名为Dragon Firefighter的这款机器人,采用了柔软且细长的消防水带,与消防车相连。水带长约3米,内部设置了若干个喷嘴口,从这里向外喷水。喷出的水不仅可以灭火,也可以冷却周围环境以保护水带自身。
水带的前端配备有摄像头和热成像仪,是用来探测热源,并帮助人们确认火灾现场情况的。
对一号原型机进行的实验表明,如果将水带的根部固定在消防车上,借助高压水流的喷射力,可使水带上升至数十米甚至数百米的高度;并可通过改变水流的喷射方向自由改变机器人的前进方向,即向左向右分别移动1.5米,然后自主选择合适的窗口,从那里进入消防队员难以进入的空间实施消防作业。一次,仅用1分钟时间就喷灭了金属桶内熊熊燃烧的火焰。
如何实现稳定悬浮和方向控制,是这款机器人研发的关键技术。为此,必须根据水带的空中姿态来控制水的喷射方向和力度。如果顶端的喷水方向相对水带固定,水带就会随着喷射力的增大而失去控制;如果使一定强度的力的方向左右变化,水带顶端便可以左右移动。为了提升高速水流的振动控制效果,研究人员在紧靠消防水带的顶端设置了牵引绳索,绳索在水带根部经由滑轮折返。滑轮会随着水带形状的变化而转动;滑轮转动时,会根据其速度产生相应的阻力,由此来控制水带的振动。
要使机器人能稳定地悬浮空中,还必须获得足够大的喷射推力,并能通过喷嘴模块来控制喷射力的大小和方向。由于原来采用的调整喷射量的电磁阀比较重,影响了上升的高度,于是研究人员新研发了能通过微小的流路阻力来改变喷射流量和方向的轻巧的喷嘴,取得了理想的效果。
下一步,研究人员计划将灭火机器人加长至10—20米,并进一步提升其耐久性和操作的灵便性,加速实现商业化。他们的目标是:未来不再有消防队员因救火而丧命。王瑞良