全球反恐形式的日趋严峻，以及高新技术的快速发展，都加速了反恐机器人的发展。本文综合分析了反恐机器人的国内外研究现状，介绍了机器人的行走机构、通信技术、控制技术、导航与定位技术、多传感器信息融合技术等关键技术。并提出了反恐机器人在标准化、模块化、多机器人协同作战、虚拟现实、仿生等方面的发展趋势，为它的进一步设计与开发提供了一些建议。
近年来，全球范围内恐怖袭击事件总数每年都在不断攀升，严重危害着国家安全、社会稳定和人民生命财产。现如今，世界进入了高新技术快速发展的阶段，为了最大程度地降低恐怖袭击事件给人们带来的伤害，越来越多的国家加强反恐机器人的研发，用来代替人执行一系列诸如侦察、监视、探爆排爆、有害物质探测、现场救援等一些难度大、危险性高的任务。
1 全球反恐形式概述
在17年伊始，国际货币基金组织驻法国办事处收到一个装有自制炸药的普通包裹，打开邮包的女职员被炸伤。4月3日，俄罗斯圣彼得堡地铁遭到了恐怖袭击，造成了14人死亡，近50人受伤。5月22日，英国曼彻斯特一室内体育场发生爆炸，截止23日，这一事件造成至少22人死亡，59人受伤，这是几十年来曼城遭受的最严重恐袭。各国不断发生的袭击事件，一次次拉紧人们紧绷的神经。据不完全统计，“9.11”后的16年来，全球有超过14万人死于恐怖袭击。一起起接连发生的恐怖袭击事件，已经成为一些国家和民众不得不面对的重大安全威胁。
随着我着我国经济的不断深入发展，同时受西方暴力犯罪的影响，国内一些违法犯罪分子越来越多地持有枪支、爆炸物，制造恐怖袭击事件，影响极坏；藏独势力、东突分裂势力等民族分裂分子也不断制造爆炸案，破坏人们的生活环境，威胁着人们的生命财产安全。如图1 所示，为我国最近几年发生过恐怖袭击事件的主要城市，再加上其他的大大小小的恐怖袭击事件，可以看出这些恐怖袭击所呈现的趋势，开始由小城市向大城市、由边境城市向内地城市发展。这说明我国的反恐防暴形势十分严峻，不仅对大中城市反恐安保系统提出更高要求，也是对国家和城市反恐机制的严重挑战。
图1 我国发生过恐怖袭击事件的主要城市
通过这些恐怖袭击事件，我们可以看出恐怖主义已经成为全世界、全人类的共同敌人，是未来人类和平生活、文明进步面临的最大威胁之一。为了积极谋求共同防御、寻求应对国际恐怖主义的良策，各个国家都从不同方面展开反恐活动，共建世界和平。现如今，全球反恐活动逐渐呈现出的主要特点有：（1）手段多样化。各个国家在政治、经济、教育、国际援助和军火贸易控制等方面，展开多方位合作；同时通过促进经济社会发展、谋求社会公正、提高社会教育水平等途径和手段，逐渐消除导致恐怖主义产生的土壤。（2）应用新技术。针对恐怖袭击手段的现代化，越来越多新技术也被应用到到反恐行动中（如网络侦查、排爆机器人等）。
2 反恐机器人的发展及应用
反恐机器人属于特种服务机器人的一种，可应用于核工业、军事、燃化、铁路、公安、武警等部门，代替人在危险、恶劣、有害环境中执行探查、排除或销毁爆炸物、消防、抢救人质以及与恐怖分子对抗等任务。
2.1 国外反恐机器人的发展现状
国外的反恐机器人研究起步较早，在20世纪60年代初就开始引起了人们的关注，一些国家先后研制出多种型号、各有特色的机器人。尤其是“9.11”事件以后，各国加强了反恐侦察机器人的研究，其中，以色列、美国、英国、法国、加拿大等国家对反恐机器人的研究处于领先地位。
英国早在60年代就成功研制出排爆机器人。ABP公司专为英国国防部生产和供应EOD爆炸品解拆装置，其生产的排爆机器人有Cyclops、Bison™、Ground-hog™、Lynxx等型号（图2）。
美国著名的军火商Foster-Miller公司在反恐机器人方面，其主打产品为“魔爪”（Talon）军用机器人（图3）。2000年开始，“魔爪”军用机器人被首次部署，目前已经被大量部署到阿富汗和伊拉克等地区，其最为首要的任务是辅助军事人员完成一些极端危险的工作，如侦察和拆除敌方部队为攻击己方部队而设置的路边炸弹及其它一些简易爆炸装置（IED）。截至到2009年6月30日，至少有2800辆“魔爪”机器人在役。
