在每年全球工業(yè)機(jī)器人幾十萬(wàn)臺(tái)銷(xiāo)量中亞洲銷(xiāo)量約占2/3,中國(guó)、韓國(guó)、日本、美國(guó)和德國(guó)五大市場(chǎng)的銷(xiāo)量占全球工業(yè)機(jī)器人總銷(xiāo)量的75%左右。機(jī)器人從事的行業(yè),也由原來(lái)單一的工業(yè),迅速擴(kuò)展到農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、商業(yè),科研等各行各業(yè)。
機(jī)器人是靠自身動(dòng)力和控制能力來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。特種機(jī)器人則是除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類(lèi)的各種先進(jìn)機(jī)器人,包括:服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、娛樂(lè)機(jī)器人、警用機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器等。
隨著科技的發(fā)展,社會(huì)形勢(shì)的變化,警用機(jī)器人的需求越來(lái)越旺盛,也在日常警務(wù)工作中發(fā)揮了重要的作用。目前,國(guó)內(nèi)警用機(jī)器人除低空小型飛行和水下機(jī)器人外,按照移動(dòng)載體主要分為履帶式、輪式和輪履復(fù)合式三種。按照功能主要分為偵察、排除爆炸物及危險(xiǎn)品、消防、攻擊機(jī)器人和多功能機(jī)器人等。
排爆機(jī)器人
排爆機(jī)器人是排爆人員用于處置或銷(xiāo)毀爆炸可疑物的專(zhuān)用器材,避免不必要的人員傷亡。它可用于多種復(fù)雜地形進(jìn)行排爆。主要用于代替排爆人員搬運(yùn)、轉(zhuǎn)移爆炸可疑物品及其它有害危險(xiǎn)品;代替排爆人員使用爆炸物銷(xiāo)毀器銷(xiāo)毀炸彈;代替現(xiàn)場(chǎng)安檢人員實(shí)地勘察,實(shí)時(shí)傳輸現(xiàn)場(chǎng)圖像;可配備散彈槍對(duì)犯罪分子進(jìn)行攻擊;可配備探測(cè)器材檢查危險(xiǎn)場(chǎng)所及危險(xiǎn)物品。
排爆機(jī)器人特點(diǎn)和存在問(wèn)題
排爆物機(jī)器人分為輪式及履帶式。它們一般體積不大 ,轉(zhuǎn)向靈活,便于在狹窄的地方工作,操作人員可以在幾百米到幾公里以外通過(guò)無(wú)線電或光纜控制其活動(dòng)。機(jī)器人車(chē)上一般裝有多臺(tái)彩色CCD攝像機(jī)用來(lái)對(duì)爆炸物進(jìn)行觀察;一個(gè)多自由度機(jī)械手,用它的手爪或夾鉗可將爆炸物的引信或雷管擰下來(lái),并把爆炸物運(yùn)走;車(chē)上還裝有獵槍?zhuān)眉す庵甘酒髅闇?zhǔn)后,它可把爆炸物的定時(shí)裝置及引爆裝置擊毀;有的機(jī)器人還裝有高壓水槍?zhuān)梢郧懈畋ㄎ铩?br>
排爆機(jī)器人根據(jù)抓舉的重量可分大、中、小三種類(lèi)型。主要特點(diǎn)是利用多自由度機(jī)械臂抓取各種危險(xiǎn)品并進(jìn)行處置、銷(xiāo)毀。另可配爆炸物銷(xiāo)毀器等。目前視覺(jué)系統(tǒng)效果差,影響了其靈活性、準(zhǔn)確性和抓舉速度。
偵察機(jī)器人
偵察機(jī)器人平臺(tái)是一款高效靈活的小型機(jī)器人平臺(tái)。偵察機(jī)器人主要用于偵察、巡邏、預(yù)警等;排爆機(jī)器人主要是代替人進(jìn)入危險(xiǎn)環(huán)境,完成排除爆炸物、危險(xiǎn)品處理銷(xiāo)毀等任務(wù);能夠完成在各種天氣狀況、各種地形地貌環(huán)境中的作業(yè)。攻擊機(jī)器人實(shí)際上是一種小型地面移動(dòng)作戰(zhàn)平臺(tái)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)先進(jìn)、合理、穩(wěn)定,歷經(jīng)實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)。。
