淺談防爆機器人的發展之路

　　隨著物聯網、大數據、人工智能等技術的發展，在工業4.0以及智能制造2025規劃背景下，機器人領域取得了長足發展，市場潛力不斷釋放，產業規模不斷發展壯大。在煤礦、非煤礦山以及化工、油田、冶金等領域，由于作業環境危險，作業環節容易引發生產事故，往往會造成重大人員傷亡和財產損失。智能且靈活的防爆機器人可以在人少、危險及復雜的環境中工作，輔助作業人員完成執行巡邏、排險以及防爆等任務，可以探測具有潛在危險或人員無法進入的區域，降低了作業風險，加強了作業人員的安全保護，也可以有效降低勞動強度和企業運維成本，具有重要的社會作用。

　　一、防爆機器人的主要應用

　　防爆機器人是一個復雜的人工智能系統，機器人可以劃分為機器人本體機械與結構、電控系統、電源管理系統、智能硬件系統、感知系統、認知系統、導航系統、機器人操作系統、音視頻結構化系統、邊緣計算系統、云計算系統、大數據分析系統以及各類應用系統等。此外還包括各類人工智能算法，如紅外熱成像檢測、氣體泄露檢測、火焰檢測、噪音檢測、表計識別、各類物體檢測與識別等上百種算法等。

　　防爆機器人有自主巡邏、一鍵到達以及手動控制等多種工作模式，廣泛應用于電力電廠、核電站以及化工油田等領域的易燃易爆、有毒化工及輻射等危險工作場所、危險品生產、倉儲等場景。防爆機器人借助多種傳感器及智能識別算法，每天按計劃執行巡邏值守任務，按時趕往值守點，值守過程實時巡視周邊環境，實時采集周邊視頻數據和環境數據，保存到本地并同時傳輸至后臺系統，當發現異常情況時可實時報警到機器人管理后臺和用戶的移動終端，報警信息可根據級別上報至后臺監控中心不同的管理人員進行應急處理。機器人可以完成自動巡邏、值守站崗、表計識別、危險源識別、溫度測量、震動測量、異常報警以及事件處理等工作任務。借助防爆機器人管理平臺的自主巡邏和智能識別功能，提高了電力電廠、核電站以及化工油田的信息化和智能化管理水平。

　　二、防爆機器人的發展難題

　　一款機器人的成熟需要歷時2至3年之久，在這個過程中，如果技術的選擇不具備前瞻性，基本上產品出廠就意味著落伍或被淘汰。但如果技術選擇過于前瞻，可能3至5年，機器人產品也無法走向成熟，容易錯過市場機遇。目前防爆機器人的做法一般是選擇較為成熟的技術，支持市場占有的同時快速進行產品迭代升級，保證技術優勢。高新興機器人的做法是銷售一代，在研一代，預研一代，現在市面上出售的產品是我們過去兩年的研發成果，我們在研的是明后年的產品，而預研的是未來五年的技術。

　　目前市面上的防爆機器人可以簡單分為操控型和巡檢型。操控型是指需要使用控制設備對防爆機器人進行控制，如果沒有工作人員在后臺進行控制，防爆機器人將無法工作。比如防爆機器人的控制需要借助光纜作為通訊介質，可以減少延時和提高處理效率。但是在較為復雜的環境中，光纜容易卡住，工作人員無法通過操控機器人來協助防爆機器人脫困，無法解決實際問題。巡檢型機器人是目前市面上應用較廣的防爆巡檢機器人。防爆巡檢機器人可以代替工作人員在危險、復雜的環境下完成設備及環境的日常巡檢任務，減輕巡檢人員的勞動強度，降低巡檢過程中存在的安全隱患，提升巡檢質量。

　　同時，履帶式底盤的防爆巡檢機器人越野性能好，可以實現爬坡、越障以及跨溝等動作，且不易打滑，但是履帶式底盤的耗電量大、不靈活，在狹窄的區域內無法實現轉彎等敏捷動作。如圖1所示，基于越野級別底盤的輪式防爆巡檢機器人可以滿足復雜路況現場對機器人的行走要求，這也是未來的發展方向。

　　三、5G使能防爆機器人

　　一直以來，防爆機器人的研究與落地通常存在高清視頻難以實時回傳、遠程遙控難以同步、網絡安全保障不足以及本體算力不足等難題。防爆機器人如要發揮更大的作用，網絡配置的發展必不可少。5G的加載應用則很好地解決了上述疑問。防爆機器人行業持續被看好的同時，競爭格局也持續處于動態變化中，而5G網絡則加劇了這種變化，為防爆機器人的發展打開了無限空間。

　　根據高新興機器人公司近幾年部署的巡邏機器人和防爆機器人項目現場情況來看，通過自建的WiFi以及3G、4G方式組網，以此實現大數據、大范圍傳輸的建設使用成本極高，同時由于節點及影響因素較多，容易造成后續維護及查找問題困難加倍。部分對網絡安全要求高的場景，比如部隊、核電等場景需要高安全的網絡傳輸，自建網絡的方式則安全性不足。

　　5G網絡具有覆蓋范圍大、安全性高、穿透能力強以及數據傳輸穩定等特性，將大幅降低難度與建設成本。5G的高帶寬支持機器人4K高清視頻+4路2K高清的同步傳輸。可以預見的是，5G網絡的費用也相對較低，是未來防爆機器人部署的最佳網絡方案。利用5G網絡的高帶寬和低延時可保障現場高清圖像的實時傳送，滿足在危險或有害健康等環境下使用防爆機器人進行遠程控制的要求。同時指揮系統與監控設備之間既可以通過5G網通信，也可以建立直連通信。

　　邊緣計算的價值相當于對數據在本地進行計算后，減少云端計算時間，以此實現快速響應。在5G網絡的使能下，邊緣計算的結算速度也得到提升，消除了上傳圖像數據耗時造成的延遲，從而降低了系統延遲，也意味著工作人員可以更快地看到更加高清的視頻和其他分析報告。同時，防爆機器人的識別功能在本地執行，可以實時展示作業環境和作業環節的識別和分析結果，使整個作業任務都可動態展示。

　　防爆機器人的使用可以預防安全事故，提高正常作業和管理的自動化和智能化水平。防爆機器人想要取得長足發展，必須進一步提高市場競爭力，加強核心技術的研發，前瞻性地進入新技術前沿領域，更快地支持中國制造2025進程的推進。

　　作者：柏林  廣州高新興機器人有限公司