機(jī)器人在巴黎圣母院大火中做了些什么

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 4月15日晚,巴黎圣母院牽動了全世界人民的心的那場大火,讓巴黎消防隊更加意識到后勤方面存在的挑戰(zhàn)。


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▲ Colossus協(xié)助巴黎消防隊在4月15日的巴黎圣母院大火中作

圖片來源:Shark Robotics)

  巴黎圣母院擁有856年歷史,我們當(dāng)然無法接受這一令人贊嘆的百年瑰寶在一場大火中化為烏有。圣母院本身既是廣受歡迎的旅游景點(diǎn),同時也是基督教徒的圣地。在對這座法國遺產(chǎn)的捍衛(wèi)戰(zhàn)當(dāng)中,英勇的消防隊員們不僅需要堅定的意志,也需要戰(zhàn)術(shù)與外界力量的加持。

  就在消防人員到達(dá)現(xiàn)場后不久,塔尖頂端開始出現(xiàn)倒塌的跡象。對于旁觀者而言,建筑的崩塌代表著這座宗教與文化紀(jì)念碑的毀滅性損失;而對于巴黎消防隊來說,這意味著現(xiàn)場400多名消防員的性命已經(jīng)危在旦夕。

  于是,消防隊當(dāng)機(jī)立斷,派出了機(jī)器人

  Colossus是一款由Shark Robotics公司設(shè)計并制造的遙控消防自動機(jī),其外觀看起來有點(diǎn)像軍用坦克。要說區(qū)別,這就是一輛采用火紅色涂裝的小坦克,體積與一只大狗相仿,在“炮塔位置”布置的軟管能夠?qū)⑺畤娚渲?50米遠(yuǎn)的距離。憑借其耐熱且防水的底盤加上強(qiáng)大的全地形踏板,Colossus一路沖向大教堂中最危險的區(qū)域,成功撲滅火焰并清除了可能造成人員傷亡的危害碎片。


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▲ 4月16日,由法國機(jī)器人公司Shark Robotics制造的機(jī)器人消防員Colossus正身處法國巴黎圣母院外

(圖片來源:Aurelien Meunier / Getty Images)

  Colossus并沒有被直接運(yùn)送至圣母院的閣樓或者屋頂,因?yàn)樗谛羞M(jìn)當(dāng)中有可能破壞教堂當(dāng)中精致的建筑結(jié)構(gòu)。

  到16日中午,大火已經(jīng)被完全撲滅。大教堂的巨大尖頂、屋頂與內(nèi)部腳手架都已倒塌;整個國家都在為其哀悼。但是,沒有人在事故中喪生,Colossus也成為其中的英雄。

  為了更深入地了解Colossus以及它在此次救火行動中扮演的角色,IEEE Spectrum采訪了Shark Robotics公司聯(lián)合創(chuàng)始人Cyril Kabbara。

  IEEE Spectrum:為什么要將機(jī)器人引入消防行動?Colossus的介入,完成了哪些巴黎消防隊無法獨(dú)力完成的任務(wù)?

 

  Kabbara:我們與巴黎消防隊開展合作的主要原因,同時也是這臺機(jī)器人的核心優(yōu)勢所在,正是避免火災(zāi)對于人類消防員以及受害者造成的傷害。我們從公司建立之初就將此作為關(guān)注重點(diǎn)。除此之外,機(jī)器人還可以輕松利用其它各種對于人類而言往往難以操作的技術(shù)方案——例如運(yùn)輸重型設(shè)備或者穿越非常危險的區(qū)域。我們的目標(biāo)在于保證消防員的人身安全,幫助他們擺脫繁瑣重復(fù)的工作,并通過時間的節(jié)約快速高效地解決問題。

  IEEE Spectrum:Colossus的行動一直由操作人員遠(yuǎn)程控制,還是具有自主能力?

