资讯频道
首页
>
技术文库
>
正文
反恐机器人研究综述
特种装备网 发布时间:2018-11-20 浏览量:9869
分享到:

摘要:随着全球反恐局势日趋紧张,高新技术飞速发展,反恐机器人的研究和应用方兴未艾。本文在介绍反恐机器人发展现状的基础上,分析了反恐机器人的核心技术,总结了各关键技术的优缺点和应用场景,并展望了其未来发展方向,为反恐机器人的研究和应用提供理论支撑。

关键字:反恐机器人;反恐装备;智能化

1 引言

当前,由于恐怖活动的多样化、复杂化以及巨大的危害性,严重影响社会安定和经济繁荣,西方发达国家十分重视发展高技术反恐装备,积极研究反恐预警、情报侦察、危险品或爆炸物排除以及打击恐怖分子的各种武器装备,以提高本国的反恐威慑和作战能力,对于反恐机器人更是情有独钟。反恐机器人在反恐一线主要是用来靠前侦察、获取现场信息,深入各种复杂空间、处置危险爆炸物,也可对一些持枪恐怖分子实施有效攻击,是执行反恐排爆任务必不可少的装备。美国、德国、加拿大、以色列等国对反恐机器人研究处于世界领先地位,己经有批量反恐机器人用于反恐作战行动;国内对反恐机器人研究虽起步晚,但成果显著,己经研发出几种性能优异、适应性强的反恐机器人。随着人工智能技术的发展,反恐机器人的性能将不断改善,并广泛应用于反恐战线。

2 反恐机器人的研究现状

反恐机器人可分为侦察机器人、排爆机器人和攻击机器人,各种机器人的应用场景和功能侧重点不同。侦察机器人主要用于战场的巡逻监控和敌情侦察。排爆机器人主要用于对爆炸物和可疑危险物的转移和排除。攻击机器人主要用于战场作战,由于其携带致命武器,危险性较高。各国反恐机器人的研究水平存在明显梯度,国外反恐机器人研究起步较早,自20世纪60年代至今,技术水平较高。其中,美国、英国、法国、以色列、德国、加拿大、日本处于世界领先地位,在机器人的多样性、灵活性、可靠性方面优势明显。

对于侦察机器人和排爆机器人的研究历来是各国的研究重点。恐怖分子犯罪手段多变,恐怖活动规模和杀伤力不断提高,对于恐怖现场的侦察以及危险物的排除十分重要。各国研制的侦察机器人虽外形不同,但功能基本类似,主要是对复杂环境的现场侦察,对危险人物和物品的定位和排除。用于侦察的机器人,尺寸小,重量轻,携带微型摄像机和无线传输装置,往往需要设计成各种隐蔽性的形状和具有特殊的功能,既能下河入水,又能爬墙探高。侦察机器人在技术要求上更加侧重于外形的隐蔽性和摄像传输功能的可靠性。

反恐机器人研究综述

图1三种外国反恐机器人

反恐机器人研究综述

图2三种国产反恐机器人

排爆机器人主要用于对爆炸物的转移和处置,用于转移爆炸物的机器人要有良好的机动性能一般带有多个可更换臂爪,有良好的翻沟越障能力;用于处置爆炸物的机器人在现场主要是模仿人对爆炸物进行抓、拿、铲、推、翻以及水枪摧毁等技术动作,在技术要求上更侧重于本身的坚固性和排爆的可靠性。如加拿大lnuktun公司研制的VGTV侦察机器人,英国ABP公司生产的Cyclops、Bison、Ground-hog、Lyn等型号排爆机器人,美国研制的小型Dragon Runner排爆机器人,加拿大Pedsco公司生产的排爆机器人RMI。如图1所示的三种应用较多的外国反恐机器人,这些侦察、排爆机器人应用范围广、各有特色,在工作环境适应性、排爆可靠性方面都有独特设计。

反恐攻击机器人作为一种无人武器装备,广泛应用于战场上,对于有效打击敌人、减少伤亡作用重大。美国因其投入资金多、应用广,在反恐攻击机器人方面处于世界最高水平。如Foster-Miller公司开发的TALON机器人,移动速度快、越障性能突出,可以装备多种型号机关枪、反坦克火箭炮、拆弹机械手等,在火力支援和武力打击方面性能突出。

我国反恐机器人的研究始于20世纪90年代,相比于国外,起步较晚、基础较弱。经过近30年的努力,我国的反恐机器人研究成果显著。从高校、研究所到企业,都有较成熟的反恐机器人产品。国产反恐机器人在国内占有较大市场份额,尤其是排爆机器人的研究,在性能和机械结构上,均己达到国际同类机器人水平。PATROLMAN I型排爆侦察机器人广泛应用于机场和船舶的侦察排爆。中科院沈阳自动化研究所研制的”灵蜥”系列,增加了手臂碗摆,搜索范围较大。哈尔滨工业大学研制的排爆机器人,机械手臂自由度多,负载大,性能稳定可靠。 uBot系列排爆机器人产品完备,分大中小三种类型,适用于不同场合、不同爆炸物。

