淺談機(jī)器犬在特定情況下?lián)?fù)爆炸物轉(zhuǎn)移任務(wù)的可行性

■ 文/浙江省臺(tái)州市特警支隊(duì) 葉貴紅 高紅華 王世杰 吳高望 蔡欣毅

關(guān)鍵字：機(jī)器犬 人工智能 轉(zhuǎn)移 爆炸物

1 引言

2003年5月，福建省某市公安局特警支隊(duì)排爆隊(duì)接到指揮中心指令稱，某山莊10樓房間內(nèi)發(fā)現(xiàn)爆炸物，請求排爆隊(duì)增援處置。排爆隊(duì)到達(dá)現(xiàn)場后，發(fā)現(xiàn)在高層建筑中轉(zhuǎn)移爆炸物難度極大。如果使用電梯轉(zhuǎn)移爆炸物，爆炸物極有可能在電梯中發(fā)生爆炸，其所產(chǎn)生的沖擊波會(huì)對整幢建筑物造成嚴(yán)重破壞。如果排爆手使用機(jī)械臂或者繩鉤組合通過樓梯進(jìn)行轉(zhuǎn)移，樓梯拐角區(qū)域過小不利于排爆手操作器材進(jìn)行移動(dòng)。而且，如果是遙控類爆炸物，頻率干擾儀必須跟隨爆炸物前后移動(dòng)，實(shí)施頻率干擾操作極其不便。而使用機(jī)器人進(jìn)行轉(zhuǎn)移時(shí)，機(jī)器人連續(xù)爬行的機(jī)動(dòng)性以及避障效果差會(huì)浪費(fèi)最佳處置時(shí)機(jī)，而且室內(nèi)操控，機(jī)器人的信號(hào)傳輸也會(huì)受到限制。為了快速排除爆炸隱患，確保人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，最后主排手決定手工將爆炸物拆除。這起涉爆案件處置是成功的，但如果當(dāng)時(shí)有更好的轉(zhuǎn)移手段，那么主排手就不必冒著生命危險(xiǎn)手工拆除爆炸物。本文將以機(jī)器犬為例，分析其在特定情況下轉(zhuǎn)移爆炸物的可行性、實(shí)戰(zhàn)優(yōu)勢和未來發(fā)展趨勢。

2 現(xiàn)有轉(zhuǎn)移器材的局限性

近年來，隨著人工智能在排爆領(lǐng)域運(yùn)用的不斷深入，智能排爆機(jī)器人、無人機(jī)機(jī)載排爆設(shè)備作用顯得尤為突出。但在高層建筑物中，智能化排爆器材卻受到了前所未有的挑戰(zhàn)。智能化排爆機(jī)器人在連續(xù)爬樓梯時(shí)操控難度過大，在室內(nèi)操控時(shí)，信號(hào)傳輸容易受阻難以發(fā)揮優(yōu)勢；而排爆手使用機(jī)械臂或者繩鉤組合利用傳統(tǒng)的方式轉(zhuǎn)移爆炸物難度過大；無人機(jī)又無法攜帶機(jī)載排爆設(shè)備飛入建筑物內(nèi)完成爆炸物轉(zhuǎn)移和處置；如果排爆手直接手工拆除爆炸物危險(xiǎn)系數(shù)更高。如何有效解決這一難題？人們做了很多嘗試。2020年，筆者所在單位嘗試用搜爆犬在高層建筑中對爆炸物進(jìn)行轉(zhuǎn)移測試，通過20余天的專項(xiàng)訓(xùn)練，首先讓搜爆犬先從炸藥嗅源的包裝物開始訓(xùn)練，再到改變搜爆犬原有發(fā)現(xiàn)爆炸物后的條件反射行為訓(xùn)練，再從發(fā)現(xiàn)區(qū)域到移轉(zhuǎn)器材和指定場所的銜接訓(xùn)練，搜爆犬基本上可以完成這些測試科目的訓(xùn)練。但從模擬實(shí)戰(zhàn)測試效果來看，局限性非常大，主要存在以下問題：一是炸藥嗅源種類獲取有限；二是搜爆犬作業(yè)高度有限；三是轉(zhuǎn)移爆炸物重量有限；四是搜爆犬受環(huán)境的影響較大。通過20余天的實(shí)戰(zhàn)測試，雖然沒有馬上解決以上難題，但從搜爆犬身上得到了啟發(fā)，即如果有類似人工智能產(chǎn)品代替搜爆犬，那么就有了初步解決難題的方案。

