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72小時黃金營救!黎巴嫩大爆炸致嚴重傷亡,救援機器人可否成為突破!

時間:2020-08-07 來源:機器人在線 閱讀:8193 原創

當地時間4日18時左右,黎巴嫩首都貝魯特港口區發生巨大爆炸,當地官員將之形容為“核爆級”,最新消息顯示,目前已造成100人死亡、4000人受傷,大量人員仍下落不明,傷亡數字仍在不斷攀升中。



黎巴嫩在爆炸之前,已經處于疫情、政治動蕩和經濟危機的三重夾擊之中。目前還不清楚導致起火爆炸的確切原因。黎巴嫩內政部方面稱,爆炸可能是由存放在港口倉庫內多年的一批化學品硝酸銨引起。


硝酸銨是什么?


據悉,硝酸銨是無色斜方或單斜晶體,可溶于水,主要用于農業肥料,同時也是一種普遍的工業炸藥。由于硝酸銨本身可提供燃燒所需氧氣,所以大量儲存的硝酸銨會有很高的火災風險,而且也可能被引爆,即使在生產和儲存中也會造成危害。


硝酸銨曾引發美國史上最嚴重工業爆炸,1947年4月16日清晨,美國得克薩斯城的貨輪Grand Camp號起火,引爆了船上的2300噸硝酸銨,令大約600人死亡,3500多人受傷。



當溫度超過230℃后,硝酸銨分解會產生氧氣,因此大量儲存的硝酸銨會有很高的火災風險,而且也可能被引爆。


此時此刻,搜救行動仍在進行中,不少國家包括中國也派出救援隊伍隨時待命。在祈禱受傷人員盡可能少的同時,我們也希望救援隊伍能夠保障自身安全,如果這時候能夠采用救援機器人代替搜救隊伍去執行任務,那就更好了。


救援機器人是使救援人員能夠輕松找到受損建筑物內的受害者、收集災難數據、檢測危險材料并在危險情況下使用并提供急救方式的現代化工具。


根據《2019年世界風險報告》,2019年的災難風險熱點地區遍布大洋洲、東南亞、中美洲以及中西部非洲。各種災難發生次數增多的同時,其嚴重性、多樣性和復雜度也逐漸增加。


災難發生后的72h為黃金搶救時間,但受災難現場的非結構化環境的影響,救援人員難以快速、高效、安全地進行工作,且救援任務逐漸超出了救援人員的能力范圍,因此,救援機器人已經成為一個重要的發展方向。


全球救援機器人市場復合年增長率達14.95%


據Mordor Intelligence《SECURITY ROBOT MARKET》報告顯示,2019年全球安全機器人市場價值為22.7億美元,預計到2025年將在預測期間(2020-2025)達到35.9億美元。救援機器人作為其細分市場,預計2020-2025年,全球救援機器人市場的復合年增長率將達到14.95%。北美是救援機器人的最大市場,在2019年占全球份額42%。歐洲,包括法國、英國和荷蘭等國家,是第二大救援機器人市場。



在發達國家中,救援機器人目前已成為國家重要的發展戰略。除了救援機器人,對于其他應急救援裝備,他們已經形成了較為完善的產業鏈,包括應急信息裝備、調度指揮裝備、監測監控裝備、搶險救援裝備、個體防護裝備、生命探測裝備、遙感探測裝備等都有成熟的應用。


目前,全球救援機器人市場上的一些比較著名公司包括、Thales集團,Kongsberg Gruppen,Elbit System Ltd.和Northrup Grumman Corporation。公司在研發方面投入大量資金,以創新可用于機器人不同應用的新產品和技術。例如,在2019年,曼徹斯特大學與來自四個歐洲國家的合作伙伴合作開展了一個項目,為了改善災難后的碎片探測精度,他們開發了可安裝在蠕蟲機器人上的化學傳感器,使救援機器人可以穿過碎片中的任何細小裂縫。



