消防员，是最能带给大家安全感的职业之一。

在各类烈焰火海、危急险境面前，消防员都冲在救灾第一线，用生命为大家筑起一道道高墙，保卫大家的财产与安全。

但同时，消防员也是和平年代离牺牲最近的群体之一。

在消防员面对的诸多险境中，火势失控以及火场热辐射是造成消防员牺牲的重要因素之一。

随着我国经济的不断深入发展，建筑物的复杂程度越来越高，火灾救援不仅面临高温、浓烟、烈火等恶劣环境，同时还面临建筑物倒塌、爆炸、设备不足、缺氧、迷路等种种困境，火灾救援抢险任务变得越来越艰巨。

前不久，日本东北大学 Satoshi Tadokoro 教授实验室的一个研究团队提出空中消防软管机器人，尝试利用机器人替代消防员进入建筑物进行火灾抢险，以避免潜在建筑结构或火灾期间产生的有毒气体对消防员身体和生命安全造成伤害。   

该研究团队将这种新型消防机器人称为“龙消防员”（DFF），并将研究的系列成果发表在《机器人与人工智能前沿》杂志上。

为了让机器人能够安全地、快速地进入到建筑物并顺利灭火，研究人员采用了与传统无人机截然不同的结构。通过操纵DFF，消防员可以使用分布在软管上的多个喷嘴单元来操纵整个水软管。

消防水带由从其中心和头部喷出的八个可控水柱向上推动（在距地面两米的高度飞行）。消防软管可以改变形状并指向火焰，由后面轮式推车中的控制单元控制。该车通过供水管连接到一辆带有 14,000 升水箱的消防车，喷嘴以每秒 6.6 升的速度喷出水，压力高达 1 兆帕。

具体来看，DFF机器人的主体包括柔性主体和喷嘴单元，水被供应到机身中并从喷嘴单元排出以实现飞行，水射流可以有效地用于扑灭火灾。

位于机器人的尖端位置，研究人员为其配置了鱼眼摄像机和热成像摄像机，用以识别火灾位置并将水直接喷向火源。

基于以上，机器人可通过远程控制安全高效地灭火。

截止目前，该研究团队已经开发了配备两个喷嘴单元长3.6 m的DFF并实现了稳定飞行。该机器人在日本科学技术政策委员会资助的第七届 ImPACT Tough 机器人挑战赛露天评估中进行了小规模消防演示，燃烧面积约为 3.27 ㎡。演示中，DFF 穿过模拟窗框的 1.5 m 高的间隙，并扑灭窗框外的两处火灾。尽管演示显示了所开发机器人的巨大潜力，但该系统尚未完成，因为本应远程操作的机器人根部是使用手动移动实现的。

开发机器人演示系统对于消防机器人的实际应用至关重要。使用演示系统来宣传新技术的潜力，更容易实现新消防机器人品类的社会化推广和应用。同时，通过使用演示系统在现实条件下进行多次消防实验，也更便于下一阶段的消防技术应用更新，实现对消防机器人的更好迭代更新。

在机器人演示系统的开发研究中，研究团队开发了一种可远程控制的4 m飞行消防机器人演示系统。该系统在2020福岛世界机器人峰会开幕式上成功进行了4 m飞行DFF的消防演示。   

研究团队成员Yu Yamauchi 博士表示：“自 WRS2020 上的演示以来，我们一直致力于改进我们的 Dragon，并学到了许多新东西。例如，我们发现最初用于对抗“龙”消防员身体振动的被动阻尼机制是不切实际的：准备飞行的时间太长。我们还发现，火灾产生的热量会在瓦楞纸的户外应用中导致有害的塑性变形。固定水管和电缆的管子。”

研究团队成员Ambe 则透露：“DFF目前研究的主要挑战是将其作用范围扩大到 10 米以上。针对该机器人的独特功能制定有效的消防策略同样将是进一步开发的一个关键方面。DFF预计还需要大约 10 年的时间才能实现从实验室到现实世界消防场景中进行部署。”
 

参考文章：

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frobt.2023.1273676/full

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