經(jīng)過反復(fù)探討研究，決定利用機(jī)器犬在排爆現(xiàn)場擔(dān)負(fù)特殊情況下轉(zhuǎn)移爆炸物輔助手段的想法。隨著對機(jī)器犬的深入了解，我們發(fā)現(xiàn)，可以把機(jī)器犬想象成卸掉履帶或者輪子裝上四條腿的排爆機(jī)器人，而機(jī)器犬的背部如同無人機(jī)機(jī)載應(yīng)用平臺(tái)，可以根據(jù)任務(wù)需求安裝特定的一個(gè)或者多個(gè)掛載件，如果這種理想狀態(tài)下的組合成為現(xiàn)實(shí)，那么利用機(jī)器犬在高層建筑物中轉(zhuǎn)移爆炸物則具有一定的可行性。下文著重介紹機(jī)器犬的實(shí)戰(zhàn)優(yōu)勢和機(jī)器犬在高層建筑物中轉(zhuǎn)移爆炸物的局限性及未來展望。

圖1 四足機(jī)器犬

3 排爆機(jī)器犬的實(shí)戰(zhàn)運(yùn)用優(yōu)勢

3.1 具有卓越的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性

四足機(jī)器犬最顯著的優(yōu)勢就是能夠自如行走于復(fù)雜的地形中，具有很高的運(yùn)動(dòng)自主性，這也是四足機(jī)器犬超越輪式、履帶式機(jī)器人的主要特性。機(jī)器犬采用高級(jí)動(dòng)態(tài)平衡算法，其機(jī)身具有良好的抵抗沖擊能力，在跑步、跳躍、與外物碰撞或者摔倒時(shí)能夠很好地抵抗沖擊負(fù)荷。靈敏的足端觸地感知功能和高爆發(fā)運(yùn)動(dòng)性能讓其能輕松實(shí)現(xiàn)復(fù)雜地形下快跑、后退跑、左右側(cè)移、原地轉(zhuǎn)彎、匍匐前行、側(cè)滾翻跳躍、后空翻、越障、避障、倒地后原地爬起、上下斜坡/臺(tái)階等特殊運(yùn)動(dòng)形態(tài)。爬坡角度在25°左右，最大行走速度超過1.5m/s，奔跑速度更是達(dá)到了3.3m/s。而輪式、履帶式機(jī)器人目前則無法實(shí)現(xiàn)上述這些功能?？煽康倪\(yùn)動(dòng)性給機(jī)器犬在高層建筑物中轉(zhuǎn)移爆炸物創(chuàng)造了良好的先天條件，強(qiáng)大的仿生技術(shù)使得機(jī)器犬能夠適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境和地形，更好的代替現(xiàn)有轉(zhuǎn)移器材完成轉(zhuǎn)移任務(wù)。

3.2 具有智能的獨(dú)立操作性

機(jī)器犬背部可掛載多目智能深度相機(jī)，用于其在高層建筑物中轉(zhuǎn)移爆炸物時(shí)的視覺自主避障。避障傳感器的運(yùn)用堪稱是人工智能在排爆領(lǐng)域的一項(xiàng)重大突破，改變了對原有智能化排爆機(jī)器人的認(rèn)知程度。該相機(jī)可實(shí)時(shí)檢測機(jī)器犬視角范圍內(nèi)障礙物分布情況，在行走時(shí)調(diào)整機(jī)身位置，實(shí)時(shí)顯示機(jī)器犬機(jī)身調(diào)整角度、視角內(nèi)最大距離及區(qū)域、即將行走軌跡范圍并實(shí)現(xiàn)了3D地圖創(chuàng)建及導(dǎo)航規(guī)劃、高精度激光雷達(dá)自主定位和動(dòng)態(tài)避障等功能。另外，還具備較高的導(dǎo)航智能性，實(shí)現(xiàn)了基本無需人工干預(yù)的全自主導(dǎo)航，能獨(dú)立對環(huán)境實(shí)施感知和自主路徑規(guī)劃。

