今年以来，我国多处发生森林火灾，近日的四川木里县森林大火，造成30名扑火队员不幸殉职，其中27人是凉山州森林消防指战员，1个80后，24个90后，2个00后。
生命的逝去让人痛惜，对于科技行业来说，也需要反思：为什么人工智能与机器人快速发展的今天，机器人依然无法替代人去完成危险的任务？
我们知道，机器人可以分为三种，即工业机器人、服务机器人、特种机器人。工业机器人服务于工业制造流程，服务机器人替人完成一些服务性的活动，如饭馆的上菜机器人、家里的扫地机器人、针对养老的陪伴机器人等，而特种机器人则主要是代替人去完成一些特殊的、特别是危险场景下的任务，如消防机器人、爬壁机器人、军用机器人、高空设备清扫机器人等。
就目前来看，我们很少看到特种机器人作业，特种机器人使用率还很低，危险环境下的工作大多还是人来完成。
为什么特种机器人到现在还没法普及？特种机器人这个领域目前是怎样的发展状况？这个行业有哪些参与者？
来看今天的前沿技术周报，给你解答。
特种机器人行业纵览
1）特种机器人离我们生活还是有点远，而且种类很多很细分，我们先来了解一下基本的分类。
特种机器人，顾名思义就是执行特种任务的机器人。都有哪些特种任务呢？
按照用途来分，特种机器人包括排爆机器人、扫雷机器人、侦查机器人、战场机器人、水下机器人、城市管网机器人、消防机器人、挖掘机器人、安防机器人、抢险救灾机器人、车底检查机器人、毒品监测机器人等多种类型，应用在军事、消防、治安防暴、采掘、交通运输、安防、城市管网建设与维修、空间探索等多种环境下。
有人也将医疗机器人、娱乐机器人、家庭机器人等也作为特种机器人的一种，不过既然机器人中还有服务机器人这一大类别，医疗机器人、娱乐机器人、家庭机器人等作为服务机器人更合适。
按大的场景来分，则可以分为军用特种机器人和民用特种机器人两种。
而按照机器人移动的方式，特种机器人可以分为轮式、足式、履带式、混合式机器人。
2）特种机器人都有哪些作用？
主要是为人而赴汤蹈火。特种机器人可以在相对危险的环境中，代替人执行部分任务，从而保护从业人员的人身安全。下面具体来看看集中主要的特种机器人。
先看看消防灭火机器人。当发生火灾时，功能优异的消防灭火机器人，往往可以喷射数十米长的水柱，喷射流量之大甚至可达手持消防水管的8-10倍，履带采用特殊材质加工而成，最高可承受几百摄氏度的高温，可通过远程遥控行走、爬坡、登梯及跨越障碍物，适应多种环境，耐高温、抗热辐射、防雨淋、防化学腐蚀、防电磁干扰等，在电力供应充足的情况下，可以持续工作。
消防灭火机器人
如图，在着火的地方存在爆炸可能性的情况下，让机器人上前去灭火，可以保护消防员的安全。传统消防机器人需要远程操控。在AI技术武装之下，现在的消防灭火机器人还可以具备透雾及精准识别功能，识别火场中遗留人员和火源位置。
排爆机器人也是一种主要的特种机器人类型，可在泥泞路面、城市废墟、煤矿及油田等多种地形快速移动，对危险物进行探测，并通过灵活的机械臂实现抓取、转移、搬运、销毁，可代替安检人员到化工类易燃易爆场所对可疑物进行实地勘察。
城市管网检修起来，作业人员除了危险因素，还有面临比较脏乱的作业环境。管道检测机器人应运而生。管道机器人是一种可沿管道内部自动行走、携带一种或多种传感器及操作机械的机、电、仪一体化系统，包括包含履带式爬行器、控制系统以及电动收线车系统等部分，一般具有防水、抗高温和重量轻等特点，外形小巧，在工作人员的遥控操作或计算机自动控制下，进行一系列管道作业。爬行器往往配备前置多维度旋转云台摄像头，来感知周报环境。由机器人下井检测捕捉管道缺陷画面，检测数据实时传回地面，就像给管道做“肠镜”一样，查找管网是否存在破裂、变形、腐蚀、异物侵入、沉积、结垢和树根障碍物等问题，以及在什么位置出现了问题。
