特种设备应急救援机器人研究探讨

杨静

【摘 要】特种设备危及生命财产安全、危险性极大的设备和设施，一旦发生事故容易造成群死群伤。应急救援能力与科技水平和文明程度密切相关，对突发事故处置不当极易导致事故危害进一步扩大，引起公众恐慌情绪蔓延，甚至导致政府信任危机。文章对有关特种设备及其应急救援机器人方面的研究成果进行梳理分析，以期对特种设备应急救援机器人研究有所帮助。

【关键词】 特种设备 应急救援 机器人 前景 研究

【中图分类号】 TP242【文献标识码】 A【文章编号】1672-5158（2013）07-0037-02

一、 引言

特种设备是指涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施和场内专用机动车辆[1]，截至2011年底，全国在用特种设备数量729.15万台，同比增长12.58%，本年度新增103.54万台，停用83.09万台，报废16.54万台，另有各类气瓶13563.64万只，同比减少3.62%，压力管道83.68万公里，同比增长14.34%[2]。特种设备广泛应用于石油、化工、电力、机械、冶金、船舶、交通、轻工、建材等传统工业领域和航天航空等现代工业领域以及人们的日常生活，为经济社会发展发挥着重要作用。

二、特种设备事故现状

2005年至2009年间，我国年均发生特种设备事故300多起，人员伤亡近千人，经济损失巨大，有的重特大事故还造成人员群死群伤、居民大规模转移、交通干线中断、大范围生产生活受到严重影响、大面积环境污染等灾难性后果[3]。

近年来，典型的特种设备事故有：

1.1998年，西安煤气公司液化石油气管理所400m3、储存170t液化气的球罐根部发生泄漏，造成7名消防战士和5名液化气站工作人员壮烈牺牲，32人重伤；

2.2005年，江苏淮安液氯泄漏造成29人死亡，436名村民和抢救人员中毒住院治疗，门诊留治人员1560人，10500多名村民被迫疏散转移，大量家畜（家禽）、农作物死亡和损失，已造成直接经济损失1700余万元。京沪高速公路宿迁至宝应段（约110公里）关闭20小时；

3.2007年，山东金龙化工有限公司一满载硫酸二甲酯的槽车在107国道1169公里至1174公里处时，发生泄漏，导致1人死亡，120人中毒并有两人危重；

4.2008年7月1日，内蒙古自治区呼伦贝尔市海拉尔晨鸣纸业有限责任公司发生一起锅炉爆炸事故，造成2人死亡；

5.2009年6月4日6时10分浙江省宁波市镇海区定海东路158号宁波东和金属有限公司发生一起气瓶爆炸事故，造成3人重伤，15人轻伤。

大量的特种设备事故案例显示特种设备应急救援已经成为社会公共安全救援重要的一环，为积极应对特种设备可能发生的重特大事故，及时、高效、有序地组织开展事故抢险救援工作，最大限度地减少人员伤亡和财产损失，维护正常的社会秩序和生产、生活秩序，建立高效的特种设备移动应急救援体系是各个特种设备检验检测机构亟待解决的全国性问题。

三、特种设备事故应急救援现状

各省市特种设备检验检测机构均已建立特种设备应急救援预案，纵观这些预案，尽管它们都明确了人员分工、职责，也建立了操作模式，但仍存在以下问题：一是应急救预案仍较依赖主观判断，缺乏一定的针对性、实用性；二是缺乏专业的事故应急救援设施及装备尤其缺乏针对特种设备的应急救援机器人，应急救援技术水平落后；三是缺乏有效的预警机制。

目前，国内数个高校或科研机构已成功研发出了针对特种设备、非煤矿山及煤矿的安全生产事故的应急救援指挥系统。例如，国家质量监督检验检疫总局组织研发出了国内首个应用于特种设备事故救援领域的“特种设备事故移动应急救援指挥系统”，直接促进了我国特种设备应急救援能力的提高。

四、应急救援机器人研发及应用现状

世界上许多国家尤其是发达国家都在研制军用机器人、扫雷机器人、排爆机器人和消防机器人等危险作业机器人。应急救援机器人是机器人的一个新兴发展的领域，属于危险作业机器人的一个分支，具有危险作业机器人的特点，同时还具有部分工业生产机器人的特点。

