警用和反恐機(jī)器人是特種機(jī)器人的重要應(yīng)用方向，無論是偵查突擊，還是防爆拆解，都離不開它們的身影。我國警用機(jī)器人經(jīng)過近30年的研究取得了豐碩的成果，發(fā)揮了重要的作用。隨著近年來信息技術(shù)，控制技術(shù)的不斷革新，世界警用機(jī)器人也得到了快速的發(fā)展。

1 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀

60年代初，發(fā)達(dá)國家就開展了警用機(jī)器人的研究，研制出多種型號(hào)機(jī)器人。“9·11”事件以后，各國加強(qiáng)了反恐和排爆機(jī)器人的研究，其中，美國、英國、法國、德國、以色列、加拿大、日本等國家處于領(lǐng)先地位。像跳躍機(jī)器人、排爆機(jī)器人都是非常有特色的。

我國在研制警用機(jī)器人方面起步較晚，在國家“863”等研究項(xiàng)目的支持下，有了長足的發(fā)展，某些技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平。目前國內(nèi)恐怖形勢嚴(yán)峻，涉爆案件增多，嚴(yán)重影響著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、安全穩(wěn)定和人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。因此，對警用機(jī)器人的需求量不斷增大。

2 特點(diǎn)和存在的問題

目前，國內(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。

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)品處理銷毀等任務(wù)；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)。

2.1 偵察機(jī)器人特點(diǎn)和存在問題

偵查機(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。

2.1.1 地面移動(dòng)探測機(jī)器人

北京航空航天大學(xué)研制的便攜式地面?zhèn)刹鞕C(jī)器人，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能力，具有自主/半自主式工作方式，攝像機(jī)可拍攝360°全景圖像。

2.1.2 爬壁機(jī)器人

哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的爬壁機(jī)器人，主要用于樓宇的偵察。通過負(fù)壓吸附原理進(jìn)行攀爬到達(dá)指定窗口，利用搭載的攝像傳輸設(shè)備，將室內(nèi)情況傳輸給作戰(zhàn)人員。特點(diǎn)是噪音小，連續(xù)工作時(shí)間長。

2.1.3 拋投式偵察機(jī)器人

最早拋投的像一個(gè)球一樣，把它拋投出去可以自動(dòng)扶正，然后進(jìn)行偵查，后來北京理工大學(xué)和其他一些單位做成兩個(gè)輪行走的拋投式機(jī)器人，目前應(yīng)用的比較稍多一些。

2.1.4 車底檢查機(jī)器人

該機(jī)器人安有四個(gè)輪，配有廣角鏡頭，可巡查車底下有沒有異常物，比如爆炸物等，其應(yīng)用也比較多。

2.2 排爆機(jī)器人特點(diǎn)和存在問題

排爆機(jī)器人根據(jù)抓舉的重量可分大、中、小三種類型。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、銷毀。另可配爆炸物銷毀器等。目前視覺系統(tǒng)效果差，影響了其靈活性、準(zhǔn)確性和抓舉速度。

2.2.1“靈蜥”系列反恐排爆機(jī)器人

該系列反恐排爆機(jī)器人是由中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所與廣州衛(wèi)富機(jī)器人有限公司共同研制開發(fā)的。主要包括“靈蜥－A”、“靈蜥－B”、“靈蜥－H”、“靈蜥－HW”等。 目前裝配量很大。

靈晰系列機(jī)器人，采用輪-腿-履帶復(fù)合型移動(dòng)機(jī)構(gòu)和四自由度機(jī)械手（可抓取、剪斷和鏟取）進(jìn)行工作。在關(guān)節(jié)履帶移動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)等方面具有與國外產(chǎn)品不同的特點(diǎn)，可翻越0.45m高的障礙，能通過小于43°的斜坡和樓梯，最大直線運(yùn)動(dòng)速度為40m/min。

2.2.2JW-903排爆機(jī)器人

該機(jī)器人由北京京金吾高科技有限公司研究制造。機(jī)械臂共分三級(jí)，伸展高度3m，另外，機(jī)械臂最低可水平伸入車輛底部抓取物品。

2.2.3 Leobot-EOD小型排爆機(jī)器人

Leobot-EOD小型排爆機(jī)器人由上海中為智能有限公司研制，重量不大于35kg，可單人攜行和操作。其速度0-2m/s，自由度12個(gè)，其中機(jī)械臂自由度6個(gè)，確保抓取任何方位的爆炸物；可在各種不同環(huán)境中工作，能上下30°的斜坡和樓梯，持續(xù)工作2小時(shí)；機(jī)械手臂可抓取不小于3kg的爆炸物。

2.3 攻擊機(jī)器人特點(diǎn)和存在問題

攻擊機(jī)器人常以輪、履、腿足或其他組合形式實(shí)現(xiàn)地面移動(dòng)，通過遙控或半自主方式進(jìn)行觀瞄和射擊。實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定性、可靠性、準(zhǔn)確性、環(huán)境適應(yīng)性是攻擊機(jī)器人不斷研究和探索的重點(diǎn)。

履帶式輕型攻擊機(jī)器人由機(jī)械運(yùn)載、導(dǎo)航定位、控制、無線通訊、傳感與偵察、武器及伺服控制、電源供電、遙操作控制終端等分系統(tǒng)組成。可搭載各種輕武器，伺服電機(jī)控制武器的水平、俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)，攝像機(jī)與武器同軸安裝，通過帶十字分劃的復(fù)合視頻瞄準(zhǔn)目標(biāo)。

