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消防员无人机飞行 爬上墙壁

1974年美国灾难片“高耸的地狱”描绘了消防队员在一座138层高的摩天大楼中结束火灾的认真斗争。直到今天,高层建筑的火灾被认为是最危险的灾难之一。

摩天大楼火灾特别难以控制,因为它们能够在高居住密度空间中快速传播,并且在建筑物复杂的垂直结构中对抗火灾的挑战。火灾发生时摩天大楼的可达性有限,很难评估初始情况。

由民用和环境工程系的Hyun Myung教授领导的韩国高等科学技术研究院(KAIST)的一个研究小组开发了一种无人驾驶飞行器,命名为防火空中机器人系统(FAROS),用于探测摩天大楼的火灾,搜索建筑物内部,实时将数据从火灾场景传输到地面站。

作为由研究团队于2014年创建的攀爬空中机器人系统(CAROS)的扩展版本,FAROS还可以飞行和攀爬墙壁。

FAROS的运动依赖于四旋翼飞行器系统,可以自由地将其飞行模式改变为蜘蛛在墙壁上的爬行,反之亦然,便于在狭窄空间的迷宫中进行无阻碍的导航,这些空间充满了炽热建筑物内的碎片和碎石。

无人机通过利用2-D激光扫描仪,高度计和惯性测量单元传感器“估计”其姿势,以自主导航。通过定位结果并使用热成像相机识别建筑物内的物体或人,FAROS还可以通过采用专用的图像处理技术来检测和找到火点。

FAROS具有防火和阻燃性。无人机的机身覆盖着芳纶纤维,以保护其电气和机械部件免受火焰的直接影响。芳纶纤维表皮下面还有一个空气缓冲区,以及一个基于珀耳帖效应的热电冷却系统,有助于将空气层保持在特定的温度范围内。

研究小组证明了在烟雾弥漫的室内环境中定位系统和爬墙机制的可行性。防火测试表明,无人机可以承受超过1000摄氏度的热量,从丁烷气体和乙醇气溶胶火焰中超过一分钟。

Myung教授说:“随着城市越来越拥挤的摩天大楼和超级结构,这些高层建筑中的火灾事故是危及生命的大规模灾害。在此类事件的早期阶段,FAROS可以适当地部署到灾难现场,以尽量减少损害并最大限度地提高救援任务的安全性和效率。“

该研究团队最近开始提高外部感知传感器的防火设计性能,包括2-D激光扫描仪和热成像相机,因为这些传感器可能比其他内部传感器和电子元件更容易受到火灾。

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