如果出现裂缝等简单问题，修复机器人通过光固化、紫外线涂层就能完成修复，不需要人工下井操作。现在面对复杂问题还不能解决。在面对需要人工解决的复杂问题时，巡检机器人的作用是给出准确位置，精准挖开施工。
伴随着海洋经济的发展，水下机器人成为最近几年发展比较快的特种机器人种类，功能主要是代替人做水下的科学探测和作业，如海洋救捞、海底施工作业、海洋养殖与捕捞等，在军事、渔业、海洋石油、采矿、管道清洁等行业有应用。近些年来消费级的产品也不断涌现，用于水下拍摄。
水下机器人
3）特种机器人的构造是怎样的，与一般的机器人有何不同？
在具体的构架方面，特种机器人具备机器人的基本构造，同时因为存在众多的细分形态，不同的特种机器人有各自的独特部分。作为机器人的一种，特种机器人同样需要有主体的机械部分，以及传感部分和控制部分。如果再细分，需要有机械结构系统、驱动系统、感受系统、机器人与环境交互系统、人机交互系统、控制系统。驱动系统是让机器人动起来的关键，有液压传动、气动传动、电动传动等形式，现在电动传动是主流。让机器感受外界环境，又需要摄像头、传感器设备，以及机器视觉技术，还需要有定位导航能力。
不同特种机器人，又有自己所特有的部分。
消防机器人要穿越火线，自身需要装有自喷淋降温系统，从而在火场中保持长时间作业的能力。还需要形成穿越复杂环境的能力，在平衡性上要求高，目前还做不到。
水下机器人因为是在水中作业，需要有很强的密封系统，需要搭建水下通讯传输网络，需要有很完善的水下平衡能力，这对于感受系统、控制系统有特殊要求。复杂的智能控制系统和监测识别系统也是水下机器人的关键技术，保证水下机器人可以正常稳定运动和看清周围环境。
爬壁机器人要替代人去高空作业完成清洁等工作，需要挂在高空物体表面上，因此要解决质量与磁性的矛盾，设计质量轻、吸附力大的磁铁。业界往往会通过磁回路和磁铁组件尺寸的优化设计，解决了磁铁的问题。以及通过机械结构的设计，促进整体机器人轻量化。此外，还需要还将加入更多人工智能技术，通过基于多传感器信息融合，能够检测清洗的效果，进而规划自己的路径、优化系统作业参数，实现作业效率最优化。
爬壁机器人
4）下面我们来看看行业里的公司。
在特种机器人这个领域，上市公司是重要的力量。不过尽管是上市企业，也是以中小型企业居多，规模较大的公司并不多。
这其中规模较大的是中信重工和新松机器人。中信重工2018年营收达52亿，净利润1亿。其主营业务是重型装备，“机器人及智能装备板块”作为第二大业务板块，营业收入为10亿，营收占比为19.3%。相对而言，中信重工的特种机器人种类最丰富，营收规模也更大。
还有一些科研院校背景的企业，背靠科研院所的科研实力，而且往往有比较好的政府资源，实力不可小觑。如哈工大机器人，形成了多种特种机器人产品，在公安、消防、武警以及军队系统得到应用，2017年营收超过10亿。而浙大的研究团队也研发了爬壁机器人并完成了向客户的交付。
在特种机器人各个细分领域，近年来涌现了不少创业企业。其中以水下机器人为最多。
此外还在一些细分领域涌现了一些创业公司。
5）就目前来看，特种机器人还在发展的初级阶段，普及度还不高，表现在营收上，特种机器人的市场规模还不大，远低于工业机器人和服务机器人。