偵察機(jī)器人特點(diǎn)和存在問(wèn)題
偵察機(jī)器人應(yīng)具有體積小、重量輕、快速敏捷、可靠性強(qiáng)、操作靈活和圖像清晰等特點(diǎn),是警用機(jī)器人的研究重點(diǎn)。目前在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料應(yīng)用等方面還存在一定缺陷,影響了可靠性和環(huán)境適應(yīng)性,工藝水平和量產(chǎn)數(shù)量是制約其發(fā)展的因素。
偵察機(jī)器人主要分為:地面移動(dòng)探測(cè)機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、拋投式偵察機(jī)器人、拋投式偵察機(jī)器人等這些機(jī)器人一般具有具有一定的靈活性和抗震、防水能力,在復(fù)雜地形有較好的通過(guò)能力,具有自主/半自主式工作方式完成指定任務(wù)。
警用無(wú)人機(jī)
警用無(wú)人機(jī)區(qū)別于普通無(wú)人機(jī),是警用無(wú)人機(jī)駕駛飛機(jī)的簡(jiǎn)稱(chēng),它是以無(wú)人機(jī)為載體,配有相關(guān)分系統(tǒng),能執(zhí)行警用任務(wù)的設(shè)備。目前國(guó)內(nèi)的警用無(wú)人機(jī)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在反恐監(jiān)控、抗洪搶險(xiǎn)救災(zāi)、森林防火、防暴搜捕、急救突發(fā)事件調(diào)查、聚眾驅(qū)散、大型集會(huì)安防、救援搜索、交通巡視等各種場(chǎng)合中。
警用無(wú)人機(jī)特點(diǎn)和存在問(wèn)題
目前市面上警用無(wú)人機(jī)分為三類(lèi):固定翼無(wú)人機(jī)、無(wú)人直升飛機(jī)、多旋翼無(wú)人機(jī)。
警用無(wú)人機(jī)具備體積小、靈活性強(qiáng)、機(jī)動(dòng)速度快、監(jiān)視范圍廣和操控普及面廣等諸多優(yōu)點(diǎn)。在巡邏搜索、大型安保、偵查打擊、交通管理、消防滅火和搶險(xiǎn)救災(zāi)等行動(dòng)中發(fā)揮輔助作用,可以代替人身從事高位作業(yè),安全性更高。
無(wú)人機(jī)目前應(yīng)用過(guò)程中最大的問(wèn)題就是抗風(fēng)性和續(xù)航能力。無(wú)人機(jī)還比有人駕駛飛機(jī)更依賴(lài)于通信資源,尤其是使用多傳感器來(lái)執(zhí)行任務(wù)的無(wú)人機(jī),這也是警用無(wú)人機(jī)應(yīng)用過(guò)程中的一大弱點(diǎn)。
目前國(guó)內(nèi)對(duì)無(wú)人機(jī)的監(jiān)管不斷加強(qiáng),無(wú)人機(jī)使用愈加規(guī)范化。警用無(wú)人機(jī)在警務(wù)實(shí)戰(zhàn)中助力明顯,未來(lái)警用無(wú)人機(jī)將更廣泛運(yùn)用于公安、武警、消防、交通、海洋執(zhí)法領(lǐng)域。
消防機(jī)器人
消防機(jī)器人作為特種機(jī)器人的一種,在滅火和搶險(xiǎn)救援中愈加發(fā)揮舉足輕重的作用。各種大型石油化工企業(yè)、隧道、地鐵等不斷增多,油品燃?xì)?、毒氣泄漏爆炸、隧道、地鐵坍塌等災(zāi)害隱患不斷增加。消防機(jī)器人能代替消防救援人員進(jìn)入易燃易爆、有毒、缺氧、濃煙等危險(xiǎn)災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、反饋。1986年日本東京消防廳首次在滅火中采用了“彩虹5號(hào)”機(jī)器人,自此消防機(jī)器人在救災(zāi)滅火領(lǐng)域逐漸廣泛運(yùn)用。截至目前,消防機(jī)器人已經(jīng)穩(wěn)步向第三代高端智能機(jī)器人發(fā)展。