3 反恐机器人的关键技术

反恐机器人执行任务的特殊性决定了其技术的复杂性,与一般机器人相比,反恐机器人对稳定性、可靠性和智能化要求更高,所涉及的技术范围更广、难度更大。反恐机器人的关键技术主要包括移动机构、执行机构、多传感器信息融合、控制技术、通信技术和导航技术。

3.1 移动机构

移动机构是机器人的重要基础,是反恐机器人应对各种作战环境的先决条件。移动机构的设计直接决定了机器人对外部环境的适应性和稳定性。移动平台的越障能力和速度两个性能指标互相制约。现有的移动平台设计主要有轮式、履带式、轮履结合式和腿足式。轮式和履带式应用较多,速度相对较快.而轮履结合式和腿足式应用较少,履带式和腿足式越障能力强,但速度慢,腿足式的自平衡难度较大。

3.2 执行机构

执行机构主要负责对爆炸物等危险物品的处置,通常是多自由度的机械臂。因需处置的爆炸物种类多样,在质量、形状方面存在差异,因此执行机构的灵活性和稳定性十分重要。对于爆炸物的抓取一般是采用远程遥控或视觉伺服,由于环境复杂,现场标定困难,所以执行机构抓取精度和力度控制是难点。现在的研究重点是更精确的远程遥控技术,更稳定的视觉伺服技术,从而可以实现对爆炸物的精确处置,提高反恐机器人的稳定性和可靠性。

3.3 多传感器信息融合

多传感器信息融合是为应对复杂环境而提出的技术手段,反恐机器人对环境的感知能力决定了机器人的环境适应性、稳定性和可靠性。多传感器信息融合指的是将多种传感器信息进行融合处理,形成对外部环境的综合描述。

3.4 控制技木

运动控制技术直接影响机器人的运动性能,是机器人的关键技术之一。根据机器人运动功能的复杂程度,选择相应的控制器。现有控制器包括低位微控制器、DSP、多位微控制器、工控计算机。反恐机器人多采用基于工控计算机的控制系统。前控制器的反恐机器人运动功能复杂、智能化程度高,对控制器的控制精度要求较高。设计多样,未有统一标准,不同款式的机器人要定制相应的控制器。其研究和发展方向是模块化、网络化、标准化的控制系统。

3.5 通信技术

通信技术主要解决反恐机器人与服务后台及遥控终端之间的通信问题。服务后台要对机器人采集信息进行实时分析、决断,在执行特殊任务时,有时需要人工参与,技术人员通过遥控终端对机器人进行控制。这就对通信的实时性、安全性、稳定性提出较高要求。现有通信技术包括有线和无线两种通信方式。有线传输快速可靠,但易受环境约束,有较大局限性。无线传输相对灵活,但实时性、稳定性较差。因此一般采用多模态通信方式,对多种通信方式进行融合,实现不同环境的稳定通信。

3.6 导航技术

机器人系统中,导航技术是机器人感知和行动能力的关键技术,涉及环境感知、环境认知、运动规划、避障规划与执行等科学问题。现有机器人定位导航技术主要包括电磁导航、惯性导航、GPS导航、超声波导航、激光导航和基于视觉的导航,不同导航方式的优缺点如表1所示,选择适当的定位导航技术可以有效地拓展机器人的工作空间和应用领域。

反恐机器人研究综述

表1不同导航方式的优缺点

反恐机器人对环境的适应能力、行走精度、稳定性要求较高,目前采用较多的是激光导航和视觉导航。现在导航方式各有利弊,独立的导航方式在导航精度、稳定性上都存在局限性,而多种导航方式的组合是重点研究方向。

分享到:
[来源:公安部第一研究所责任编辑:杨航]
官方微信号:tezhongzhuangbei
立即关注特种装备网官方微信,
第一时间了解行业权威资讯和商机信息!
官方微博:特种装备网
关注我们,了解实时动态,与我们互动!
《特种装备采购指南》DM广告杂志直接投放全国公、检、法、司、安、武警和军队等系统后勤、财务装备、科技等部门及特种装备行业厂商。
Copyright 2007-2019 © 版权所属:特种装备网 关于本站 专家委员会 联系我们 媒体报道 帮助信息 法律声明 版权所属 诚聘英才 站点导航
中华人民共和国增值电信业务经营许可证:浙B2-20080022业加盟合作QQ:342753074府部门采购受理QQ:1352421922备通VIP①群:39626019
本网常年法律顾问团:童松青律师(浙江金道律师事务所合伙人 0571-87822797) 章碧珍律师(浙江一墨律师事务所主任 0571-89939999) 柴善明律师(浙江六和律师事务所副主任 0571-87206832)