6月24日凌晨,位于美国佛罗里达州瑟夫赛德镇(Surfside)的12层楼高的尚普兰大楼南楼(ChamplainTowersSouth)突然坍塌,共计140人被埋。
当地时间7月9日,美国佛罗里达州迈阿密戴德县县长达尼埃拉·莱文·卡瓦(DaniellaLevineCava)宣布,尚普兰大楼倒塌事故的死亡人数已经上升至
79人
,仍有
61人
下落不明。
在此次事故发生之后,外界普遍惊诧于美国当地救援队伍的“考古式”挖掘和互相推诿的救援流程,超级大国的突发灾难应急处理能力也再一次备受质疑。
不过,在此次事故处理过程中还有一个要点不容忽视,那就是救援人员只能徒手小心翼翼地清除废墟,同时利用搜救犬和麦克风搜寻被困在废墟中的幸存者。
这看起来似乎有点违和,我们印象中应该大显身手的各类“机器人”去哪里了?它们为什么没有参与这场救援行动中?
为了回答这个问题,我们还是需要先回到坍塌现场。首先,从上图可以看出现场的废墟是高度非结构化的,其对大多数腿式机器人来说是一个挑战。而且,已经有人类和狗在那里工作了,只要环境是安全的,就没有必要或不可能用腿式机器人,特别是在时间很紧急的时候。
另外,事故发生后迫切需要的是找到瓦砾下的人,同时了解被埋者周围瓦砾的结构,以及这个人和地表之间的确切联系。为此,救援人员不需要能够越过废墟的机器人,而是需要能够进入废墟的机器人。但目前却没有机器人能够满足这一要求。
这是为什么呢?德克萨斯农工大学人道主义机器人和人工智能实验室(HumanitarianRoboticsandAILaboratory)的负责人罗宾·墨菲(RobinMurphy)对此给出了解释。
墨菲一直致力于将机器人技术应用于世界各地的灾难救援,包括911事件、福岛核泄漏和哈维飓风。
她所做的工作并不是抽象的研究,而是组建了一个由训练有素的专业人员组成的团队,他们用成熟的机器人技术协助(应要求)处理世界各地的灾害,然后将这些经验作为数据驱动的基础,改进灾害机器人技术和培训。
罗宾·墨菲和她的救援机器人
根据墨菲的说法,就目前而言,还不可能以任何一种方式在事故现场使用机器人探索倒塌建筑物的瓦砾。
一般来说,废墟是一个极度非结构化和不可预测的环境。大多数机器人太大,无法穿过瓦砾,而且环境对非常小的机器人也不友好,因为经常有水管破裂后流出水,使一切都变得泥泞和湿滑。同时,无线通信或定位往往也是不可能的,所以需要系绳,而这又很容易被障碍物卡住或缠住。
即使你能建造一个足够小、足够耐用的机器人,能够在物理上穿过倒塌建筑物废墟中的各种空隙(就像这些蛇形机器人2017年在墨西哥能够做到的那样),也仍然解决不了太多的问题。
机器人技术研究中的许多灾难场景都假定,只要你沿着正确的路径走,就能到达目标,但真正的灾难不是这样的,大型空隙可能需要一定程度的强行进入。可机器人至今仍不具备强行钻入的能力。对于机器人来说,在没有隧道或空洞的废墟中行走是至关重要的,是一个值得积极研究的课题。
退一步说,即使你造出了一个能成功钻过瓦砾的机器人,还有一个问题是,一旦它到达它需要的地方,它能提供什么价值?
机器人传感系统一般不是为极端的近距离工作而设计的,像摄像机这样的视觉传感器可能会迅速损坏或沾上大量污垢,以至于变得毫无用处。
墨菲解释说,在理想情况下,一个搜索废墟的机器人应该能够做得更多,不仅仅是定位受害者,还能够使用其传感器来协助救援。
“受过训练的救援人员需要看到瓦砾的内部结构,而不仅仅是受害者的状态。想象一下,一个外科医生需要在一个枪击受害者身上找到一颗子弹,但对受害者器官的布局没有任何概念;如果外科医生只是直接切下,他们可能会使事情变得更糟。坍塌的情况也是如此,这就像接力棒的游戏。但是,如果结构专家能看到这堆捡来的棍子的内部,他们就能更快、更安全地救出受害者,减少二次坍塌的风险。”墨菲说。
除了这些技术上的挑战,另外一个很重要的点是,任何你希望用于救人的系统必须完全成熟。把一个实验室阶段的机器人带入像佛罗里达大楼倒塌现场,并花费时间和资源试图证明它的作用,这显然是不道德的。
“用于灾难救援的机器人应该每天都会被用于类似的任务。”
墨菲解释说。
例如,佛罗里达事故现场有四轴飞行器被用来勘察仍然存在的建筑部分,以确保人们在附近工作是安全的,这并不奇怪,因为四轴飞行器是一种成熟的、被广泛采用的技术,已经证明了自己。
除非灾难救援机器人已经达到了类似的成熟水平,否则我们不太可能看到它在主动救援中发挥作用。
那么,未来可能出现的理想型救援机器人会是什么样子呢?墨菲对此进行了一番畅想,“它看起来就像一只非常长的微型雪貂。长而灵活,像蛇一样的身体,小腿和小爪子可以抓、推和搡。这种机器人雪貂将能够打洞,可以扭动,可以弯曲,还可以装上功能性眼睑以保护和清洁其传感器。”
但是,既然没有机器雪貂,我们在短期内可以期待什么样的机器人呢?墨菲说,“但我看到这个时的第一个想法是,我真的希望有一天我们能够将日本的能动视野相机商业化。”
能动视野相机(ActiveScopeCamera)是由日本东北大学的田所悟志(SatoshiTadokoro)在15年前开发的。
它的操作有点像一个长长的、瘦瘦的、径向对称的鬃毛机器人,能够推动自己前进。
该机器人被倾斜的纤毛所覆盖。带偏心质量的电机安装在机器人上,激发振动,导致机器人上下运动。当机器人向下移动时,纤毛的尖端粘在地板上,推动身体。同时,纤毛的尖端在地板上滑动,当它向上移动时,身体就不会再移动。这个过程不断重复,机器人就可以在瓦砾堆的狭窄空间中慢慢移动。
ActiveScopeCamera机器人
“这很古怪,但是能够进入那些小空间,进入大约9米深的地方,看看周围的情况。”墨菲说。“但是,我们能找到的关于这个系统的最后一份出版物已经是十年前了,如果它的效果这么好,为什么它没有被更广泛使用呢?”
原来,当灾难发生时,人们会有一点兴趣,也会投入一些资金。但是,这些资金在下一次灾难发生之前就会被花光。过了一段时间,就没有经济动力去创造一个在硬件、软件和传感器方面都很可靠的实际产品了。
墨菲说,虽然大楼倒塌事故发生的少了是一件幸事,但这也使灾难机器人的开发周期复杂化。
“机器人能够在类似此次佛罗里达的事故中提供帮助,我们应该在这个方向的研究上花费更多的时间和精力,这有可能会拯救生命。”
|