3.3 具有良好的實(shí)用性與可靠性

排爆機(jī)器犬機(jī)身采用高分子塑料、碳纖維及航空鋁材制作而成，機(jī)體支撐倒立擺運(yùn)動(dòng)、重心顛簸起伏、機(jī)體重心自擾動(dòng)、肢體往復(fù)加減速運(yùn)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)模式，這些運(yùn)動(dòng)構(gòu)成了機(jī)器犬運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的特性，保證了機(jī)身轉(zhuǎn)移爆炸物時(shí)的穩(wěn)定性。另外，機(jī)器犬具備出眾的負(fù)荷能力，根據(jù)其型號(hào)不同分別可達(dá)到5～25kg。同時(shí)，機(jī)器犬還具有超長續(xù)航能力，一次滿電狀態(tài)可以續(xù)航2.5～4.5h，從轉(zhuǎn)移爆炸物載重、續(xù)航時(shí)間的可靠性來看，完全滿足從高層建筑物中轉(zhuǎn)移爆炸物的需求。

4 機(jī)器犬的局限性及未來展望

目前，從機(jī)器犬在高層建筑物中轉(zhuǎn)移爆炸物的技術(shù)上而言，仍存在一定局限性。由于其自身無法完成爆炸物檢測和抓取爆炸物，所以目前的做法只是在機(jī)器犬身上加裝一個(gè)儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備，執(zhí)行單一轉(zhuǎn)移任務(wù)。轉(zhuǎn)移爆炸物時(shí)，需要排爆機(jī)器人或者機(jī)械臂等轉(zhuǎn)移器材來協(xié)助配合抓取爆炸物放在儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備中完成轉(zhuǎn)移任務(wù)。

隨著使用機(jī)器犬轉(zhuǎn)移高層建筑物中爆炸物這一排爆模式的應(yīng)用，以及機(jī)器犬技術(shù)的不斷革新，小體積、大載重的機(jī)器犬將會(huì)成為今后的主流發(fā)展趨勢。在可預(yù)見的未來，機(jī)器犬自身攜帶機(jī)械臂、便攜式X射線檢測儀、頻率干擾儀等設(shè)備也會(huì)得到很好地實(shí)現(xiàn)，這樣就可以集智能化排爆機(jī)器人和無人機(jī)機(jī)載平臺(tái)之所長，完成對爆炸物從檢查到轉(zhuǎn)移再到銷毀的一體化處置能力。

圖2 載重機(jī)器犬

5 結(jié)語

綜上所述，排爆機(jī)器犬在特定情況下作為現(xiàn)階段轉(zhuǎn)移爆炸物的輔助手段是可行的。排爆機(jī)器犬雖不是爆炸物處置的主要工具，但絕對是特定情況爆炸物處置的重要手段之一。各項(xiàng)積極因素有效融合后，機(jī)器犬將展現(xiàn)其更強(qiáng)大的使用功能和應(yīng)用場景，在特定情況下處置爆炸物的能力必將超越現(xiàn)有智能化排爆器材。在社會(huì)快速發(fā)展、科技日新月異的今天，新時(shí)代的公安特警排爆人要轉(zhuǎn)變思維，大膽創(chuàng)新，利用高科技帶來的優(yōu)勢，突破瓶頸、敢想敢闖、刻苦鉆研、接續(xù)奮進(jìn)，為人民公安搜排爆事業(yè)再立新功！