淺談防爆機器人的發(fā)展之路

　　隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、大數據、人工智能等技術(shù)的發(fā)展，在工業(yè)4.0以及智能制造2025規劃背景下，機器人領(lǐng)域取得了長(cháng)足發(fā)展，市場(chǎng)潛力不斷釋放，產(chǎn)業(yè)規模不斷發(fā)展壯大。在煤礦、非煤礦山以及化工、油田、冶金等領(lǐng)域，由于作業(yè)環(huán)境危險，作業(yè)環(huán)節容易引發(fā)生產(chǎn)事故，往往會(huì )造成重大人員傷亡和財產(chǎn)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(huán)境中工作，輔助作業(yè)人員完成執行巡邏、排險以及防爆等任務(wù)，可以探測具有潛在危險或人員無(wú)法進(jìn)入的區域，降低了作業(yè)風(fēng)險，加強了作業(yè)人員的安全保護，也可以有效降低勞動(dòng)強度和企業(yè)運維成本，具有重要的社會(huì )作用。

　　一、防爆機器人的主要應用

　　防爆機器人是一個(gè)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(lèi)應用系統等。此外還包括各類(lèi)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(lèi)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(dòng)控制等多種工作模式，廣泛應用于電力電廠(chǎng)、核電站以及化工油田等領(lǐng)域的易燃易爆、有毒化工及輻射等危險工作場(chǎng)所、危險品生產(chǎn)、倉儲等場(chǎng)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(wù)，按時(shí)趕往值守點(diǎn)，值守過(guò)程實(shí)時(shí)巡視周邊環(huán)境，實(shí)時(shí)采集周邊視頻數據和環(huán)境數據，保存到本地并同時(shí)傳輸至后臺系統，當發(fā)現異常情況時(shí)可實(shí)時(shí)報警到機器人管理后臺和用戶(hù)的移動(dòng)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(jìn)行應急處理。機器人可以完成自動(dòng)巡邏、值守站崗、表計識別、危險源識別、溫度測量、震動(dòng)測量、異常報警以及事件處理等工作任務(wù)。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(chǎng)、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(fā)展難題

　　一款機器人的成熟需要歷時(shí)2至3年之久，在這個(gè)過(guò)程中，如果技術(shù)的選擇不具備前瞻性，基本上產(chǎn)品出廠(chǎng)就意味著(zhù)落伍或被淘汰。但如果技術(shù)選擇過(guò)于前瞻，可能3至5年，機器人產(chǎn)品也無(wú)法走向成熟，容易錯過(guò)市場(chǎng)機遇。目前防爆機器人的做法一般是選擇較為成熟的技術(shù)，支持市場(chǎng)占有的同時(shí)快速進(jìn)行產(chǎn)品迭代升級，保證技術(shù)優(yōu)勢。高新興機器人的做法是銷(xiāo)售一代，在研一代，預研一代，現在市面上出售的產(chǎn)品是我們過(guò)去兩年的研發(fā)成果，我們在研的是明后年的產(chǎn)品，而預研的是未來(lái)五年的技術(shù)。

　　目前市面上的防爆機器人可以簡(jiǎn)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(jìn)行控制，如果沒(méi)有工作人員在后臺進(jìn)行控制，防爆機器人將無(wú)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(zhì)，可以減少延時(shí)和提高處理效率。但是在較為復雜的環(huán)境中，光纜容易卡住，工作人員無(wú)法通過(guò)操控機器人來(lái)協(xié)助防爆機器人脫困，無(wú)法解決實(shí)際問(wèn)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(huán)境下完成設備及環(huán)境的日常巡檢任務(wù)，減輕巡檢人員的勞動(dòng)強度，降低巡檢過(guò)程中存在的安全隱患，提升巡檢質(zhì)量。

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

　　三、5G使能防爆機器人

　　一直以來(lái)，防爆機器人的研究與落地通常存在高清視頻難以實(shí)時(shí)回傳、遠程遙控難以同步、網(wǎng)絡(luò )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(fā)揮更大的作用，網(wǎng)絡(luò )配置的發(fā)展必不可少。5G的加載應用則很好地解決了上述疑問(wèn)。防爆機器人行業(yè)持續被看好的同時(shí)，競爭格局也持續處于動(dòng)態(tài)變化中，而5G網(wǎng)絡(luò )則加劇了這種變化，為防爆機器人的發(fā)展打開(kāi)了無(wú)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(chǎng)情況來(lái)看，通過(guò)自建的WiFi以及3G、4G方式組網(wǎng)，以此實(shí)現大數據、大范圍傳輸的建設使用成本極高，同時(shí)由于節點(diǎn)及影響因素較多，容易造成后續維護及查找問(wèn)題困難加倍。部分對網(wǎng)絡(luò )安全要求高的場(chǎng)景，比如部隊、核電等場(chǎng)景需要高安全的網(wǎng)絡(luò )傳輸，自建網(wǎng)絡(luò )的方式則安全性不足。

　　5G網(wǎng)絡(luò )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?？梢灶A見(jiàn)的是，5G網(wǎng)絡(luò )的費用也相對較低，是未來(lái)防爆機器人部署的最佳網(wǎng)絡(luò )方案。利用5G網(wǎng)絡(luò )的高帶寬和低延時(shí)可保障現場(chǎng)高清圖像的實(shí)時(shí)傳送，滿(mǎn)足在危險或有害健康等環(huán)境下使用防爆機器人進(jìn)行遠程控制的要求。同時(shí)指揮系統與監控設備之間既可以通過(guò)5G網(wǎng)通信，也可以建立直連通信。

　　邊緣計算的價(jià)值相當于對數據在本地進(jìn)行計算后，減少云端計算時(shí)間，以此實(shí)現快速響應。在5G網(wǎng)絡(luò )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(shí)造成的延遲，從而降低了系統延遲，也意味著(zhù)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(shí)，防爆機器人的識別功能在本地執行，可以實(shí)時(shí)展示作業(yè)環(huán)境和作業(yè)環(huán)節的識別和分析結果，使整個(gè)作業(yè)任務(wù)都可動(dòng)態(tài)展示。

　　防爆機器人的使用可以預防安全事故，提高正常作業(yè)和管理的自動(dòng)化和智能化水平。防爆機器人想要取得長(cháng)足發(fā)展，必須進(jìn)一步提高市場(chǎng)競爭力，加強核心技術(shù)的研發(fā)，前瞻性地進(jìn)入新技術(shù)前沿領(lǐng)域，更快地支持中國制造2025進(jìn)程的推進(jìn)。

　　作者：柏林  廣州高新興機器人有限公司