1、巡檢不是“花拳繡腿”看硬科技擔當的雲深處 如何深耕四足機器人行業應用
今年10月上旬，雲深處科技釋出“絕影X30”四足機器人，前一代“絕影X20”作為行業應用先行者已經在諸多場景深入落地應用，基于諸多實戰積累更新的“絕影X30”，在應用方面全面更新，包括更寬的環境溫度适用性、更加智能可靠的融合感覺、更強勁的續航及換電方式、更專業的現場互動及行業作業系統等。其中，首次将作業溫度拓展到-20℃至55℃範圍，成為業界首款具備極端環境作業的四足機器人。
不過此舉也有人提出疑問，他們認為，拓展四足機器人作業溫度區間對于開拓商業場景十分有限，與實際需求不相符，屬于僞命題，那麼真的是這樣嗎？
我們查閱相關資料顯示，2022年-2023年，大陸東北地區年平均氣溫-15℃的天數一共有95天，而西部地區夏季溫度高于30℃的天數則達到43天，其中戈壁、沙漠等地區的柏油路面溫度最高溫則達到60℃。在極端環境下，電力排查與維修、應急搶險救援等保障性的需求明顯增加。這也直接導緻人工作業難度加大，更容易引起意外事故發生。
▍讓危險遠離勞動者 是每一個科技企業的社會責任
電力巡檢、消防救援、冶金與化工生産及流通等這些領域都是我們通常認為的高風險行業，2022年，全國電力部門發生事故35起，死亡人數89人，其中超過70%因為從業人員疏忽導緻意外觸電身亡。另有7%的巡檢人員因為高空作業意外跌落身亡。
而在化學危險品生産與運輸方面，全國共發生事故103起，死亡事故超過234人。
每一場意外，都是一個家庭挽回不了的傷痛，這也讓機器人替代人類完成這些危險工作勢在必行。讓勞動者遠離危險，是每一家科技企業的責任。
雲深處最新四足機器人“絕影X30”憑借着全溫度全環境作業能力，适配更多複雜而危險工業巡檢場景，也為智能巡檢的商業化落地提供了更多的可能性。
▍可靠性是巡檢平台的生命線
可靠性是在巡檢領域最核心的關注點，如何讓機器人實作最佳的全方位、全地形、全天候、多溫度适應性地運動，避開動态及非動态障礙物，跨越台階以及樓梯，在無論白天、黑夜亦或下雨天也能正常工作就是作為機器人平台最需要滿足的客戶要求。
是以雲深處率先引入了工業級的全向感覺方案，将感覺與運動的結合再一次更新。針對行業中存在的狹小通道、多樓層、室内外巡檢、黑暗場景等使用者實際需求進行了大量的研究和驗證，目前該方案的四足機器人已在江蘇某變電站中，連續運作近一年。
在變電站機房、工業産線、危險化工倉庫等應用場景中，普遍存在上下層樓梯環境。而部分場景又受制于狹小空間限制，樓梯的坡度被設計成40度以上。這無疑加大了四足機器進入相關環境作業的難度。
雲深處“絕影X30”通過融合感覺能力以及内部的穩态算法，能夠實作上下45°樓梯的作業能力，這得益于雲深處六年的積累與開發，針對不同工業場景下的水泥樓梯、工業镂空樓梯、木樓梯以及複合樓梯，均能實作輕盈平穩且可靠的控制能力，避免踏空以及跌落的情況。而恰巧這是絕大多數四足機器人産品尚無法做到的。
此外在無光、弱光以及頻閃狀态下，雲深處“絕影X30”也能更好地适應多變環境，通過融合感覺能力的加持，實作無光源、弱光源以及頻閃環境下的自主導航作業能力。
▍雲深處四足機器人已認證複雜應用場景的能力驗證
近幾年随着應用端任務複雜程度不斷提升，以及腿足機器人功能的日益增強及相關産業的完善成熟，任務需求變革帶來了下一代機器人結構變革，圍繞不同行業賽道的腿足機器人落地應用開啟了新一輪的探索。業内普遍認為，四足機器人的落地場景應用将促進機器人通用智能化，是具身智能發展必經之路，目前市場環境下，單獨一個巡檢賽道，近3年就能達到百億市場規模，如果加上消防救援、礦山探索與勘察、建築測繪等領域，初步來看市場至少能夠達到千億。而在具身智能浪潮下，未來腿足機器人有望成為實體世界互動執行的最佳載體。
四足機器人的行業垂直細分是下一個階段企業關注的焦點，尤其能否為行業客戶提供有針對性的運用價值，是否具備強工作能力等屬性。雲深處科技已經與多家頭部企業建立深度合作關系，開啟了四足機器人落地應用。并且在重大賽事與活動期間提供全方位無死角的安全保障。
