1、巡检不是“花拳绣腿”看硬科技担当的云深处 如何深耕四足机器人行业应用
今年10月上旬，云深处科技发布“绝影X30”四足机器人，前一代“绝影X20”作为行业应用先行者已经在诸多场景深入落地应用，基于诸多实战积累升级的“绝影X30”，在应用方面全面升级，包括更宽的环境温度适用性、更加智能可靠的融合感知、更强劲的续航及换电方式、更专业的现场交互及行业作业系统等。其中，首次将作业温度拓展到-20℃至55℃范围，成为业界首款具备极端环境作业的四足机器人。
不过此举也有人提出疑问，他们认为，拓展四足机器人作业温度区间对于开拓商业场景十分有限，与实际需求不相符，属于伪命题，那么真的是这样吗？
我们查阅相关资料显示，2022年-2023年，大陆东北地区年平均气温-15℃的天数一共有95天，而西部地区夏季温度高于30℃的天数则达到43天，其中戈壁、沙漠等地区的柏油路面温度最高温则达到60℃。在极端环境下，电力排查与维修、应急抢险救援等保障性的需求明显增加。这也直接导致人工作业难度加大，更容易引起意外事故发生。
▍让危险远离劳动者 是每一个科技企业的社会责任
电力巡检、消防救援、冶金与化工生产及流通等这些领域都是我们通常认为的高风险行业，2022年，全国电力部门发生事故35起，死亡人数89人，其中超过70%因为工作人员疏忽导致意外触电身亡。另有7%的巡检人员因为高空作业意外跌落身亡。
而在化学危险品生产与运输方面，全国共发生事故103起，死亡事故超过234人。
每一场意外，都是一个家庭挽回不了的伤痛，这也让机器人替代人类完成这些危险工作势在必行。让劳动者远离危险，是每一家科技企业的责任。
云深处最新四足机器人“绝影X30”凭借着全温度全环境作业能力，适配更多复杂而危险工业巡检场景，也为智能巡检的商业化落地提供了更多的可能性。
▍可靠性是巡检平台的生命线
可靠性是在巡检领域最核心的关注点，如何让机器人实现最佳的全方位、全地形、全天候、多温度适应性地运动，避开动态及非动态障碍物，跨越台阶以及楼梯，在无论白天、黑夜亦或下雨天也能正常工作就是作为机器人平台最需要满足的客户要求。
因此云深处率先引入了工业级的全向感知方案，将感知与运动的结合再一次升级。针对行业中存在的狭小通道、多楼层、室内外巡检、黑暗场景等用户实际需求进行了大量的研究和验证，目前该方案的四足机器人已在江苏某变电站中，连续运行近一年。
在变电站机房、工业产线、危险化工仓库等应用场景中，普遍存在上下层楼梯环境。而部分场景又受制于狭小空间限制，楼梯的坡度被设计成40度以上。这无疑加大了四足机器进入相关环境作业的难度。
云深处“绝影X30”通过融合感知能力以及内部的稳态算法，能够实现上下45°楼梯的作业能力，这得益于云深处六年的积累与开发，针对不同工业场景下的水泥楼梯、工业镂空楼梯、木楼梯以及复合楼梯，均能实现轻盈平稳且可靠的控制能力，避免踏空以及跌落的情况。而恰巧这是绝大多数四足机器人产品尚无法做到的。
此外在无光、弱光以及频闪状态下，云深处“绝影X30”也能更好地适应多变环境，通过融合感知能力的加持，实现无光源、弱光源以及频闪环境下的自主导航作业能力。
▍云深处四足机器人已通过复杂应用场景的能力验证
近几年随着应用端任务复杂程度不断提升，以及腿足机器人功能的日益增强及相关产业的完善成熟，任务需求变革带来了下一代机器人结构变革，围绕不同行业赛道的腿足机器人落地应用开启了新一轮的探索。业内普遍认为，四足机器人的落地场景应用将促进机器人通用智能化，是具身智能发展必经之路，当前市场环境下，单独一个巡检赛道，近3年就能达到百亿市场规模，如果加上消防救援、矿山探索与勘察、建筑测绘等领域，初步来看市场至少能够达到千亿。而在具身智能浪潮下，未来腿足机器人有望成为物理世界交互执行的最佳载体。
四足机器人的行业垂直细分是下一个阶段企业关注的焦点，尤其能否为行业客户提供有针对性的运用价值，是否具备强工作能力等属性。云深处科技已经与多家头部企业建立深度合作关系，开启了四足机器人落地应用。并且在重大赛事与活动期间提供全方位无死角的安全保障。
