未来，在建筑物内最危险的灭火行动中，消防队是否会被飞行机器人取代？根据日本的一项研究，相关研究正朝着这个方向发展，探索使携带消防车和喷嘴的机器人装置升空的技术。

目前，机器人消防应急管理方法主要面临两个挑战。第一个挑战是，在未来，专为建筑物灭火设计的机器人将以越来越快的速度和越来越精确的方式灭火；第二个挑战是，在最危险的行动中，机器人将接替消防员的工作，例如，使他们远离被困在发生火灾的场所的结构坍塌中并吸入内部有毒气体的危险。

在过去的二十年里，机器人工程开发了多种灭火解决方案。其中有一种 "蛇形消防员 "的原型，它是一个像缆绳一样的机器人，在水压的引导下爬行。安娜-孔达（Anna Konda）--这是她的名字--是由一个挪威团队于 2008 年设计的，旨在扑灭包括隧道在内的狭小空间内的火灾。十一年后（即 2019 年），Colossus 诞生了，这是一种配备喷水装置的履带式移动机器人，可以远距离控制，能够在凹凸不平的地形上移动。以上只是众多例子中的两个。

提要

日本的一组研究人员设计出了一种空中消防机器人，它与前代机器人完全不同，也与无人机完全不同，能够在空中翱翔，并通过各种类型和规模的建筑物的窗户引入水管。

研发的消防机器人的结构类似于一条龙，其身体由一根长长的柔性水管组成，中间和末端各有一个喷嘴装置，另外还有一个带广角镜头的摄像头和一个热像仪。

在未来，可以想象的场景包括成队的飞行消防机器人，它们不仅能在各种室内环境中灭火，还能在发生地震和其他自然灾害时拯救生命。

制造消防机器人：从地面干预到空中干预

近年来，无人机也被用于灭火，尤其是扑灭森林火灾。一些公司甚至开发了无人机，用于扑灭超高建筑中的火焰。然而，正如 2023 年 12 月 23 日发表在《机器人学与人工智能前沿》（Frontiers in Robotics and AI）杂志上的研究报告《可远程控制的 4 米长空中软管型灭火机器人的开发》（Development of a remotely controllable 4 m long aerial-hose-type firefighting robot）的作者指出的那样，尤其是在房间狭窄的情况下，飞机上连接的水管可能会干扰室内的物体，产生可怕的 "阻力效应"。

在这篇文章中，来自日本秋田、东北和大阪大学的研究小组特别介绍了他们如何将用于建筑物灭火的机器人的特点与用于灭火的无人机的特点结合起来，设计出一种能够飞行的机器，并能轻松地将水管引入任何类型和大小的建筑物，以尽可能快速、安全地灭火。让我们一起来看看这到底是怎么回事。

Dragon飞行消防员的工作原理

在楼宇消防机器人方面，日本研究人员的工作重点是制造一种飞行器，它的身体修长、轻巧、灵活，可以在任何物理空间中轻松移动。

不过，与过去的消防机器人和无人机相比，这种飞行消防员的水管必须具备这样的特性，即可以利用分布在其整个结构中的喷嘴组进行操控，从而使其能够准确地通过建筑物的窗户泼水。其次，机器人必须能够以足够的推力升空，以支撑消防车的全部负荷。

就这样，带有移动底座的空中灭火机器人研制成功了，它被称为 "龙消防员"，是一个长 3.6 米的 "龙消防员"，由一条配备两个喷嘴装置（一个在中间，一个在头部）的长水管、一个带广角镜头的摄像机和一个热成像摄像机组成。后两个装置特别用于确定火灾的确切位置，以便直接向火源供水。

最近，"Dragon"在 "ImPACT 强悍机器人挑战赛 "上进行了小规模灭火演示测试，燃烧面积约为 3.27 平方米。

"Dragon"在模拟火灾中飞过 1.5 米高的缝隙（相当于窗框），扑灭窗外的火焰。研究小组指出："尽管测试显示了所开发机器人的潜力，但该系统还不够完善，因为它缺乏远程操作和控制。

楼宇灭火机器人：远程操作正在研究中

说到楼宇灭火机器人，日本研究人员设计的系统可以进行远程操作和管理，因此操作人员只需操作一系列自动装置，就可以在任何地点对火焰进行干预。他们特别指出：

他们特别指出："通过启动喷嘴装置的适当姿态，Dragon FireFighter 可以实现不同的优化性能。例如，在演示过程中，当喷嘴位置在飞行过程中为零时，龙形机器人的表现更好"。

不过，未来该团队计划修改飞龙的身体形状，以便根据机器人头部所需的喷嘴位置，实现中央喷嘴的最佳位置。

另一个问题涉及飞行装置的调整，最终必须使用 "更先进的控制器来抑制飞龙身体的摆动，取代其被动装置"。

作者解释说，"问题的关键在于，'被动阻尼'装置能有效稳定飞行，但其调整非常耗时。另一方面，为了加快速度，我们发现流水和干扰抑制控制器都能够抑制较高的模态振荡。

未来研究

与地面机器人和无人机不同，"龙消防员 "系统只是飞行机器人的早期模型，设计用于建筑物内的消防作业。因此，它的结构和功能都有待改进。

例如，据观察，水管主体的物理特性会随着热条件的变化而改变。以至于在 ImPACT 强悍机器人挑战赛的消防演示中，即使控制方式相同，消防员龙也无法在保持实验室测试时的形态的情况下升空。

研究小组认为，这一现象与演示前的漫长等待时间内阳光直射导致管子材料过热有关。其结果是管体发生塑性变形，进而改变了其物理特性。研究小组总结说，今后应选择对温度不太敏感的材料来解决这一问题。

楼宇消防机器人：对可能出现的情况的预测

二十年后，类似上述的飞行机器人系统将出现在着火的建筑物附近进行灭火，它不会取代消防队等专业人员，而是保护他们远离危险，使他们的工作量更加精简和灵活。这就是我们的目标。

今天，我们可以预见到 2024 年的未来情景，我们可以想象成飞行消防机器人舰队，在最多样化的室内环境中灭火，而在这些环境中，由于明显的结构特点，无人机是无法进入的。

除了灭火主题，我们还想到了其他类型的紧急情况和灾难，包括地震，以及能够进行远程管理干预以拯救生命的飞行机器人。