为加州交通部进行密闭空间抽查从涵洞到桥梁单元加州交通局探索了一种更安全的检查隐蔽基础设施的方法。肯·萨特菲尔德第一次在现场使用波士顿动力公司的移动机器人Spot时据他估计该机器人在不到十分钟的工作时间内为加州交通部 (Caltrans) 节省了超过 6 万美元。萨特菲尔德常驻加州尤里卡是加州交通局建筑部门的技术协调员。2025年加州北部一条高速公路下方深处的涵洞或大型管道发生断裂。这导致土壤向下移动在上方的路面上形成了一个塌陷坑。更棘手的是工程师们还必须应对高速公路一侧的陡坡否则可能会引发山体滑坡。“我们担心开挖涵洞会破坏边坡的稳定性”萨特菲尔德说。“另一个问题是涵洞相当深。一旦深度超过20英尺我们就需要针对具体地点定制工程图纸。所以我们不知道是否会对边坡造成影响也不知道涵洞到底有多深。”密闭空间的危险各州交通部门经常在一些并非为人类设计的封闭空间内作业但这些空间仍需定期检查。这些空间包括雨水涵洞、虹吸管、公用设施井、泵站以及隧道上方用于容纳通风设备的通风室。这些建筑物内通常包含重要的公用设施例如电线管道、光纤电缆和天然气管道施工人员必须在施工期间进行维修或迁移。根据具体情况安全法规可能包括大气监测、通风设备甚至交通管制。这些要求的存在自有其道理但即使是例行检查也会显著增加时间和成本。“安全是加州交通局的头等大事”负责加州交通局施工部门现场技术投资的高级交通工程师亚伦·张伯伦说道。“我们目前有1200个在建项目总投资额约140亿美元。无论是价值数十亿美元的桥梁还是隧道项目只要是州际公路网的项目我们都在负责。”“我们最初设想Spot的应用场景是密闭空间作业、灾害评估和山体滑坡。一条很好的经验法则是任何时候只要能在密闭空间使用这些机器人就能帮你省钱。”高级交通工程师 Aaron Chamberlin“想试试机器狗吗”钱伯林得知阿拉斯加交通部的一位同事正在使用Spot来驱赶机场跑道上的野生动物后决定也为自己的部门购买一台。他给萨特菲尔德发了一条简单的短信“嘿你想试试机器狗吗”钱伯林认为如果Spot能适应阿拉斯加的零下低温那么它在北加州的气候条件下也能游刃有余。他设想利用Spot将摄像头和传感器运送到危险区域而无需像以往那样执行耗时的安全程序。“我们最初设想Spot机器人的应用场景是密闭空间作业、灾害评估和山体滑坡”钱伯林说。“一条很好的经验法则是任何时候只要能在密闭空间使用这些机器人就能帮你省钱。”动态3D扫描涵洞维修是萨特菲尔德首次在现场使用机器人。萨特菲尔德称他的机器人为“Stompy”因为它走路的姿势像在行军。萨特菲尔德使用无线多点触控平板电脑操控着Spot沿着陡峭的堤岸向下行驶并将机器人定位在高速公路下方300英尺长、42英寸粗的涵洞口。Spot 的背部搭载了多个关键传感器。除了 360° 云台摄像机、远程无线电模块和高亮度 LED 灯外Spot 还搭载了其主要亮点Emesent Hovermap 同步定位与建图 (SLAM) 激光雷达单元。这是一款移动式 3D 地图系统它利用激光脉冲生成点云图像从而精确呈现给定室内空间的几何形状。萨特菲尔德公司在使用激光雷达方面经验丰富但Spot公司引入了一种全新的应用方式。传统的测量团队需要以固定的时间间隔进行多次静态扫描——每次扫描都需要设置时间和视线条件这在弯曲的涵洞内几乎是不可能实现的。而Spot公司只需一次扫描即可完成涵洞内部的全面扫描。