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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。