越來越多的科技公司正在加緊解決一個顯而易見的大問題：各地價值數(shù)萬億美元的橋梁、隧道和廠房都面臨老化問題。
那些最重要的基礎(chǔ)設(shè)施——從管道和工業(yè)廠房到船舶和吊橋——正在慢慢地分崩離析，這促使美國土木工程師協(xié)會在最新報告中僅給該國的基礎(chǔ)設(shè)施打了“C-”評分。
原因是多方面的。我們的星球被無情的液體和氣體混合物所覆蓋，它們永遠(yuǎn)都在試圖從原子層面拆解我們以及我們所建造的一切。氧氣讓我們得以生存，但它也很容易起反應(yīng)，易于與金屬和大多數(shù)其他建筑業(yè)所需的東西發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。由此產(chǎn)生生銹、保護涂層氧化、物體著火等問題。
(相關(guān)資料圖)
此外，海浪、風(fēng)以及隨季節(jié)變化而產(chǎn)生的熱脹冷縮現(xiàn)象會侵蝕破壞鋼鐵和混凝土。這可能會帶來毀滅性的后果，就在美國總統(tǒng)拜登計劃在匹茲堡發(fā)表關(guān)于國家基礎(chǔ)設(shè)施狀況的演講前幾個小時，佛羅里達州薩弗賽德的一棟公寓樓發(fā)生倒塌，匹茲堡一座橋梁坍塌。
管道、安全殼、工字鋼和活動部件都發(fā)生故障，最終回到它們原來的基本狀態(tài)。氣候變化和日益增多的極端天氣事件正在加速這一過程。
正如作家 Kurt Vonnegut 曾經(jīng)寫到的那樣，也許最大的挑戰(zhàn)在于“每個人都想建造些什么，卻沒有人愿意維護”。
在密西西比河?xùn)|岸，距路易斯安那州巴吞魯日市東南 20 英里處，殼牌美國公司自 1967 年起就開始經(jīng)營 Geismar 化工廠。在那里，該公司生產(chǎn)用于合成纖維織物、洗滌劑、塑料容器等產(chǎn)品的工業(yè)化學(xué)品。
直到最近，由于需要檢查該老化工廠的設(shè)施，殼牌不得不完全關(guān)閉受影響的廠房區(qū)域。然后，該公司讓工人冒著生命危險攀爬該龐大工廠的各個角落，檢查每一寸地方。
殼牌的機器人工程師 Steven Trevi?o 稱，如今，殼牌可以讓工廠繼續(xù)運轉(zhuǎn)，讓維修人員在地面上注意保持安全距離，因為他們可以操控爬墻機器人，以毫米級的分辨率對鋼鐵儲罐等進行檢查。借助各種傳感器，機器人可以同時探尋存在腐蝕和開裂的地方。這有助于團隊縮短工廠完全停機時必須處理的事項清單。
殼牌公司正在使用的磁吸爬墻機器人是由總部位于匹茲堡的初創(chuàng)公司 Gecko Robotics 生產(chǎn)的。在 Geismar 工廠測試完 Gecko 機器人后，殼牌計劃將其應(yīng)用到海上設(shè)施。
Trevi?o 在談到他的檢查和維護技術(shù)團隊時表示，“可以把我們看作是工地和設(shè)備的醫(yī)生。 就像醫(yī)生一樣，我們對病人進行無損檢測，然后決定接下來該怎么做——是什么都不做，還是開點處方？ ”
殼牌維持其龐大基礎(chǔ)設(shè)施正常運轉(zhuǎn)的方法，體現(xiàn)了各種軍事和民用基礎(chǔ)設(shè)施維護的大趨勢。西門子能源公司（Siemens Energy）董事總經(jīng)理 Adam Middleton 說，整個檢查維護行業(yè)正在逐步轉(zhuǎn)型，從按照既定時間表進行維護，轉(zhuǎn)變?yōu)槔靡惶兹碌墓ぞ撸崆罢页鲂枰蘩淼牡胤健?