“我们已经知道SLAM激光雷达能采集到什么数据”萨特菲尔德说。“我们需要一个新的平台以便安全地将这套系统应用于各种不同的场景。”问题在几分钟内找到萨特菲尔德轻松地驾驶着Spot越过了松散的碎石、树枝和土堆。通过实时摄像头画面他发现管道上有一处两英尺长的裂缝。上方道路上的工作人员在实际进行激光雷达扫描时仅需封闭交通五分钟。Spot 运行不到 10 分钟就采集到了完整的、带有地理坐标的 3D 图像清晰地显示了管道的弯曲情况、脱落的接头甚至还显示了从上方道路上掉落的交通锥。当天晚上施工人员就掌握了所需的信息可以确定挖掘涵洞所需的沟槽尺寸同时还能保证边坡的稳定性。“这让我们能够精确定位这条涵洞的损坏位置而且这些损坏与上方的塌陷坑直接相关”萨特菲尔德说。“然后我分析了它对边坡的影响。它紧贴着边坡边缘但并没有深入到边坡内部。”立即获得投资回报钱伯林估计Spot 帮助施工人员避免了 5 万至 6 万美元的许可证费用、不必要的挖掘工作以及潜在的环境治理费用。这款机器人能够在崎岖泥泞的地形上行走这一点更让萨特菲尔德印象深刻。“我惊讶地发现即使在八到十英寸深的泥浆里这台机器人也能保持直立”他说。“我真没想到它能做到这一点。”360°可见性3D扫描10分钟5万美元以上避免的成本检查桥体空腔涵洞并非萨特菲尔德公司唯一部署Spot系统的密闭空间。另一项重要的部署是检查混凝土桥梁空心部分称为桥底内的公用设施管线。这些管线需要拆除但为了准确确定预算加州交通部首先希望检查桥底内部的通道情况。这些桥底是在施工人员将混凝土浇筑在支撑桥梁形状的木框架周围时形成的。工程师通常会将木材留在桥底内因为回收成本太高。不幸的是擅闯者会爬进去拆除框架从而堵塞或损坏可能位于桥底内的公用设施线路。萨特菲尔德派了斯波特进去查看情况。Spot提供的图像证实破坏者确实将木材直接堆放在公用设施线路上。这一障碍物导致承包商无法按照原计划施工。这帮助加州交通局避免了紧急变更指令并确保工程能够在采取必要的安全措施的前提下继续进行。萨特菲尔德说“我们确定了公用设施被堵塞了。这使我们能够提前拨出应急资金而不是在施工过程中才发现问题。”扩大 Spot 的作用萨特菲尔德认为Spot系统未来可应用于其他领域尤其是在隧道中。例如隧道上方的空间被称为通风室通常使用排气扇排出车辆尾气和烟雾并容纳各种公用设施管线。在进行检查时为了保护工作人员必须关闭排气扇这也意味着必须暂时停止交通以避免尾气积聚。然而Spot系统能够在不影响交通的情况下完成检查工作。萨特菲尔德说“所有这些设备以及支撑通风室的混凝土结构都需要进行检查。这些都是进行机器人检查的机会无需关闭高速公路或排气扇即可检查隧道的这一部分。”初步结果令人鼓舞Spot 的应用范围已扩展到建筑行业之外。维护人员、涵洞检查员和结构工程师现在都在评估机器人检测如何能为他们的工作提供支持。然而这些团队才刚刚开始探索 SLAM 激光雷达能为他们带来哪些益处。“大多数船员还不了解传感器能做什么”萨特菲尔德说。“在考虑机器人之前他们需要先了解数据。”尽管如此就建筑部门而言钱伯林认为初步结果证明继续探索是值得的。他已经为该州南部地区购置了第二台Spot机器人。“两台机器人或许就够了或许我们还需要更多”钱伯林说。“这取决于实际应用场景出现的频率。在任何难以进入的地点——涵洞、桥梁单元、滑坡区域——如果机器人能够保障人员安全这就是它的价值所在”他说道。阅读 32密闭空间作业安全措施​