  Kabbara:Colossus一直由訓(xùn)練有素的消防員進(jìn)行遠(yuǎn)程駕駛,或者說操作。我們實(shí)際上提供了三種能夠與機(jī)器人對接的控制臺,用以適應(yīng)各類情況的實(shí)際需要。首先是標(biāo)準(zhǔn)控制臺,可以在距離300米遠(yuǎn)的位置向機(jī)器人發(fā)送信號;大家還可以使用平板電腦或者智能手機(jī)版本,其適用于iOS與Android系統(tǒng)并具備更多個性化技術(shù)選項。最后一個版本為車載控制臺。我們?yōu)镃olossus的人工操作員提供多種控制選項,因?yàn)檫h(yuǎn)程控制無疑是降低危險并提升效率的最佳方法。

  IEEE Spectrum:Colossus上配備有哪些類型的傳感器與攝像頭?它們是否能夠?yàn)槿祟愊绬T提供大量原本根本無法獲取的信息?

  Kabbara:Colossus作為消防團(tuán)隊的一種技術(shù)支持平臺,能夠通過傳感器向遠(yuǎn)程操作員及其他消防員實(shí)時發(fā)送信息。這是工作人員在緊急情況下面臨危險時所必須具備的一項基本能力。將所有信息集中在一套平臺上非常重要,這意味著團(tuán)隊將不再需要攜帶多種不同的傳感器進(jìn)入建筑物。

  消防隊員首先需要了解的就是火場中的溫度,Colossus擁有先進(jìn)的溫度計,也可以及時與隊友們報告現(xiàn)場是否存在濃煙、空氣中是否彌漫著有害化學(xué)物質(zhì)等。此外,Colossus還配備有獨(dú)立的傳感器,可用于判斷是否存在NRBC威脅,即化學(xué)、生物、放射與核物質(zhì)等等——這些都屬于高危物質(zhì)類型,可能存在于故意攻擊或者發(fā)生恐怖主義活動的場景當(dāng)中。


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▲在巴黎圣母院大火中派出Colossus是為了在極端條件下快速滅火。如果讓人類消防員執(zhí)行這項任務(wù),無疑會帶來極高的生命安全風(fēng)險

(圖片來源:Shark Robotics

  我們還可以根據(jù)具體任務(wù)為機(jī)器人添加不同型號的可選配件,其中包括多種傳感器。機(jī)器人配置的四個擁有物體識別功能的不同日夜兩用型攝像頭在救援過程中同樣發(fā)揮著巨大作用。在它們的幫助下,機(jī)器人能夠看清煙霧與陰影環(huán)境下人類消防員很難辨認(rèn)出的火場情況。

  IEEE Spectrum:如何防止高溫與噴濺的液體對機(jī)器人的傳感器、計算機(jī)以及電機(jī)造成損壞?

  Kabbara:Colossus采用鋁焊接航空鋼制底盤,使得它完全防水且極耐高溫。與巴黎消防隊成員們合作開發(fā)出的這套設(shè)計方案,使得我們創(chuàng)造出了能夠承受這些極端條件且僅需最低維護(hù)成本的成果。也只有這樣,人類消防員才能夠在救援過程當(dāng)中充分依賴這臺機(jī)器人。Colossus的設(shè)計工作時長為10到12小時,期間無需任何維護(hù)或者充電操作。

  IEEE Spectrum:這臺機(jī)器人在設(shè)計當(dāng)中,是否考慮到使用更大的輸水管,從而獲得超越人類消防員的高壓噴水能力?

  Kabbara:Colossus的主要優(yōu)勢在于它能夠降低人類消防員的受傷機(jī)率。與人類及其它動物不同,Colossus的設(shè)計使其能夠在熊熊燃燒的建筑物當(dāng)中忍受長達(dá)8個小時的極端高溫,而且即使建筑物的坍塌物砸在它的底盤上,Colossus也不會感到疼痛或者因此影響行動。此外,它還能夠應(yīng)對一些在消防工作當(dāng)中經(jīng)常出現(xiàn)的問題,包括將受傷的消防員移動到安全的地方,或者在火災(zāi)場景下攜帶高達(dá)1噸的設(shè)備。在最大負(fù)載下,它能夠舉起原本需要3到4名人類消防員的最重的輸水管。這意味著人類消防員能夠?qū)⒆约旱娜孔⒁饬械街挥腥祟惸軌蛱幚淼膯栴}上——例如判斷最佳前進(jìn)路線等等。

  IEEE Spectrum:這臺機(jī)器人的價格是多少?