在刚刚结束的第19届亚运会和亚残运会上，云深处科技的绝影X20四足机器人就在亚运村地下8米电力管廊深处守护亚运村的供电安全。据了解，为了这只机器狗能在地下顺利开展工作，国网浙江电科院、云深处、明月软件等多家单位通力合作，亚运村地下电力管廊智能监控系统已接入廊内传感器以及四足机器人的实时数据。能够全息感知廊内温湿度、有害气体和烟雾浓度等环境状况，并实时监测护层环流、局部放电、运行温度等电缆运行指标。同时将实时数据传递回亚运“前线指挥部”——亚运村智能监控中心。借助绝影X20四足机器人和在线监控系统，极大减少了人员巡检作业，此外实时采集的可视化数据，也为亚残运会电力供应保驾护航。
值得一提的是，这并非绝影X20四足机器人的首次上岗，在雄安位于雄东—昝西220千伏线路工程隧道里，四足机器人已穿梭在隧道重定期巡检，该线路工程部署的电缆很多，如果出现问题巡检人员贸然进入会发生危险。
而在去年春节期间，国网苏州供电公司应用智能变电站自动巡检机器人对辖区内变电站开展巡检，全面消除各类缺陷守牢电网安全线，切实护航用户春节安全用电。
电力巡检应用是四足机器人的一个典型落地场景，而在消防救援，建筑测绘，矿山开采等场景，云深处四足机器人也已开始加速落地探索。
2022年甘肃全国性消防集中演习当中，搭载自组网和双光云台的绝影X20四足机器人成为本次演练中的亮点。现场两台四足机器人，其中一台负责侦察现场火场温度、辐射热强度、障碍物情况，获取人员与环境温度分布。另外一台则搭载气体传感器，检测现场有害有毒气体环境，为后方处理系统提供原始数据，在应急与高危场景下，云深处绝影X20四足机器人以卓越的性能表现，圆满完成消防演习任务。
此外陕西交通控股集团有限公司下属某分公司，在2023年开展高速公路隧道交通事故突发事件应急演练，现场再次出现云深处“绝影X20四足消防侦察机器人”，通过双光谱摄像云台以及气体传感器，在有毒、缺氧环境下，前往演练现场对事故现场不确定性因素进行前期勘察。
▍结语与未来：
今年上半年，国家能源局印发了《关于加快推进能源数字化智能化发展的若干意见》。文件中指出，要推动油气管网的信息化改造和数字化升级；加快无人机、智能感知系统等智能生产技术装备在石油天然气管道站场巡检维护等场景的应用。对于四足巡检机器人来说，未来或将开启又一赛道。如何符合相关环境下的新要求，势必成为客户采购四足机器人重要考量基准。
绝影X20在宝钢股份某基地实战测试
行业领域的商业应用并非一蹴而就，而是源于不断地根据真实场景的现场反馈进行磨合与开发。早在去年，云深处与宝钢签订技术合作，通过绝影X20四足机器人对皮带机通廊进行巡检。时隔一年，我们看到宝钢某基地，运输部码头原料进厂中心和炼铁厂原料工场上线实战测试，四足机器人已能胜任皮带机撒料堆料的湿滑泥泞路面作业。
随着人工智能的快速发展，第四次工业革命呼之欲来，机器人作为AI 的执行载体，功能复杂度快速提升，笔者观察，比起花拳绣腿，云深处四足机器人的低调务实，以及底层技术的深厚积累和在巡检、制造业、应急消防、建筑、水务、矿山等领域落地案例的行业沉淀，成为行业客户优先选择的理由。谁能深入行业场景，抱着长期主义沉下心来克服实际场景中的各种问题，带来价值，谁就能赢得未来机器人应用广阔的商业市场。
2、清华大学曲钧天、浙大李铁风AISY：水下软体机器人最新研究进展
清华大学深圳国际研究生院曲钧天团队和浙江大学李铁风团队合作在水下软体机器人领域发表综述论文，这项工作系统梳理了不同类型的基于仿生学的水下软体机器人，总结归纳了水下软机器人在智能软材料及其制造技术、驱动、运动模式、能量存储、传感、控制和建模方法等方面的最新进展。最后，文章探讨了该领域现有挑战和发展前景。本综述旨在为未来水下软体机器人技术的发展和实际应用提供重要指导。
图1 水下软体机器人技术
水下机器人的开发对于海洋复杂环境下的资源勘探和开发等特定任务具有重要价值。传统刚性水下机器人（AUVs和ROVs）具有坚硬的刚性外壳，尺寸较大，因此，环境适应性差，与海洋生物接触时容易对其造成伤害，在狭窄的水下空间难以操作。此外，传统刚性机器人多采用的水下喷射推进的驱动方式会对水下环境造成巨大的干扰。然而，软体机器人是由兼容材料（聚合物、弹性体、水凝胶、颗粒）制造的机器，具有优越的变形能力、环境适应性，且驱动控制较为简单，适合应用于海洋环境。值得注意地，根据应用场景，软体机器人可分为水下软体机器人、陆地软体机器人和空中软体机器人。只要能在水中工作，就属于水下软体机器人，因此，水陆两栖软机器人也被视为水下软机器人。水下软体机器人可以解决传统刚性水下机器人的性能缺陷，具有较大的研究前景。