在剛剛結束的第19屆亞運會和亞殘運會上，雲深處科技的絕影X20四足機器人就在亞運村地下8米電力管廊深處守護亞運村的供電安全。據了解，為了這隻機器狗能在地下順利開展工作，國網浙江電科院、雲深處、明月軟體等多家機關通力合作，亞運村地下電力管廊智能監控系統已接入廊内傳感器以及四足機器人的實時資料。能夠全息感覺廊内溫濕度、有害氣體和煙霧濃度等環境狀況，并實時監測護層環流、局部放電、運作溫度等電纜運作名額。同時将實時資料傳遞回亞運“前線指揮部”——亞運村智能監控中心。借助絕影X20四足機器人和線上監控系統，極大減少了人員巡檢作業，此外實時采集的可視化資料，也為亞殘運會電力供應保駕護航。
值得一提的是，這并非絕影X20四足機器人的首次上崗，在雄安位于雄東—昝西220千伏線路工程隧道裡，四足機器人已穿梭在隧道重定期巡檢，該線路工程部署的電纜很多，如果出現問題巡檢人員貿然進入會發生危險。
而在去年春節期間，國網蘇州供電公司應用智能變電站自動巡檢機器人對轄區内變電站開展巡檢，全面消除各類缺陷守牢電網安全線，切實護航使用者春節安全用電。
電力巡檢應用是四足機器人的一個典型落地場景，而在消防救援，建築測繪，礦山開采等場景，雲深處四足機器人也已開始加速落地探索。
2022年甘肅全國性消防集中演習當中，搭載自組網和雙光雲台的絕影X20四足機器人成為本次演練中的亮點。現場兩台四足機器人，其中一台負責偵察現場火場溫度、輻射熱強度、障礙物情況，擷取人員與環境溫度分布。另外一台則搭載氣體傳感器，檢測現場有害有毒氣體環境，為後方處理系統提供原始資料，在應急與高危場景下，雲深處絕影X20四足機器人以卓越的性能表現，圓滿完成消防演習任務。
此外陝西交通控股集團有限公司下屬某分公司，在2023年開展高速公路隧道交通事故突發事件應急演練，現場再次出現雲深處“絕影X20四足消防偵察機器人”，通過雙光譜攝像雲台以及氣體傳感器，在有毒、缺氧環境下，前往演練現場對事故現場不确定性因素進行前期勘察。
▍結語與未來：
今年上半年，國家能源局印發了《關于加快推進能源數字化智能化發展的若幹意見》。檔案中指出，要推動油氣管網的資訊化改造和數字化更新；加快無人機、智能感覺系統等智能生産技術裝備在石油天然氣管道站場巡檢維護等場景的應用。對于四足巡檢機器人來說，未來或将開啟又一賽道。如何符合相關環境下的新要求，勢必成為客戶采購四足機器人重要考量基準。
絕影X20在寶鋼股份某基地實戰測試
行業領域的商業應用并非一蹴而就，而是源于不斷地根據真實場景的現場回報進行磨合與開發。早在去年，雲深處與寶鋼簽訂技術合作，通過絕影X20四足機器人對皮帶機通廊進行巡檢。時隔一年，我們看到寶鋼某基地，運輸部碼頭原料進廠中心和煉鐵廠原料工場上線實戰測試，四足機器人已能勝任皮帶機撒料堆料的濕滑泥濘路面作業。
随着人工智能的快速發展，第四次工業革命呼之欲來，機器人作為AI 的執行載體，功能複雜度快速提升，筆者觀察，比起花拳繡腿，雲深處四足機器人的低調務實，以及底層技術的深厚積累和在巡檢、制造業、應急消防、建築、水務、礦山等領域落地案例的行業沉澱，成為行業客戶優先選擇的理由。誰能深入行業場景，抱着長期主義沉下心來克服實際場景中的各種問題，帶來價值，誰就能赢得未來機器人應用廣闊的商業市場。
2、清華大學曲鈞天、浙大李鐵風AISY：水下軟體機器人最新研究進展
清華大學深圳國際研究所學生院曲鈞天團隊和浙江大學李鐵風團隊合作在水下軟體機器人領域發表綜述論文，這項工作系統梳理了不同類型的基于仿生學的水下軟體機器人，總結歸納了水下軟機器人在智能軟材料及其制造技術、驅動、運動模式、能量存儲、傳感、控制和模組化方法等方面的最新進展。最後，文章探讨了該領域現有挑戰和發展前景。本綜述旨在為未來水下軟體機器人技術的發展和實際應用提供重要指導。
圖1 水下軟體機器人技術
水下機器人的開發對于海洋複雜環境下的資源勘探和開發等特定任務具有重要價值。傳統剛性水下機器人（AUVs和ROVs）具有堅硬的剛性外殼，尺寸較大，是以，環境适應性差，與海洋生物接觸時容易對其造成傷害，在狹窄的水下空間難以操作。此外，傳統剛性機器人多采用的水下噴射推進的驅動方式會對水下環境造成巨大的幹擾。然而，軟體機器人是由相容材料（聚合物、彈性體、水凝膠、顆粒）制造的機器，具有優越的變形能力、環境适應性，且驅動控制較為簡單，适合應用于海洋環境。值得注意地，根據應用場景，軟體機器人可分為水下軟體機器人、陸地軟體機器人和空中軟體機器人。隻要能在水中工作，就屬于水下軟體機器人，是以，水陸兩栖軟機器人也被視為水下軟機器人。水下軟體機器人可以解決傳統剛性水下機器人的性能缺陷，具有較大的研究前景。