Trevi?o 表示，這些工具包括會飛、會行走、會游泳和會爬行的機器人和各種新型傳感器，以及處理傳感器所收集數(shù)據(jù)并據(jù)此做出預(yù)測的人工智能技術(shù)。
總部位于加州圣馬特奧的無人機公司 Skydio 首席執(zhí)行官 Adam Bry 表示，“我認(rèn)為，令人著迷的一點是，我們的世界運轉(zhuǎn)所依賴的基礎(chǔ)設(shè)施有很多是數(shù)字技術(shù)尚未觸及的。”
Skydio 最近關(guān)閉了消費級無人機業(yè)務(wù)，專心服務(wù)企業(yè)客戶。這些客戶包括遍布全美 35 個州的 80 多家公用事業(yè)公司、交通運輸機構(gòu)以及石油和天然氣公司（包括殼牌美國公司）。它們都使用 Skydio 的無人機對部分關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施進行定期檢查，如變電站、輸電線、橋梁、廠房等。
對于無人機來說，這類檢查都是利用我們手機上的攝像頭來自動進行視覺檢查。圖像可以輸入機器學(xué)習(xí)系統(tǒng)（也被稱為人工智能），經(jīng)過訓(xùn)練，該系統(tǒng)可用來檢測損壞情況。
與此同時，這些無人機能夠以三維形式精確繪制物體的表面。由此產(chǎn)生一個超逼真的模型，讓人類可以坐在舒適的辦公室里“檢查”它，同時也可以通過人工智能來標(biāo)記任何可疑的地方。
Trevi?o 稱，當(dāng)下的轉(zhuǎn)變是從基于時間的檢查轉(zhuǎn)向基于風(fēng)險的檢查。Bry將其稱為向基于狀況的維護的轉(zhuǎn)變。他補充道，不管你如何描述它，“這都是關(guān)乎了解資產(chǎn)的狀況，而不是按照時間表進行維護”。
與金融科技、房地產(chǎn)科技和所有其他引人注目的細(xì)分“科技”不同，“維護科技”目前還不是一個備受吹捧的新熱詞。也許人們應(yīng)該多去鼓吹，畢竟它對我們?nèi)粘Ｉ钍种匾?
在過去的 50 年里，人們對腐蝕的直接成本進行了大量的研究。最近一次研究是在 2013 年，但這些研究總是得出同樣的數(shù)字——占 GDP 的 3% 到 4%。其他研究估計，如果算上間接成本，腐蝕的總成本大約是這個數(shù)字的兩倍。全球來說，這意味著腐蝕每年給人類造成數(shù)萬億美元的損失。
Gecko Robotics 首席執(zhí)行官 Jake Loosararian 說道，“腐蝕有數(shù)百種類型，我們一直在開發(fā)技術(shù)和軟件來辨別正在發(fā)生的損害類型。”Gecko 最初是一家機器人公司，但后來擴張到開發(fā)軟件來處理其機器人收集的數(shù)據(jù)。這家初創(chuàng)公司打造的系統(tǒng)目前用于跟蹤全球超過 6 萬項資產(chǎn)，包括發(fā)電廠、管道、煉油廠、水壩、海軍艦艇和其他軍事裝備。
說到檢查，Skydio 的 Bry 說，“你需要的數(shù)據(jù)往往就在眼前，只是很難收集”。
收集這些數(shù)據(jù)的工作越來越多地落到了會爬、會飛、會游的機器人身上，
比如 Gecko Robotics 的磁吸爬墻機器人，還有 Skydio 可飛到任何地方的小型自動化無人機。水下機器人技術(shù)也發(fā)生了類似的演變——只是水下環(huán)境在某些方面更具挑戰(zhàn)性。
VideoRay 公司高管 Brad Clause 說，VideoRay 從事水下機器人制造已有 20 多年。
在水下環(huán)境中，沒有全球定位系統(tǒng)（GPS），就無法進行衛(wèi)星通信。因此，VideoRay 花了數(shù)十年時間進行這一領(lǐng)域的研究，以開發(fā)支持水下操作、可替代原有技術(shù)的技術(shù)。部分研究由美國海軍資助，但大部分是由遠(yuǎn)程操控工具的最大客戶——海上石油工業(yè)——資助。