重大特种设备事故多为锅炉爆炸、大型起重机械倾覆或危化品泄漏，事故现场环境恶劣，易发生二次危害。这些事故的救援方式多需要根据事故的类型及事故现场的实际环境确定救援的方案，然而，在这些事故中，救护人员一般无法进入危险区域进行环境检测与现场勘察，而特种设备应急救援机器人可被应用到这些应急救援领域，代替人类进入事故的现场进行摄像、检测并完成部分救援动作。

4.1 国外应急救援机器人研制现状

在国外，应急救援机器人发展迅速，技术日益成熟，部分国家产品已初步进入实用化阶段，西欧、美国及日本等世界发达国家与地区已开始装备使用。

4.2 国内应急救援机器人研制现状

国内应急救援机器人研究起步较晚，但发展迅速。尽管我国在应急救援机器人上已经做了大量的研究，但大部分还集中于煤矿、消防、道路交通等方面，应用于特种设备领域的特种设备应急救援机器人目前还鲜有科研、技术机构开展研发。

4.3 国内机器人研究机构情况

国内目前在机器人研究上处于较领先地位的高校、科研机构主要有以下几家：中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室、哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室、中国航天科工集团第九研究院探测与控制技术研究所特种机器人技术研发中心、清华大学智能技术与系统国家重点实验室、中国科学院自动化研究所智能服务机器人实验室以及东南大学远程测控与机器人技术实验室等。

4.4 国内外应急救援机器人应用案例

应急救援机器人最早投入实际使用的案例出现在2001年的“9.11恐怖袭击”中[6]，不过机器人仅起到了搜索废墟表面及浅表面生命体的作用，不能算为严格意义的应急救援。随后几年，机器人在应急救援中也主要承担搜救的角色，这种状况一直持续到2011年。2011年日本福岛核危机，苦于本国没有合适的机器人参与探查和抢修，不得不依赖外部援助，2011年3月17日，提出向德国政府请求提供远程遥控机器人；美国iRobot公司为支援日本调查处理核事故，向日本提供4台用于危险地带的机器人，其中“勇士”（Warrior）和“打包”（PackBot）两款机器人在救援中大显身手，“勇士”机器人负责清理事故现场并负责拖动“打包”机器人靠近核反应堆，“打包”机器人负责对核反应堆核心外壳进行摄像并侦测核反应堆附近核泄漏情况。福岛核事故促进日本机器人产业高速发展，2012年10月，日本新能源产业开发机构开发出两款新型救灾机器人，拟在福岛第一核电站投入使用，同年11月底，日本东芝公司也发布一款四足机器人“福岛探索者”用于福岛第一核电站，以检测其放射性物质的残留影响。

五、结论

从工业机器人拉开机器人技术应用的帷幕开始，全球目前已有工业机器人、服务机器人、家用清扫机器人等繁多的产品种类，而且还有更多行业和领域正在积极探索机器人技术的应用。多份世界有影响的趋势分析报告皆指出，机器人是未来科技的重要发展方向。

应急救援机器人在事故现场尤其是救护人员一般无法进入的危险区域成功救援的应用案例，以及特种设备事故危害性大、影响面广、极易造成群死群伤的特点，将会使越来越多的研究机构及其研究人员将目光投向特种设备应急救援机器人的研发。

参考文献

[1] 中华人民共和国国务院令第373号 《特种设备安全监察条例》

[2] 黄杰鹏 2011年特种设备统计分析[J]. 统计与分析 2012年 第28卷第5期

[3] 陈国华，刘晖 特种机电设备安全科技支撑体系建设探讨[J].工业安全与环保 2012年 第1期

[4] 金周英，白英 我国机器人发展的政策研究报告[J].机器人技术与应用 2009年 第2期

[5] 沈阳自动化研究所 “救灾救援危险作业机器人技术”项目取得阶段性进展 中国科学院网页 2010年7月

[6] 柳玉龙 煤矿搜救机器人的研究现状及关键技术井下搜救机器人关键技术研究[J].矿山机械 2013年第3期