美国著名机器人公司iRobot，制造的反恐防爆机器人Packbot，现至少有4000台用于美军在伊拉克和阿富汗执行任务，主要用于清除路边炸弹和简易爆炸装置。Packbot-EOD机器人重量轻，只有18~24千克，尺寸小，便于携带；采用履带式结构，可以攀爬斜坡和楼梯，能够跨越浅的河流与崎岖山路；防水能力强，可在2米深的水下作业；手臂灵巧，可以抓住并搬运物件，最善于探测牛或羊的尸体，那是反美武装很喜欢隐藏炸药的地方（图4）。
加拿大Pedsco公司，30年的机器人公司，生产的排爆机器人RMI，主要型号有RMI9、RMI10系列。RMI-9XD机器人重量轻，尺寸小，可以到狭窄区域作业；采用轮履复合式结构，轮式和履带式可快速更换，爬楼梯或执行特殊任务时可以快速简便地安装履带机构；双臂结构，可以同时安装爆炸物销毁器和排爆机械臂；可以安装2路水炮枪，2路激光瞄准仪，多种手爪和工具；左右两臂可安装延伸臂，3种延伸臂可以选择，以到达车底、车内、窗台等位置执行任务；防水等级达到IP67，适合于全天候工作（图5）。
2.2 国内反恐机器人的发展现状
我国在研制反恐机器人方面起步较晚，从20世纪90年代起，国内一些研究单位、企业也开发了一些类似的反恐防爆机器人产品，比如沈阳自动化所、上海交通大学、上海市消防研究所等。
中国科学院沈阳自动化研究所先后研制了“灵蜥”—A、“灵蜥”－B、“灵蜥”—H、“灵蜥”－ＨＷ 等反恐防暴机器人。“灵蜥”－ＨＷ 在“灵蜥”－Ｈ 的基础上增加手臂腕摆，扩大覆盖范围（图６）。四条腿采用国际上较先进的“轮＋腿＋履带复合移动模式”，自己可以爬楼梯搜寻可疑爆炸物。在反恐战斗中，“灵蜥”－ＨＷ 身上的“探测眼”可以对爆破装置准确探测，并用手臂娴熟地对该爆破物进行排爆，同时位于后部的摄像头可以将该区域的地形情况传回控制台以便进行下一步行动。此外，在其身上设有一套声控装置，一旦遇到恐怖分子劫持人质事件，在发生恐怖事件的危险区域它可以通过声控系统代替警察和恐怖分子对话谈判。如果遇到恶性事件，它还可以发射连发霰弹及催泪弹，从而给恐怖分子造成重大打击。14年12月，“灵蜥”－ＨＷ55 型反恐防爆机器人，首次走出国门，跟随我国第13批赴黎巴嫩维和工兵分队，参与维和活动。它将代替人对路边炸弹、车辆炸弹、危险未爆炸物进行勘察、转运、销毁等操作，帮助士兵更好的完成排爆任务，降低人员伤亡。
国内也有一些民营企业加入到反恐排爆机器人的研发中，产品较为完整的如uBot系列排爆机器人，包括小型排爆机器人uBotＡ10、中型排爆机器人uBotＡ20、大型排爆机器人uBotＡ50（图７）。该系列机器人主要由机器人本体、六自由度的机械手臂、云台监控系统和远程控制终端四部分组成。uBot系列排爆机器人动作精细、准确到位，当发现汽车内有可以物品时，可用机器人手爪抓上钥匙将车门打开，并将危险物品取出。
相对于国外反恐机器人的研究比较成熟，已经批量应用于实战环境。国内的产品还有一定差距，环境适应能力较差，作业能力不足，作业不够可靠，实用性不足。我们还需加大研发力度，实现反恐机器人实际应用化和产业化目标。
3 反恐机器人的核心技术分析
在整个机器人的实现过程中，设计的关键技术有：行走机构的设计、通信技术、控制技术、导航与定位技术、多传感器信息融合技术等。
3.1 核心技术
01
行走机构
行走机构作为反恐机器人的移动载体，必具如下特点：一定的移动速度和低能耗；良好的姿态稳定性和高运动精度；能适应各种地理环境，一定的爬坡和越障能力。现有的反恐机器人行走机构主要有：轮式、履带式、轮履结合式、腿足式，表１ 简单分析了个行走机构的优缺点，便于根据实际需求选择合适的装置。
02
通信技术