中國救援機器人市場起步晚、發展迅速


在國內,救援機器人雖然起步較晚,卻發展迅速。據相關數據統計,2016年我國特種機器人市場規模達到6.3億美元,增速達到16.7%,救援機器人市場規模突破0.5億美元。隨著救援機器人應用水平的提升與應用領域的拓展,到2020年國內市場將有望達到1.3億美元以上。


結合招投標情況來看,目前救援機器人以消防/滅火/防爆/排煙功能為主,采購方主要為消防隊或者公安局。目前,救援機器人的采購規模在1-2億元,遠期來看,救援機器人市場容量可達到166億元,數據具有一定的參考價值。



2017年科技部發布的《“十三五”公共安全科技創新專項規劃》中,對我國救援機器人給予了一定的支持;國家“十二五”科技支撐計劃的重點項目“龍蝦”救援機器人是目前世界上最大的搶險救援機器人。它的每只臂有7個自由度,在工作人員的控制下可自由升降,且能模仿人的雙臂進行無死角的協調及配合作業,還能實現輪、履兩用驅動行駛。具有油、電“雙動力”交替驅動,可雙臂手作業,輪履復合行進,其雙臂末端的機械手可根據作業或救援現場的需要快速更換不同作業功能的液壓屬具,實現快速裝卸、拆解、搶險救援等作業。



更多救援機器人的用例 彰顯科技力量


當地震發生時,建筑倒塌將導致救援工作變得艱難而且危險,Sarcos公司研發了蛇形機器人,名為GuardianS。GuardianS可以代替搜救人員先進入危險環境探測環境信息,再將信息反饋給搜救人員。



最近,阿布扎比的消防人員開始使用奧地利公司LUF60機器人。該機器人在距離距離火焰最遠60米的前提下,每分鐘可噴灑2400升水,專用設備還可以清除路徑上的障礙物,急轉彎和爬樓梯。當情況變得相對不那么危險時,消防人員便可以在尋找幸存者的同時并完成其他任務。



在2015年DARPA世界挑戰賽(專注于開發救援機器人)視頻中,還有爬梯救援機器人、關閉閥門救援機器人等示例。



斯坦福大學的研究人員一直在開發一種機器人,可以自由生長,末端帶有一個小型攝像頭。不尋常的設計使其可以在很小的空間內移動和操縱,



雖然這些機器人的用途可能有限,但是當涉及到危險搜索和救援時,救援機器人卻可以發揮重大作用。


面臨的技術困境


迄今為止,機器人系統的開發還不足以滿足現實世界的救援場景需求。也許他們:


不夠智能


人類以及其他形式的智能生命在不斷變化的世界中得以生存。出于這個原因,他們可以很好地應對預料不到的情況以及預期事件和實際事件之間的差異。而救援機器人只能依靠機器學習,尚未達到人類智能和適應能力的水平,無法及時應對突發情況——畢竟災害的發生和規模是無法預料的。


不夠靈活


目前不少先進實驗室已有各種軟體機器人研發成功,卻還未真正投入應用。如果能將軟體機器人用于救援,在各種復雜的環境隨機應變形態,它就可以把自己變得很細,狹縫也難不倒他,因此他就可以適應各種地形,能圓滿地完成探測、救援、信息搜集等任務。


需要具備良好的通信系統


在復雜的環境下,救援機器人需要具備良好的通信系統,能夠實時與搜救團隊保持聯系,實時傳遞信息,在找到受傷人員能夠及時告知搜救人員,充分用好黃金搜救的72小時。


另外,機器人的移動能力、感知能力、通信能力、續航能力以及特殊環境下對于機器人的特定要求均制約了救援機器人的應用。


看來救援機器人技術的研發還有很長的路要走——只有不斷提高救援機器人在危險環境下的救援操作效果,才能夠真正在危險環境下依靠救援機器人開展救援活動,提高實際救援水平,形成科學化救援。最重要的是,減少人員傷亡。

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