導(dǎo)航方面，有類似于地面應(yīng)答器的水下聲學(xué)定位技術(shù)。通信方面則有聲學(xué)調(diào)制解調(diào)器。在檢測裂縫和腐蝕方面，遙控機器人可以借助攝像頭和超聲波厚度傳感器——但前提是機器人必須足夠強大，能夠抵御強大的水流，導(dǎo)航也必須足夠精確，從而能夠盡可能接近目標(biāo)物體。水下環(huán)境的腐蝕要遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于陸地環(huán)境中的腐蝕——在陸地上，檢查人員會擔(dān)心油漆是否受損，而在水中，他們則會觀察結(jié)構(gòu)的厚度，從而確定它們的溶解速度。
VideoRay 最新一代的遙控機器人重 38 磅（約 34.5 斤），可由一人攜帶。這樣，它就可以快速地運送到任何地方，而不像可能重達數(shù)噸的舊式機器人那樣，需要龐大的支持人員團隊、起重機和船只來運送。
Skydio 無人機也非常小巧——重量不到 3 磅（約 2.7 斤），寬度不到 2 英尺（約 60.1 厘米）。小尺寸設(shè)計至關(guān)重要，由于足夠小巧，它們能夠在室內(nèi)外靈活飛行，將攝像頭對準(zhǔn)要檢查的建筑物。
“我們的技術(shù)是實現(xiàn)數(shù)字化的第一步，”Skydio 的 Bry 說，“無人機在檢查物體方面是一個非常強大的工具，因為它們幾乎可以到達任何地方?！?
地面機器人方面，諸如蘇黎世公司 Anybotics 的四足機器人 ANYmal 的機器人設(shè)計靈感來自狗，其功能性類似于大約中等體型的狗，人能去的地方它們都能去——包括上下樓梯。借助攝像頭、激光、熱傳感器甚至電子“鼻子”，它們可以自動檢查工業(yè)設(shè)施。
另外，Invert Robotics 發(fā)明的機器人重量不到 11 磅（約 10 斤），大小和大公文包一樣，可以利用微型吸盤吸附在幾乎任何光滑的表面上，就像章魚手臂上的吸盤一樣。因此，它能夠到達制藥工廠的反應(yīng)罐內(nèi)部、飛機外部等地方，從而進行腐蝕、化學(xué)污染和生物污染方面的細(xì)微檢查。
一旦問題得到評估，機器人也就可以越來越多地承擔(dān)起人類曾經(jīng)承擔(dān)的修復(fù)工作。
Greensea 制造的水下機器人可以擦洗船底，以防止藤壺、管蟲和其他泥狀物（另稱為“污垢”）積聚，這些東西會迫使船只多消耗 20% 的燃料才能到達目的地。通常情況下，清理一艘船需要一群人類潛水員——如果船況特別糟糕，還需要動用干船塢。
Greensea 首席執(zhí)行官 Ben Kinnaman 表示，Greensea 不出售這些機器人，而是提供付費服務(wù)，來保證為客戶將船體清洗干凈?？蛻艨梢赃x擇將機器人帶上船，也可以在進港時進行清洗。
Greensea 還解釋稱，圍繞使用機器人進行檢查和使用軟件處理檢查結(jié)果，已經(jīng)形成了一個相互重合的企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。除了擦洗船體的機器人以外，該公司還開發(fā)了 Opensea 軟件平臺。該平臺于 2006 年開始開發(fā)。Kinnaman 說，Opensea 軟件是運行 VideoRay 水下機器人的軟件，它也應(yīng)用于其他數(shù)十家制造商的水下機器人。
對于能源公司而言，停電每年會造成數(shù)十億美元的收入損失和額外成本。西門子能源公司的 Middleton 稱，在這種情況下，升級公司的檢查維護系統(tǒng)確實很快就能回本。
然而，問題在于，擁有龐大基礎(chǔ)設(shè)施的企業(yè)、政府和軍隊已經(jīng)有了自己的維護系統(tǒng)。而這些系統(tǒng)依賴于習(xí)慣于以某種方式做事的人。
Middleton 說，“老實說，這類機器人技術(shù)普及的最大障礙可能是人。例如，如果人們覺得這種技術(shù)沖擊了他們的專業(yè)優(yōu)勢，那么讓他們理解和欣賞它可能會十分困難。”
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