机器人辅助救援人员在犹他州矿难后寻求答案

工作人员将一台临时拼凑的机器人爬行器送入克兰德尔峡谷矿井,但它无法应对地震活动、地下水和其他挑战。

本周,参议院听证会正在进行,以调查犹他州克兰德尔峡谷矿井事故,该事故夺走了六名矿工和三名救援人员的生命。与此同时,人们也在努力评估被派去协助失败救援任务的机器人设备的性能。

当机器人团队试图挖掘线索,了解被困在地下1500英尺处的矿工的下落时,他们面临着几个艰巨的工程和设备控制挑战。矿井的深度意味着任何部署的移动机器人都需要配备能够在穿过钻入矿井上方山体的七个钻孔之一后,还能在到达矿井底部后导航数百英尺。此外,机器人必须防水,以防止在穿越矿井内部时浸没在地下水池中时发生故障。所有这些都必须使用地面上的设备来控制机器人的运动和车载摄像头来完成。

南佛罗里达大学安全保障救援技术研究所主任罗宾·墨菲表示,由于时间限制和山体持续移动的阻碍,工作人员只能够将一台移动机器人通过一个钻孔送到矿井底部,它在那里从入口点行进了七英尺远。美国劳工部矿山安全与健康管理局负责监督8月6日塌方事故后的所有救援和恢复行动,事故发生后不久,该局请求研究所的机器人辅助搜索和救援中心提供帮助。


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克兰德尔峡谷矿井位于盐湖城以南 120 英里处,在一次塌方中坍塌,其威力之大,在里氏震级上记录为 3.9 级。最初的塌方发生后,余震持续了数天,最强烈的一次发生在 8 月 16 日,震级为 1.6 级,并导致随后的坍塌,夺走了三名救援人员的生命。在那之后,救援人员主要依靠贯穿山体的钻孔来了解矿工可能被困的位置。七个钻孔中的每一个直径从 2.5 英寸到近 9 英寸不等,至少需要 40 个小时才能钻成。最深的孔切入山体超过 2,000 英尺,耗时超过 58 小时。

救援队决定使用 Inuktun Services 提供的 4x15 英寸履带建造一个机器人爬行器,以便车辆能够挤过狭小的空间。该机器人连接到 PipeEye International 提供的控制电缆,并配备了 Inuktun Spectrum 90 两栖云台变焦摄像头以及一个非常小的摄像机。

PipeEye 在矿场现场工作了七天,与 Inuktun 的技术连接,使用了超过一英里的光纤和铜缆。虽然 PipeEye 的机器人设备都没有小到可以放入钻孔,但该公司能够将其一台机器人的控制电子设备转移到 Inuktun 的一台设备上。

随着山体在矿井上方移动和沉降,搜索队经历了迅速恶化的状况。尽管钻了七个钻孔,但在机器人设备能够穿过之前,第六个和第七个钻孔就坍塌了。

PipeEye 的机器人设法通过第四个钻孔降落到矿井底部。它的摄像头捕捉到了用于稳定矿井顶部的金属丝网的图像,但这些金属丝网却垂到了地面。“我们只能看到成堆的岩石和泥土,”PipeEye 的高级技术员詹姆斯·米尔沃德说。墨菲补充说,矿井底部的状况“比我们预期的还要糟糕”。由于持续的地震活动在矿井墙壁上炸开洞,地面上充满了水和碎屑。

由于无法向救援人员提供太多信息,机器人被留在钻孔中过夜。不幸的是,当工作人员第二天早上返回取回机器人时,他们发现孔洞已经移动,机器人无法再返回地面。尽管进行了多次尝试移除机器人,包括使用 400 磅的凿子来破碎阻挡其逃生的地面,但价值 35,000 美元的机器人永久地被困在地面以下 52 英尺处。“它永远地留在了山里,”米尔沃德说。

米尔沃德确信,如果给他更多时间,他和他的团队可以设计出更适合这种情况的机器人设备。使用的机器人勉强足够小,可以穿过钻孔。“如果我们在这个行业再做任何工作,”他说,“我们将使用更小的版本。”

墨菲希望在克兰德尔峡谷吸取的教训将被纳入美国商务部国家标准与技术研究院或 NIST 为未来救援机器人制定的任何标准中。她说,由于每次灾难都不同,最好的机器人设计应该给救援人员最大的灵活性,并补充说:“即使你认为你知道下面有什么,你也永远无法完全正确。”

至关重要的是,机器人救援设备在被送入像克兰德尔峡谷那样的恶劣环境之前,必须制作精良。这包括拥有一个防水的机身,传感器和摄像头设备安装在机器人较高的位置,以便它们不太可能被碎片阻挡。所有这些都需要完成,以帮助地面上的工作人员操作机器人。墨菲说,救援现场的长时间和恶劣条件使得“期望人们能够弥补现场任何技术缺陷是不合理的”。

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