通讯系统主要是实现机器人与控制终端间的双向信息交流，包括数据视频、音频等信号的传递，主要有有限传输和无线传输两种方式。有限传输多通过线缆、光纤实现，传输速率高且可靠，但受到一些地形环境的限制；模拟传输实时性高，但是易受干扰。无线传输可实现距离在100米~1千米内模拟信号和数字信号传输，效率较高，但实时性较差。因此如何在此平台上融合不同的传输手段，并在不同的适用场合进行切换就尤为重要。
多模态信息传输技术，即是一种融合多种传输手段的通讯方式，集有线、微波、3G、无线等多种方式于一体。可将现有的采用模拟方式传输视频的模式升级为采用多种模式的信息传输，提高传输图像质量，增大传输距离，使在不同的场合和不同的距离间都能够实时获得机器人端的信息。
03
控制技术
目前，反恐机器人的控制方式主要为有线控制、无线遥控、自主式控制。有线控制可靠性高，但控制线缆很容易被现场的障碍物缠绕甚至割断；无线遥控式控制操作方便，机器人行动灵活，但控制信号易受到楼道等的屏蔽或外来信号的干扰；而自主式控制反恐机器人具有多种感知功能如视觉反馈、障碍物识别等，可进行复杂的逻辑推理、规划和决策，在作业环境中自主行动，具有很高的智能性。
04
导航与定位技术
对反恐机器人来说，使用地图匹配、路标和知觉等导航方式存在局限性，传统的路径规划和跟踪方法也不能发挥作用。现有的SLAM技术（同时定位与地图构建技术）则更适于反恐机器人的使用，可使机器人在没有环境先验信息的情况下，很好地实现导航和定位。该技术使用摄像头、激光传感器等系统获得周围环境的信息，运用人工智能算法对机器人所在的环境进行地图构建和定位。
05
多传感器信息融合技术
在实际应用过程中，反恐机器人的作业环境和对象是不断变化的，甚至是预先完全未知的，能否对其所处环境进行切合实际的感知、识别和建模也是反恐机器人研制中的一个关键，可采用多传感器信息融合技术来解决这个问题。多传感器信息融合和集成是借助一种最佳的系统结构和合适的信息处理方法，综合运用多传感器信息，以增强系统在各种复杂的、动态的、不确定环境中的自主决策能力。经过集成与融合的多传感器信息能完善地、精确地反映环境特征，与单一传感器只能获得环境特征的部分信息段相比，它具有冗余性、互补性、实时性和低成本四大优点。
3.2 发展趋势
根据目前国内外反恐机器人的发展来看，将主要向以下几个方面发展：
01
标准化、通用化与模块化
未来，对反恐机器人的要求将越来越高，需要它实现更多的功能，同时实现产业化。因而对于反恐机器人各构成部分的标准化、通用化、模块化的研究就显得尤为重要。在使用过程在中，可以根据需求将不同模块进行组装，从而改变反恐机器人的结构形状、大小及功能。同时，这将有助于未来反恐机器人工业化生产，而且为尽快建立机器人新军奠定了基础。
02
多机器人自主协同作战
随着机器人数量的增多，智能化和自主能力的增强，多机器人自主协同工作完成多种任务目标将成为今后发展的方向。多机器人系统相比于单机器人系统有诸多优点，如多机器人系统适应环境能力强，环境发生变化时能自我调节；多机器人系统具有更好的数据冗余性及鲁棒性；多机器人系统空间分布广，同时具有较好的时间分布性。通过多机器人之间的协同合作，多机器人系统可以可靠地完成单机器人无法完成的复杂任务。
03
虚拟现实技术
现有的机器人控制多为遥控操作，但受到机器人和操作员间距离的限制，从而影响操作的精确性。而虚拟现实技术的实现，可以更精确地控制机器人的动作。同时，借助虚拟现实技术，操作员在远距离操作真实的设备时能产生一种“临场感”。
04
生物技术
以生命科学为基础的生物技术，通过研究不同生物自身所有的特性、功能，并与工程原理相结合，设计出具有预期性的新物质，如现有的仿生鱼、蚁类机器人等。随着生物技术的发展，将可以大大提高机器人对环境的适应性，为我们解决更多的问题。
内容来源：第三届军民融合发展高技术装备成果展览暨论坛优秀作文集《新形势下反恐机器人的发展机遇》（作者：上海合时智能科技有限公司卢秋红、张国伟、李晨晶）
转载请注明来源