消防機(jī)器人特點(diǎn)和存在問(wèn)題
偵消防機(jī)器人從功能上可以分為:消防滅火機(jī)器人、火場(chǎng)偵察機(jī)器人、危險(xiǎn)物品泄漏探測(cè)機(jī)器人、破拆機(jī)器人、救人機(jī)器人。除了最主要的消防功能以外按照不同的需求,消防機(jī)器人還擁有防腐蝕、防爆功能、移動(dòng)探測(cè)和控制處理通信功能。消防機(jī)器人不僅能夠幫助消防員率先探明災(zāi)情、預(yù)測(cè)火勢(shì)、熟悉環(huán)境,還能代替消防員進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)援救受困人員,更能夠發(fā)揮滅火功效,高效完成搶險(xiǎn)救災(zāi)的滅火工作。
偵目前,我國(guó)消防機(jī)器人在研發(fā)上已經(jīng)取得了一定成果,但受技術(shù)限制在應(yīng)用上還不太樂(lè)觀。雖然在今年高層消防機(jī)器人的研發(fā)成功讓地形限制無(wú)法應(yīng)對(duì)高層火災(zāi)問(wèn)題解決了。但是,當(dāng)前我國(guó)的消防機(jī)器人仍以履帶式消防車(chē)為主,且數(shù)量較少無(wú)法應(yīng)對(duì)石油化工等大型火災(zāi)情況,技術(shù)上的不足,導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用價(jià)值得不到發(fā)揮。消防機(jī)器人的想獲得大規(guī)模的應(yīng)用首先要攻克難關(guān)技術(shù)。
水下機(jī)器人
水下機(jī)器人也稱(chēng)無(wú)人遙控潛水器,是一種工作于水下的極限作業(yè)機(jī)器人。水下環(huán)境惡劣危險(xiǎn),人的潛水深度有限,所以水下機(jī)器人已成為開(kāi)發(fā)海洋的重要工具。1953年第一艘無(wú)人遙控潛水器問(wèn)世,80年代以來(lái),中國(guó)也開(kāi)展了水下機(jī)器人的研究和開(kāi)發(fā),研制出“海人”1號(hào)(HR-1)水下機(jī)器人,成功地進(jìn)行水下實(shí)驗(yàn)。1990年,無(wú)人無(wú)纜潛水器研制成功,定名為“UUV”號(hào)。中國(guó)水下機(jī)器人2009年首次在北冰洋海域冰下調(diào)查。2012年10月,中國(guó)首款“功能模塊”理念智能水下機(jī)器人問(wèn)世。
水下機(jī)器人特點(diǎn)和存在問(wèn)題
水下機(jī)器人人主要運(yùn)用于安全搜救、管道檢查、科研教學(xué)、船舶河道海洋石油檢修、能源產(chǎn)業(yè)探測(cè)、水下娛樂(lè)、考古、漁業(yè)等。無(wú)人遙控潛水器主要有:有纜遙控潛水器和無(wú)纜遙控潛水器兩種,其中有纜遙控潛水器又分為水中自航式、拖航式和能在海底結(jié)構(gòu)物上爬行式三種。
水下機(jī)器人可在高度危險(xiǎn)環(huán)境、被污染環(huán)境以及零可見(jiàn)度的水域代替人工在水下長(zhǎng)時(shí)間作業(yè),水下機(jī)器人上一般配備聲吶系統(tǒng)、攝像機(jī)、照明燈和機(jī)械臂等裝置,能提供實(shí)時(shí)視頻、聲吶圖像,機(jī)械臂能抓起重物,水下機(jī)器人在石油開(kāi)發(fā)、海事執(zhí)法取證、科學(xué)研究和軍事等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
但是,由于水下機(jī)器人運(yùn)行的環(huán)境復(fù)雜,水聲信號(hào)的噪聲大,而各種水聲傳感器普遍存在精度較差、跳變頻繁的缺點(diǎn),因此水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中,濾波技術(shù)顯得極為重要。水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制中普遍采用的位置傳感器為短基線或長(zhǎng)基線水聲定位系統(tǒng),速度傳感器為多普勒速度計(jì)會(huì)影響水聲定位系統(tǒng)精度。因素主要包括聲速誤差、應(yīng)答器響應(yīng)時(shí)間的丈量誤差、應(yīng)答器位置即間距的校正誤差。而影響多普勒速度計(jì)精度的因素主要包括聲速c、海水中的介質(zhì)物理化學(xué)特性、運(yùn)載器的顛簸等。