水下軟體機器人的開發綜合了材料學、控制科學與工程、計算機科學與技術、流體力學和機械工程等學科的基礎知識，旨在探索機器人領域的最新技術。近年來，随着世界各國越來越鼓勵多學科交叉研究，許多用于不同的目的水下軟體機器人被研究和開發出來。通過與仿生技術相結合，機器人可以很好地利用生物的順應性，在複雜的海洋環境中安全、高效、準确地完成任務。
作者在文章中首先比較了各種水下剛性機器人與水下軟體機器人的速度和尺寸（圖2），顯然，水下軟體機器人比傳統的水下剛性機器人具有更寬的速度範圍和尺寸跨度。
圖2 各種水下剛性機器人（黑色）與水下軟體機器人（藍色）的速度和尺寸
該文章以時間線的形式彙總了自2000年至2023年期間部分具有代表性的受生物啟發的水下軟體機器人研究成果，并以時間軸圖的形式展示了水下軟體機器人從實作簡單功能到具備綜合能力的逐漸進步（圖3）。水下軟體機器人已經從最初單一的軟執行器功能擴充到具有水下巡航、操作、環境感覺、多運動模式自由切換等一系列複雜的功能。軟體機器人技術與軟材料技術實作更好地結合，利用軟材料實作了性能更優越、設計制造更簡單的結構。
圖3 具有代表性的仿生水下軟體機器人
（v的機關為m/s，COT的機關為J/Nm。當任何品質、速度或能量都是未知的時，就無法計算出COT。圖中還展示了每個機器人能夠實作的運動模式。）
近十年來，水下軟體機器人得到了發展，并面臨着不同的挑戰，本文将首先按時間順序回顧部分重要成果。2012年至2017年，水下軟機器人技術得到了快速發展，相關技術成果層出不窮（圖4），并發明了一系列軟材料、驅動器、傳感器和制造技術。
圖4 2012-2017年在軟材料、驅動器、傳感器和制造技術方面的代表性水下軟體機器人
直到2017年，軟材料、驅動器、傳感器和控制算法的技術基礎已經發展到一個更高的階段。是以，研究人員不再局限于開發僅僅模仿自然界中生物的單一運動的軟體機器人，而是試圖開發能夠實作不同運動模式的機器人系統。此外，他們還試圖開發出适合深海等場景的能夠自主運動的軟體機器人。同時，與機器視覺、機器學習、CFD和FEM等多學科知識相結合，完成了機器人系統的模組化和設計，并且實作了更長時間的自主運作（圖5）。
圖5 2017-2022年在多運動模态、長續航自動力系統及其他先進技術方面的代表性水下軟體機器人
文章作者全面的調研了目前國内外學者在水下軟體機器人技術領域的研究進展，回顧以往的研究，作者提出了以下4點仍需克服的挑戰：
1) 材料：研發新型活性軟材料，具有不同力學性能，使水下軟體機器人在不同方向和水下壓力下具有突破性的性能，如耐壓、耐寒和非線性運動。
2) 結構：開發智能變剛度材料，與剛性結構相結合，實作水下剛柔耦合機器人，提高機器人的負載能力和剛度，克服低負載、剛性差和強度低的問題。
3) 控制：研究仿生智能控制算法，用有限維模型描述無限維分布式參數模型，建立基于優化方法的等效控制模型，實作精确的實時控制，包括形态和位置的控制。
4) 驅動、感覺和控制一體化：利用嵌入式柔性傳感器、柔性電子技術和3D列印技術，實作軟體機器人的驅動感覺控制一體化，提高機器人的智能控制和感覺能力，但仍面臨挑戰。
此外，作者提出了以下9個比較具有前景的未來研究方向：
1) 智能軟材料的研究尚需提升，水下軟體機器人應用有待進一步探索。
2) 設計水陸兩栖軟體機器人，提高适應性和适用性。
3) 優化機器人外形和驅動器設計，減少水下流體阻力。
4) 發展深海資源勘探和開發技術，克服深海環境問題。
5) 開發高效的控制算法，降低能量損耗，提高運動效率。
6) 模仿叢集行為，實作自組織群體協作。
7) 優化機器人運動能力，适應水下複雜動态環境。
8) 簡化中微子通信技術，推廣應用。
9) 內建傳感器，提供傳感回報，實作閉環控制。
論文資訊：
Juntian Qu*, Yining Xu, Zhenkun Li, Zhenping Yu, Baijin Mao, Yunfei Wang, Ziqiang Wang, Qigao Fan, Xiang Qian, Min Zhang, Minyi Xu, Bin Liang, Houde Liu1, Xueqian Wang, Xiaohao Wang, Tiefeng Li*,Recent Advances on Underwater Soft Robots, Advanced Intelligent Systems
文章來源：國際仿生工程學會