  Kabbara:每臺機(jī)器人的價格在13萬歐元到20萬歐元之間(約合15萬美元到22萬5千美元)。之所以存在巨大的價格波動,是因?yàn)樵摍C(jī)器人采用模塊化設(shè)計,而且提供多種可選功能。因此我們的客戶能夠在一定程度上對機(jī)器人進(jìn)行定制,從而更好地適應(yīng)其即將面臨的工作場景。

  IEEE Spectrum:在巴黎圣母院,火災(zāi)似乎始于閣樓與屋頂位置,而且這里很快就被大火吞沒。人類消防員顯然很難抵達(dá)這個區(qū)域。這時候消防指揮中心就可以判斷,到底要不要派遣Colossus通過樓梯前往屋頂?或者說采用另一種更小巧且更為敏捷的機(jī)器人?


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▲Colossus正沿著樓梯拾級而上(圖片來源:Shark Robotics)

  Kabbara:Colossus實(shí)際上能夠攀爬單階最高30厘米的樓梯,踏過水面并爬上高達(dá)45度的室內(nèi)及室外斜坡。在此次巴黎圣母院大火當(dāng)中,Colossus并沒有前往閣樓位置,因?yàn)樗奶ぐ逵锌赡軐δ抢锞碌慕ㄖY(jié)構(gòu)造成破壞。

  IEEE Spectrum:Colossus如果與其他消防隊員協(xié)作工作?人類與機(jī)器人真的能夠共同組織起高效的團(tuán)隊嗎?

  Kabbara:Colossus其實(shí)更像是一臺工具,而非另一位消防隊員。事實(shí)上,在團(tuán)隊當(dāng)中引入機(jī)器人版本的消防隊員并沒有太大的實(shí)際意義;而且我們的方法也確實(shí)取得了成功,即由人類控制決策,而由機(jī)器人完成提升、拖拽、攜帶以及其它更為危險的任務(wù)。這種組合,使得人類能夠擺脫巨大的現(xiàn)場行動風(fēng)險。

  另外,像這樣的大型任務(wù)有時候會要求Colossus改變外觀形狀,也正因?yàn)槿绱宋覀儾艜谠O(shè)計當(dāng)中盡可能采取模塊化方法。無論消防隊員需要它運(yùn)輸重型水管、設(shè)備,還是保護(hù)人類受害者,Colossus都能夠在30秒之內(nèi)快速完成“變形”,且不需要任何額外的工具——例如螺絲刀或扳手。這種快速變形能力非常重要,因?yàn)樵谌紵慕ㄖ镏泄ぷ鲿r,情況可謂瞬息萬變,因此反應(yīng)必須在短時間內(nèi)完成!

  IEEE Spectrum:Colossus是如何一步步被巴黎消防隊接受的?

  Kabbara:實(shí)際上,這是個非常復(fù)雜的過程。Colossus已經(jīng)在巴黎消防隊服役了兩年。但在此之前,我們已經(jīng)投入了幾年時間來開發(fā)這項技術(shù),旨在確保其適合真正的消防場景。我們擁有一支工程師團(tuán)隊,但卻沒有消防員成員,所以我們必須得從合作伙伴身上不斷學(xué)習(xí)知識以及經(jīng)驗(yàn)。他們會告訴我們?nèi)绾握_處理險情,而有哪些看似合理的設(shè)計在真正的火災(zāi)中根本起不到作用。他們還向我們講解了很多工程師成員們甚至從來沒有意識到過的危險因素。由于從起步階段就開始嘗試讓消防員與Colossus協(xié)同工作,因此整個磨合之旅變得比較輕松。事實(shí)上,接受培訓(xùn)的大多數(shù)消防員只需要半天時間就能學(xué)會如何正確操作這臺機(jī)器。

  IEEE Spectrum:展望未來,Shark Robitics公司與Colossus這樣的機(jī)器人還將給我們帶來哪些驚喜?

  Kabbara:自2017年我們公布Colossus以來,我們已經(jīng)看到眾多行業(yè)對于這種地面無人機(jī)技術(shù)的巨大需求。無論是軍事、工業(yè)項目還是私營保安公司,這類機(jī)器人都能夠幫助從業(yè)者解決與消防員類似的物理危險場景。為了滿足業(yè)務(wù)需求,我們抓緊招募了十幾名新的工程師加快研發(fā)進(jìn)度。而我本人也很高興能夠通過自己的努力為各個行業(yè)的從業(yè)者們提供強(qiáng)有力的工具,從而有效保護(hù)他們的人身安全


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