)入建筑物內(nèi)部，飛行式消防機(jī)器人采用的柔軟消防水帶呈細(xì)長形狀，并與消防車相連。水帶配置了多個(gè)噴嘴模塊，內(nèi)部的高壓水流從噴嘴模塊中高速向外噴水。通過噴水時(shí)的反作用力，水帶可以浮在空中并選擇前進(jìn)方向。噴出的水不僅可以滅火，同時(shí)還能冷卻周邊環(huán)境以保護(hù)水帶自身。如果配備多個(gè)噴嘴模塊，即使是較長的水帶也能浮在空中。在消防員難以進(jìn)入的高層建筑物的高層發(fā)生火災(zāi)時(shí)，就可以使用Dragon Fire Fighter，讓它從窗戶直接進(jìn)入建筑物內(nèi)部。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的Dragon Fire Fighter全球首次實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定懸浮和方向控制，飛行式消防機(jī)器人長約3米，配備兩個(gè)噴嘴模塊，頂端還安裝了攝像頭和熱成像儀，方便消防員掌握火場中的情況。研發(fā)人員對通過噴水控制消防水帶的原理進(jìn)行驗(yàn)證后確認(rèn)，只要水帶的末端被固定，水的噴射推力就能將水帶維持在末端一樣的高度，而水帶盡頭也可左右移動(dòng)約 1.5米，能更好地瞄準(zhǔn)火源進(jìn)行滅火。機(jī)器人固定在推車上，可以前后移動(dòng)，一邊改變方向一邊通過窗戶進(jìn)入建筑物內(nèi)部，用時(shí)85秒就撲滅了用作實(shí)驗(yàn)的圓桶內(nèi)的火焰。

研究人員發(fā)現(xiàn)，要想使消防水帶穩(wěn)定懸浮在空中并控制方向，不但要獲得充足的噴射推力，而且還少不了能控制力度大小和方向的噴嘴模塊。但是調(diào)整噴射量的電磁閥比較重，配備在噴嘴上并不現(xiàn)實(shí)。因此他們新開發(fā)了能通過微小的流路阻力改變噴射方向的輕量、靈活的噴嘴。通過組合使用多個(gè)可以改變噴射方向的噴嘴，就能控制通過噴嘴模塊獲得的合力大小和方向。

另外，可根據(jù)消防水帶的空中姿態(tài)來控制噴射的方向和力度。例如，如果頂端的噴水方向相對水帶固定，水帶就會(huì)隨著噴射力的增大而失去控制。如果使一定強(qiáng)度的力的方向左右變化，水帶頂端便可以左右移動(dòng)。為了提高振動(dòng)抑制效果，貼著水帶增加了一根繩索。它從水帶根部經(jīng)由滑輪折返，繩索的兩端固定在水帶頂端?；啎?huì)隨著水帶主體的形狀變化而轉(zhuǎn)動(dòng)，滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)根據(jù)其速度產(chǎn)生相應(yīng)的阻力來抑制水帶的振動(dòng)。

事實(shí)上，由于火場內(nèi)十分危險(xiǎn)，在大型火災(zāi)時(shí)消防員往往只能在火場外圍射水，防止火勢擴(kuò)散。而Dragon Fire Fighter可應(yīng)對人無法靠近的火情，直接從窗戶等地方伸進(jìn)火場內(nèi)部射水，輕而易舉地?fù)湎ńㄖ飪?nèi)的火源。研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃把噴水零件縮小，將滅火機(jī)器人加長至10～20米，并力爭提升耐火性能和操作便利性等，推向?qū)嵱没?，盡早在滅火現(xiàn)場大顯身手?！把邪l(fā)團(tuán)隊(duì)設(shè)想，將機(jī)器人與消防車云梯上的消防水帶頂端相連，讓機(jī)器人從公寓的高層窗戶進(jìn)入，進(jìn)行滅火活動(dòng)?！遍_發(fā)人員表示，“我們爭取3年之內(nèi)投入實(shí)際使用，希望未來不再有消防員因救火而喪命?！?/p>