水下软体机器人的开发综合了材料学、控制科学与工程、计算机科学与技术、流体力学和机械工程等学科的基础知识，旨在探索机器人领域的最新技术。近年来，随着世界各国越来越鼓励多学科交叉研究，许多用于不同的目的水下软体机器人被研究和开发出来。通过与仿生技术相结合，机器人可以很好地利用生物的顺应性，在复杂的海洋环境中安全、高效、准确地完成任务。
作者在文章中首先比较了各种水下刚性机器人与水下软体机器人的速度和尺寸（图2），显然，水下软体机器人比传统的水下刚性机器人具有更宽的速度范围和尺寸跨度。
图2 各种水下刚性机器人（黑色）与水下软体机器人（蓝色）的速度和尺寸
该文章以时间线的形式汇总了自2000年至2023年期间部分具有代表性的受生物启发的水下软体机器人研究成果，并以时间轴图的形式展示了水下软体机器人从实现简单功能到具备综合能力的逐渐进步（图3）。水下软体机器人已经从最初单一的软执行器功能扩展到具有水下巡航、操作、环境感知、多运动模式自由切换等一系列复杂的功能。软体机器人技术与软材料技术实现更好地结合，利用软材料实现了性能更优越、设计制造更简单的结构。
图3 具有代表性的仿生水下软体机器人
（v的单位为m/s，COT的单位为J/Nm。当任何质量、速度或能量都是未知的时，就无法计算出COT。图中还展示了每个机器人能够实现的运动模式。）
近十年来，水下软体机器人得到了发展，并面临着不同的挑战，本文将首先按时间顺序回顾部分重要成果。2012年至2017年，水下软机器人技术得到了快速发展，相关技术成果层出不穷（图4），并发明了一系列软材料、驱动器、传感器和制造技术。
图4 2012-2017年在软材料、驱动器、传感器和制造技术方面的代表性水下软体机器人
直到2017年，软材料、驱动器、传感器和控制算法的技术基础已经发展到一个更高的阶段。因此，研究人员不再局限于开发仅仅模仿自然界中生物的单一运动的软体机器人，而是试图开发能够实现不同运动模式的机器人系统。此外，他们还试图开发出适合深海等场景的能够自主运动的软体机器人。同时，与机器视觉、机器学习、CFD和FEM等多学科知识相结合，完成了机器人系统的建模和设计，并且实现了更长时间的自主运行（图5）。
图5 2017-2022年在多运动模态、长续航自动力系统及其他先进技术方面的代表性水下软体机器人
文章作者全面的调研了目前国内外学者在水下软体机器人技术领域的研究进展，回顾以往的研究，作者提出了以下4点仍需克服的挑战：
1) 材料：研发新型活性软材料，具有不同力学性能，使水下软体机器人在不同方向和水下压力下具有突破性的性能，如耐压、耐寒和非线性运动。
2) 结构：开发智能变刚度材料，与刚性结构相结合，实现水下刚柔耦合机器人，提高机器人的负载能力和刚度，克服低负载、刚性差和强度低的问题。
3) 控制：研究仿生智能控制算法，用有限维模型描述无限维分布式参数模型，建立基于优化方法的等效控制模型，实现精确的实时控制，包括形态和位置的控制。
4) 驱动、感知和控制一体化：利用嵌入式柔性传感器、柔性电子技术和3D打印技术，实现软体机器人的驱动感知控制一体化，提高机器人的智能控制和感知能力，但仍面临挑战。
此外，作者提出了以下9个比较具有前景的未来研究方向：
1) 智能软材料的研究尚需提升，水下软体机器人应用有待进一步探索。
2) 设计水陆两栖软体机器人，提高适应性和适用性。
3) 优化机器人外形和驱动器设计，减少水下流体阻力。
4) 发展深海资源勘探和开发技术，克服深海环境问题。
5) 开发高效的控制算法，降低能量损耗，提高运动效率。
6) 模仿集群行为，实现自组织群体协作。
7) 优化机器人运动能力，适应水下复杂动态环境。
8) 简化中微子通信技术，推广应用。
9) 集成传感器，提供传感反馈，实现闭环控制。
论文信息：
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
文章来源：国际仿生工程学会