随着物联网、大数据、人工智能等技术的发展，在工业4.0以及智能制造2025规划背景下，机器人领域取得了长足发展，市场潜力不断释放，产业规模不断发展壮大。在煤矿、非煤矿山以及化工、油田、冶金等领域，由于作业环境危险，作业环节容易引发生产事故，往往会造成重大人员伤亡和财产损失。智能且灵活的防爆机器人可以在人少、危险及复杂的环境中工作，辅助作业人员完成执行巡逻、排险以及防爆等任务，可以探测具有潜在危险或人员无法进入的区域，降低了作业风险，加强了作业人员的安全保护，也可以有效降低劳动强度和企业运维成本，具有重要的社会作用。
一、防爆机器人的主要应用
防爆机器人是一个复杂的人工智能系统，机器人可以划分为机器人本体机械与结构、电控系统、电源管理系统、智能硬件系统、感知系统、认知系统、导航系统、机器人操作系统、音视频结构化系统、边缘计算系统、云计算系统、大数据分析系统以及各类应用系统等。此外还包括各类人工智能算法，如红外热成像检测、气体泄露检测、火焰检测、噪音检测、表计识别、各类物体检测与识别等上百种算法等。
防爆机器人有自主巡逻、一键到达以及手动控制等多种工作模式，广泛应用于电力电厂、核电站以及化工油田等领域的易燃易爆、有毒化工及辐射等危险工作场所、危险品生产、仓储等场景。防爆机器人借助多种传感器及智能识别算法，每天按计划执行巡逻值守任务，按时赶往值守点，值守过程实时巡视周边环境，实时采集周边视频数据和环境数据，保存到本地并同时传输至后台系统，当发现异常情况时可实时报警到机器人管理后台和用户的移动终端，报警信息可根据级别上报至后台监控中心不同的管理人员进行应急处理。机器人可以完成自动巡逻、值守站岗、表计识别、危险源识别、温度测量、震动测量、异常报警以及事件处理等工作任务。借助防爆机器人管理平台的自主巡逻和智能识别功能，提高了电力电厂、核电站以及化工油田的信息化和智能化管理水平。
二、防爆机器人的发展难题
一款机器人的成熟需要历时2至3年之久，在这个过程中，如果技术的选择不具备前瞻性，基本上产品出厂就意味着落伍或被淘汰。但如果技术选择过于前瞻，可能3至5年，机器人产品也无法走向成熟，容易错过市场机遇。目前防爆机器人的做法一般是选择较为成熟的技术，支持市场占有的同时快速进行产品迭代升级，保证技术优势。高新兴机器人的做法是销售一代，在研一代，预研一代，现在市面上出售的产品是我们过去两年的研发成果，我们在研的是明后年的产品，而预研的是未来五年的技术。
目前市面上的防爆机器人可以简单分为操控型和巡检型。操控型是指需要使用控制设备对防爆机器人进行控制，如果没有工作人员在后台进行控制，防爆机器人将无法工作。比如防爆机器人的控制需要借助光缆作为通讯介质，可以减少延时和提高处理效率。但是在较为复杂的环境中，光缆容易卡住，工作人员无法通过操控机器人来协助防爆机器人脱困，无法解决实际问题。巡检型机器人是目前市面上应用较广的防爆巡检机器人。防爆巡检机器人可以代替工作人员在危险、复杂的环境下完成设备及环境的日常巡检任务，减轻巡检人员的劳动强度，降低巡检过程中存在的安全隐患，提升巡检质量。
同时，履带式底盘的防爆巡检机器人越野性能好，可以实现爬坡、越障以及跨沟等动作，且不易打滑，但是履带式底盘的耗电量大、不灵活，在狭窄的区域内无法实现转弯等敏捷动作。如图1所示，基于越野级别底盘的轮式防爆巡检机器人可以满足复杂路况现场对机器人的行走要求，这也是未来的发展方向。
三、5G使能防爆机器人
一直以来，防爆机器人的研究与落地通常存在高清视频难以实时回传、远程遥控难以同步、网络安全保障不足以及本体算力不足等难题。防爆机器人如要发挥更大的作用，网络配置的发展必不可少。5G的加载应用则很好地解决了上述疑问。防爆机器人行业持续被看好的同时，竞争格局也持续处于动态变化中，而5G网络则加剧了这种变化，为防爆机器人的发展打开了无限空间。
根据高新兴机器人公司近几年部署的巡逻机器人和防爆机器人项目现场情况来看，通过自建的WiFi以及3G、4G方式组网，以此实现大数据、大范围传输的建设使用成本极高，同时由于节点及影响因素较多，容易造成后续维护及查找问题困难加倍。部分对网络安全要求高的场景，比如部队、核电等场景需要高安全的网络传输，自建网络的方式则安全性不足。
5G网络具有覆盖范围大、安全性高、穿透能力强以及数据传输稳定等特性，将大幅降低难度与建设成本。5G的高带宽支持机器人4K高清视频+4路2K高清的同步传输。可以预见的是，5G网络的费用也相对较低，是未来防爆机器人部署的最佳网络方案。利用5G网络的高带宽和低延时可保障现场高清图像的实时传送，满足在危险或有害健康等环境下使用防爆机器人进行远程控制的要求。同时指挥系统与监控设备之间既可以通过5G网通信，也可以建立直连通信。
边缘计算的价值相当于对数据在本地进行计算后，减少云端计算时间，以此实现快速响应。在5G网络的使能下，边缘计算的结算速度也得到提升，消除了上传图像数据耗时造成的延迟，从而降低了系统延迟，也意味着工作人员可以更快地看到更加高清的视频和其他分析报告。同时，防爆机器人的识别功能在本地执行，可以实时展示作业环境和作业环节的识别和分析结果，使整个作业任务都可动态展示。
防爆机器人的使用可以预防安全事故，提高正常作业和管理的自动化和智能化水平。防爆机器人想要取得长足发展，必须进一步提高市场竞争力，加强核心技术的研发，前瞻性地进入新技术前沿领域，更快地支持中国制造2025进程的推进。
作者：柏林 广州高新兴机器人有限公司
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