2.4其他機(jī)器人

主要包括飛行偵察機(jī)器人、水下機(jī)器人、排險(xiǎn)機(jī)器人、消防機(jī)器人等用于特定條件下的機(jī)器人。飛行偵察機(jī)器人和水下機(jī)器人由沈陽自動(dòng)化所研制，河北工業(yè)大學(xué)研究的化學(xué)堵漏、救援機(jī)器人、核電站檢修機(jī)器人；上海消防所研究的消防機(jī)器人；山東大學(xué)研制的井下機(jī)器人等。

3 要把握的幾個(gè)問題

3.1 建好平臺(tái)

研究各種警用機(jī)器人，首先要解決好行走問題，使之能適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境。我們曾利用模擬的沙地、水地、坡度、臺(tái)階、拐彎、樓道、機(jī)艙等一整套場景，對各類警用機(jī)器人進(jìn)行測試，匯總得出一個(gè)通過性能評(píng)估指標(biāo)，這一評(píng)估辦法可望發(fā)展成為一個(gè)量化標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 實(shí)現(xiàn)智能

機(jī)器人應(yīng)該具備立體視覺；自動(dòng)尋的與判讀地形、識(shí)別和分析目標(biāo)；能半自主抓取物品，支臂能完成空間的直線擬合運(yùn)動(dòng)；有多種偵察手段和通信設(shè)備；可高速行駛（行走）、越障能力強(qiáng)；可更換工具、支臂靈巧、爪手可感知夾力；有自檢與故障報(bào)警功能；動(dòng)力持久、連續(xù)工作時(shí)間長。

3.3 不斷完善

排爆機(jī)器人沒有廣泛應(yīng)用之前，排除爆炸物大都是靠人去完成，人處在極其危險(xiǎn)的環(huán)境中，有不少公安人員因此受傷甚至獻(xiàn)出寶貴的生命。只有通過實(shí)際應(yīng)用，機(jī)器人才能不斷完善和發(fā)展。

3.4 拓展應(yīng)用

機(jī)器人除了偵察、排爆以外還有其它急需的領(lǐng)域，如用于水下作業(yè)的水下機(jī)器人，用于空中作業(yè)的空中機(jī)器人，用于地面作業(yè)的救援機(jī)器人等，這些機(jī)器人從國外引進(jìn)，一是價(jià)格昂貴、二是不便于維修，目前我國已逐步開展了相關(guān)研究。

3.5 注重產(chǎn)權(quán)

我國警用機(jī)器人在性能、功能、可靠性等方面有一定差距，不能完全滿足任務(wù)需要， 但是也有一些別人沒有做到的，我們做到的，所以保護(hù)好我們的產(chǎn)權(quán)。

4 未來發(fā)展方向

4.1研究現(xiàn)狀

目前機(jī)器人的重點(diǎn)研究方向包括：

1）排爆機(jī)器人機(jī)械臂需增加自由度，以適應(yīng)藏匿于狹窄空間的爆炸物的排除；

2）提高在室內(nèi)機(jī)器人自身準(zhǔn)確位置及與爆炸物之間的準(zhǔn)確距離；

3）提高偵查機(jī)器人圖像傳輸系統(tǒng)的清晰度、傳輸距離和抗干擾能力；

4）提高機(jī)器人的智能化和可靠性。

4.2 未來發(fā)展趨勢

1） 虛擬現(xiàn)實(shí)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

遙現(xiàn)技術(shù)是人的感覺器官在遠(yuǎn)端的延伸。人的感覺能通過虛擬現(xiàn)實(shí)的I/O設(shè)備得到增強(qiáng)，操作員在遠(yuǎn)距離操縱真實(shí)的設(shè)備時(shí)能產(chǎn)生一種“臨場感”。另一方面，人們利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以對機(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)距離操控。

2）結(jié)構(gòu)、功能模塊化技術(shù)。

機(jī)器人的重組技術(shù)，是指一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)由一種或幾種結(jié)構(gòu)、功能不同的模塊構(gòu)成，不同數(shù)量模塊的不同組合可以改變結(jié)構(gòu)的形狀、大小及功能，以適應(yīng)不同工作的需求，完成不同的任務(wù)。

3）多機(jī)器人相互協(xié)同技術(shù)。

相互協(xié)調(diào)的多個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的能力遠(yuǎn)大于各個(gè)單機(jī)器人系統(tǒng)的功能之和。它還可以通過共享資源彌補(bǔ)單個(gè)機(jī)器人能力的不足，完成單機(jī)器人系統(tǒng)無法完成的復(fù)雜任務(wù)。

制造多個(gè)簡單機(jī)器人比單個(gè)復(fù)雜機(jī)器人更容易、成本更低，多機(jī)器人系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)作機(jī)制、信息交互以及沖突消除等方面將是多機(jī)器人系統(tǒng)的另一研究方向。

4）仿生技術(shù)。

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則已經(jīng)不能滿足機(jī)器人在非結(jié)構(gòu)化、未知環(huán)境下作業(yè)的要求, 要解決的主要問題之一是運(yùn)動(dòng)方式的實(shí)現(xiàn)。 需要用新的理念, 尋找靈活穩(wěn)定、適應(yīng)性強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)模式。仿生學(xué)的發(fā)展，研究動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)方式和機(jī)理可以大大提高機(jī)器人的高適應(yīng)性和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。

5 結(jié)語

堅(jiān)持以科技創(chuàng)新為動(dòng)力，以任務(wù)定手段，以手段定裝備，以國情定發(fā)展，走自主創(chuàng)新的道路。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程操控和局部自主移動(dòng)又有了新的突破；隨著新設(shè)計(jì)理念和新技術(shù)、新材料、新工藝的高度融合，可靠性適應(yīng)性也提高到了一個(gè)新的階段，國家的不斷支持和民間資本的大量投入，必將促進(jìn)我國警用機(jī)器人的快速發(fā)展。