中国电子学会发布的数据显示，2018年全球特种机器人市场规模预计为37.5亿美元，远低于工业机器人的168.2亿美元，以及服务机器人的92.5亿美元。就中国市场而言，2018年国内特种机器人市场规模预计为6.7亿美元，也是远低于工业机器人的62.3亿美元，以及服务机器人的18.4亿美元。这显示服务机器人市场还很小，这与低普及率是吻合的。不过从2013年到2018年，特种机器人市场规模的复合增长率达到29.7%，接近三成，增速表现还可以。
特种机器人行业解析
看上去还挺热闹的，为什么特种机器人普及度还这么低，危险的工作为什么还是需要人去做？
这主要是现实中的机器人的能力与大家的期望值还有很大的差距。机器人融合了多个学科体系，涉及到的传感设备、极端环境下的通讯、机器人自动规划和控制、环境识别等，技术上都不是成熟的状态，在产品化、工程化过程中，需要考虑到各种复杂的环境，如大火中、水流里、地面震动、物体不断倾倒掉落、酷热或严寒等，开发起来非常困难，让机器人去适应这些环境并在这种环境中完成规定的动作，难度是非常大的，需要大规模的研发团队和很长的研发周期，要进入市场就要花更多时间。目前的机器人还只能完成一些简单任务，不能在复杂环境下完成任务。
以消防机器人为例，现在的消防机器人基本都是履带式、轮式机器人，相当于小型的作业车，只适合在平坦的环境中作业，在坑洼不平的环境下无法前进，越过障碍的能力不足，爬坡能力不足，而近期发生的火灾多是山火，这样即使消防部门配备了机器人，也派不上用场。现在的消防机器人还缺乏路线规划与控制能力，需要人远程操控，无法在大规模火灾中深入到中心地带。电力供应方面也有限制，持续作业时，储电设备只能保障几个小时的供电。此外，前进速度、操作存一定难度、保养维修比较专业等，也制约了消费机器人的普及。
再以水下机器人为例，在建筑工程的桩井中打捞设备、在海中进行救援等场景，到现在都是极其危险的作业环境。水下机器人目前还无法承担人的工作。在水下有浮力，有水流动带来的在水平方向的推力，人作为高级智能生物也难以保持平衡，现在的机器人智能水平有限，平衡能力很差，也缺乏路线规划的能力，而水下作业往往是各种洒落的设备浮在水中，机器人还不能做到有效闪避。水下机器人对密封设备、通讯设备、摄像头、推进器等设备要求极高，现在的技术与产品还难以达到理想效果。就目前来说，水下机器人更多是用来摄像，代替人进行水下作业还不现实。而在建筑工程桩井这种浑浊的水下环境中，摄像功能甚至都无法实现。
另外就是特种机器人的价格高昂，也不利于商业化的快速推进，目前市面上的消防机器人，低价也在七八十万左右，普通消防机器人价格过百万非常正常，这使得政府部门没有足够的资金去采购更多的消费机器人。采购中标统计显示，2016年国内消防机器人总计中标数量136台， 2017年中标数量为674台，数量虽然增长快，但绝对值还很低。
价格上难降下来，一方面，技术难度高，导致研发成本高，需要研发或者采购雷达、传感器、伺服器等设备，需要就复杂环境做一次次的测试和迭代，以水下机器人为例，为应对浮力，需要对设备进行相当精细的重力布局，设备内的每一根线都要仔细考虑，并且要经历数十次的测试，成本自然不低。此外需要研发机器视觉、规划控制等技术，成本可想而知；另一方面，市场远未打开，而且很多特种机器人本身就是小众领域，大规模的需求很难启动，这就使得企业很难去推动量产工作，而产品无法量产，没办法摊薄成本，成本就不会有效下降。这个局面现在来看不易打破。
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