浅谈机器犬在特定情况下担负爆炸物转移任务的可行性

■ 文/浙江省台州市特警支队 叶贵红 高红华 王世杰 吴高望 蔡欣毅

关键字：机器犬 人工智能 转移 爆炸物

1 引言

2003年5月，福建省某市公安局特警支队排爆队接到指挥中心指令称，某山庄10楼房间内发现爆炸物，请求排爆队增援处置。排爆队到达现场后，发现在高层建筑中转移爆炸物难度极大。如果使用电梯转移爆炸物，爆炸物极有可能在电梯中发生爆炸，其所产生的冲击波会对整幢建筑物造成严重破坏。如果排爆手使用机械臂或者绳钩组合通过楼梯进行转移，楼梯拐角区域过小不利于排爆手操作器材进行移动。而且，如果是遥控类爆炸物，频率干扰仪必须跟随爆炸物前后移动，实施频率干扰操作极其不便。而使用机器人进行转移时，机器人连续爬行的机动性以及避障效果差会浪费最佳处置时机，而且室内操控，机器人的信号传输也会受到限制。为了快速排除爆炸隐患，确保人民群众生命财产安全，最后主排手决定手工将爆炸物拆除。这起涉爆案件处置是成功的，但如果当时有更好的转移手段，那么主排手就不必冒着生命危险手工拆除爆炸物。本文将以机器犬为例，分析其在特定情况下转移爆炸物的可行性、实战优势和未来发展趋势。

2 现有转移器材的局限性

近年来，随着人工智能在排爆领域运用的不断深入，智能排爆机器人、无人机机载排爆设备作用显得尤为突出。但在高层建筑物中，智能化排爆器材却受到了前所未有的挑战。智能化排爆机器人在连续爬楼梯时操控难度过大，在室内操控时，信号传输容易受阻难以发挥优势；而排爆手使用机械臂或者绳钩组合利用传统的方式转移爆炸物难度过大；无人机又无法携带机载排爆设备飞入建筑物内完成爆炸物转移和处置；如果排爆手直接手工拆除爆炸物危险系数更高。如何有效解决这一难题？人们做了很多尝试。2020年，笔者所在单位尝试用搜爆犬在高层建筑中对爆炸物进行转移测试，通过20余天的专项训练，首先让搜爆犬先从炸药嗅源的包装物开始训练，再到改变搜爆犬原有发现爆炸物后的条件反射行为训练，再从发现区域到移转器材和指定场所的衔接训练，搜爆犬基本上可以完成这些测试科目的训练。但从模拟实战测试效果来看，局限性非常大，主要存在以下问题：一是炸药嗅源种类获取有限；二是搜爆犬作业高度有限；三是转移爆炸物重量有限；四是搜爆犬受环境的影响较大。通过20余天的实战测试，虽然没有马上解决以上难题，但从搜爆犬身上得到了启发，即如果有类似人工智能产品代替搜爆犬，那么就有了初步解决难题的方案。

经过反复探讨研究，决定利用机器犬在排爆现场担负特殊情况下转移爆炸物辅助手段的想法。随着对机器犬的深入了解，我们发现，可以把机器犬想象成卸掉履带或者轮子装上四条腿的排爆机器人，而机器犬的背部如同无人机机载应用平台，可以根据任务需求安装特定的一个或者多个挂载件，如果这种理想状态下的组合成为现实，那么利用机器犬在高层建筑物中转移爆炸物则具有一定的可行性。下文着重介绍机器犬的实战优势和机器犬在高层建筑物中转移爆炸物的局限性及未来展望。

图1 四足机器犬

3 排爆机器犬的实战运用优势

3.1 具有卓越的运动稳定性

四足机器犬最显著的优势就是能够自如行走于复杂的地形中，具有很高的运动自主性，这也是四足机器犬超越轮式、履带式机器人的主要特性。机器犬采用高级动态平衡算法，其机身具有良好的抵抗冲击能力，在跑步、跳跃、与外物碰撞或者摔倒时能够很好地抵抗冲击负荷。灵敏的足端触地感知功能和高爆发运动性能让其能轻松实现复杂地形下快跑、后退跑、左右侧移、原地转弯、匍匐前行、侧滚翻跳跃、后空翻、越障、避障、倒地后原地爬起、上下斜坡/台阶等特殊运动形态。爬坡角度在25°左右，最大行走速度超过1.5m/s，奔跑速度更是达到了3.3m/s。而轮式、履带式机器人目前则无法实现上述这些功能。可靠的运动性给机器犬在高层建筑物中转移爆炸物创造了良好的先天条件，强大的仿生技术使得机器犬能够适应各种复杂环境和地形，更好的代替现有转移器材完成转移任务。

3.2 具有智能的独立操作性

机器犬背部可挂载多目智能深度相机，用于其在高层建筑物中转移爆炸物时的视觉自主避障。避障传感器的运用堪称是人工智能在排爆领域的一项重大突破，改变了对原有智能化排爆机器人的认知程度。该相机可实时检测机器犬视角范围内障碍物分布情况，在行走时调整机身位置，实时显示机器犬机身调整角度、视角内最大距离及区域、即将行走轨迹范围并实现了3D地图创建及导航规划、高精度激光雷达自主定位和动态避障等功能。另外，还具备较高的导航智能性，实现了基本无需人工干预的全自主导航，能独立对环境实施感知和自主路径规划。

3.3 具有良好的实用性与可靠性

排爆机器犬机身采用高分子塑料、碳纤维及航空铝材制作而成，机体支撑倒立摆运动、重心颠簸起伏、机体重心自扰动、肢体往复加减速运动等运动模式，这些运动构成了机器犬运动平稳的特性，保证了机身转移爆炸物时的稳定性。另外，机器犬具备出众的负荷能力，根据其型号不同分别可达到5～25kg。同时，机器犬还具有超长续航能力，一次满电状态可以续航2.5～4.5h，从转移爆炸物载重、续航时间的可靠性来看，完全满足从高层建筑物中转移爆炸物的需求。

4 机器犬的局限性及未来展望

目前，从机器犬在高层建筑物中转移爆炸物的技术上而言，仍存在一定局限性。由于其自身无法完成爆炸物检测和抓取爆炸物，所以目前的做法只是在机器犬身上加装一个储运设备，执行单一转移任务。转移爆炸物时，需要排爆机器人或者机械臂等转移器材来协助配合抓取爆炸物放在储运设备中完成转移任务。

随着使用机器犬转移高层建筑物中爆炸物这一排爆模式的应用，以及机器犬技术的不断革新，小体积、大载重的机器犬将会成为今后的主流发展趋势。在可预见的未来，机器犬自身携带机械臂、便携式X射线检测仪、频率干扰仪等设备也会得到很好地实现，这样就可以集智能化排爆机器人和无人机机载平台之所长，完成对爆炸物从检查到转移再到销毁的一体化处置能力。

图2 载重机器犬

5 结语

综上所述，排爆机器犬在特定情况下作为现阶段转移爆炸物的辅助手段是可行的。排爆机器犬虽不是爆炸物处置的主要工具，但绝对是特定情况爆炸物处置的重要手段之一。各项积极因素有效融合后，机器犬将展现其更强大的使用功能和应用场景，在特定情况下处置爆炸物的能力必将超越现有智能化排爆器材。在社会快速发展、科技日新月异的今天，新时代的公安特警排爆人要转变思维，大胆创新，利用高科技带来的优势，突破瓶颈、敢想敢闯、刻苦钻研、接续奋进，为人民公安搜排爆事业再立新功！