從公開(kāi)收集的數(shù)據(jù)顯示,2017年警用機(jī)器人成交165臺(tái),總成交額14億,值得注意的是,由于近年來(lái)各地加強(qiáng)了應(yīng)急救援裝備的建設(shè),應(yīng)急消防類(lèi)機(jī)器人采購(gòu)數(shù)量明顯上升,占2017年采購(gòu)數(shù)量總比的48%。2018年上半年警用機(jī)器人成交70臺(tái),總成交額195021620元,應(yīng)急消防機(jī)器人依然占據(jù)很大比例,達(dá)到了80%。
近年來(lái),人工智能的火熱程度蔓延到了機(jī)器人領(lǐng)域。機(jī)器人在中國(guó)市場(chǎng)上存在著巨大的發(fā)展空間,隨著我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,各種機(jī)器人奔涌而出,各行業(yè)都均有涉及。雖然工業(yè)機(jī)器人取得了顯著的成果,但特種機(jī)器人一直維持在小批量、多品種的狀態(tài),作為特種機(jī)器人重要組成部分的警用機(jī)器人雖然關(guān)注度逐年走高,使用率卻始終較低。
能夠在一定程度上補(bǔ)充警力缺口的警用機(jī)器人其實(shí)正是中國(guó)目前所需要的,因?yàn)橹袊?guó)正面臨巨大的警察缺口,國(guó)內(nèi)警察占比只有千分之1.2,不僅遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家的千分三。警察數(shù)量的缺口約為252萬(wàn)人,輔助警察工作的保安和協(xié)警類(lèi)人員也有近100來(lái)萬(wàn)的缺口。
雖然我國(guó)警用機(jī)器人在排爆、巡邏、安保等領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)始試驗(yàn)應(yīng)用,去年和今年也在春節(jié)、國(guó)慶等重大節(jié)日中實(shí)際使用。對(duì)于警務(wù)部門(mén)來(lái)說(shuō),能夠進(jìn)行偵查、巡邏、爆炸物探測(cè)、排除、處置的機(jī)器人也一直都有大量的使用需求,但實(shí)際配備有警用機(jī)器人的公安局、派出所仍是少數(shù),所配備的機(jī)器人數(shù)量也不是很多。造成警用機(jī)器人使用率低,一方面是警用機(jī)器人推廣度不足,另一方面國(guó)產(chǎn)警用機(jī)器人技術(shù)不夠完善,國(guó)外警用機(jī)器人價(jià)格又太高。
從國(guó)內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)和專(zhuān)利可以看出,我國(guó)警用機(jī)器人的發(fā)展仍處于初期,技術(shù)研究還在快速追趕中。在文獻(xiàn)方面,我國(guó)研究數(shù)量雖然開(kāi)始大幅增加,但內(nèi)容都處于底層的機(jī)械臂、嵌入系統(tǒng)等方面,表明研究還十分初級(jí);在專(zhuān)利方面,我國(guó)發(fā)明專(zhuān)利占據(jù)大頭,實(shí)用型和外觀專(zhuān)利較少,說(shuō)明我國(guó)產(chǎn)業(yè)還處于醞釀期,新技術(shù)的產(chǎn)生速度較慢。但是,我國(guó)就選擇了一條與歐美等國(guó)家不同的道路,將特種機(jī)器人的優(yōu)先級(jí)提到了工業(yè)和服務(wù)機(jī)器人之上。未來(lái)我國(guó)警用機(jī)器人需要在技術(shù)以及安全兩大方面持續(xù)改進(jìn),屆時(shí)巨大的市場(chǎng)潛力將有望迎來(lái)真正爆發(fā)。