安防机器人服务

近年来，人工智能、物联网、云计算、大数据等新技术的进步极大地推动了机器人的发展及其在各个行业的落地化应用。作为机器人的重要分支之一，安防巡逻机器人产品定位清晰明确，技术成熟度越来越高，已经开始频繁出现在大型活动场所或机场、广场、园区、小区等场景，成为了安防安保领域的一支新力量。本文通过研究数家全球安防巡逻机器人***企业的代表性产品，总结国外安防巡逻机器人的发展特点，以期为相关领域科技创新提供有益参考。

一、安防巡逻机器人***企业的代表性产品

自2012年以来，全球权威机器人媒体《机器人商业评论》（Robotics Business Review，简称RBR）每年都会设立RBR50机器人创新奖（即“RBR50榜单”），以展示具有前瞻性思维的公司及其原创性、高影响力的机器人产品。“RBR50榜单”已经成为全球范围内得到广泛认可的机器人创新能力指标，同时也是衡量机器人行业发展的重要指标。

安防巡逻机器人是机器人领域的一个重要应用分支。本节对曾在“RBR50”历年榜单中入选的安防巡逻机器人知名公司Knightscope、Boston Dynamics、SMP Robotics、Cobalt Robotics及其代表性产品进行简要介绍。此外，鉴于新加坡Otsaw Digital公司研发设计的O-R3安防巡逻机器人是全球首款空地协同式安防巡逻机器人，日本Alsok公司将情感可视化系统融入安防巡逻机器人的理念独具特色，本文也将对相关内容给予简要概述。

1、美国Knightscope公司的K系列安防巡逻机器人

机器人科技公司Knightscope创立于2013年，坐落于美国硅谷，专注于提供适用多种场景的安防巡逻机器人，目前已研发和生产了K1、K3、K5和K7系列安防机器人，如图1所示。

 

图1  Knightscope公司机器人（从左至右分别为K1、K7、K3和K5）

K1是固定式静止机器人，长0.73米，宽0.28米，高1.75米，重量为68千克。其***大特点是集成了毫米波技术，能够感知隐藏物体的大小和形状，从而发现潜在的危险物品（如枪支），亦具备通过升级传感器来寻找化学武器的能力。K1适合在机场、车站、医院、学校等场所的出入口处使用。

K3机器人专为室内操作而设计，长0.84米，宽0.6米，高1.3米，重量154千克；K5机器人则专为室外平稳地面操作而设计，长0.91米，宽0.85米，高1.59米，重量180千克。K5机器人拥有GPS定位、激光扫描、沿指定线路巡逻或者任意自主行走和热感应等多项功能，并配备有监控摄像机、传感器、气味探测器和热成像系统，连接手机可进行数据传送，目前已与16个国家的企业签订相关合约。K3和K5机器人适合在购物中心、医院和企业园区等地点使用。

K7机器人外形类似沙漠赛车，专为户外巡逻设计，能够应对更加复杂的地形，如砾石、泥土和沙子等崎岖不平的路况，可以满足用户对覆盖更大区域和更大传感器有效载荷的机器人的需求。K7长2.95米，宽1.6米，高1.46米，重达350千克，***高时速接近5公里，能够依据任务需求独立执行工作，如固定的街道巡逻、农场管理以及监狱看守、监控与管理工作。此外，K7灵活性相当高，其四个轮子能独立运作，甚至可以做到90度轮轴转向，从而实现原地旋转或横移，能进入狭小空间执行任务。

K1、K3、K5、K7都采用Wi-Fi网络、电信网络或两者相结合的数据传输方式，机器人可以自行处理大量数据，然后将数据发送到机器人管控平台KSOC，该平台软件可在平板电脑、手机等设备上安装使用。通常情况下，这些机器人每隔2.5小时需要自行充电。

Knightscope向企业用户提供机器人和监控影像，租赁收费标准为每小时7美元，低于美国***低时薪工资标准7.25美元。截至2020年2月19日为止，这些机器人已经在全球范围内的各种任务部署中一共运行了超过100万小时。

2、美国Boston Dynamics公司的Spot四足巡逻机器人

波士顿动力（Boston Dynamics）公司成立于1992年，凭借其在军用机器人、力量型仿生机器人等方面的突破逐渐成为***有影响力的机器人公司之一，其代表产品有Atlas双足机器人、BigDog四足机器人、Spot四足机器人等。2019年6月16日，机器狗产品Spot正式开售，售价7.45万美元，约为人民币50万元，开启了波士顿动力商业化的步伐。波士顿动力对于Spot机器人超高行动能力的设计与塑造，意在将Spot打造成一个移动机器人平台，可以通过更换不同模块或配件来完成不同的任务，从而抢占机器人产业链的高价值关键环节。毕竟，不论是安检巡逻、语音交互这样面向大众应用的用户端能力，还是分拣、组装这样的工业能力，强大的机器人行动能力都是不可或缺的一环。

Spot四足机器人高0.84米，重量约为50千克，时速约为5.76千米，能够在雨中、黑暗中等各种场景工作，Spot四足机器人如图2所示。其主要技术特点如下：

（1）超强感知能力：Spot配备了一系列传感器和摄像机，能够获得360度全景视野，有效避开障碍物。Spot的硬件几乎完全是定制设计的，包括强大的控制处理板和感知传感器模块。传感器位于机器人身体的前部、后部和两侧。每个模块都包括一对立体摄像机、一个广角摄像机和一个纹理投影仪（texture projector），它们可以在弱光下增强机器人的3D感知。传感器使机器人能够利用SLAM导航，即时定位和构建地图，自动避开障碍物。

（2）四足设计、灵活性高：Spot的腿由12个定制的DC电机提供动力，每个都有减速机以提供高扭矩。机器人可以向前、横向和向后行走，也可以原地转圈，还能实现爬行和踱步等步态。

（3）超快行进、持久续航：Spot灵活的四肢模仿了真实世界的狗，能够运输目前无人机（除军事外）无法承受的载荷（约14公斤）。它每秒***快可行进1.6米，满载可跑1.5小时。

（4）耐潮耐高温：为了适应工作场景的恶劣环境，它的防水等级达到IP54，在-20℃至45℃范围内都可以正常工作。

（5）远程控制：该机器人具有远程控制功能，在建筑工地、石油、天然气开采（用于设备远程测试）、公共安全等领域（爆炸物测试等）大有用武之地。

（6）开源SDK：波士顿开源了Spot的SDK，意味着用户购买Spot之后，可以自己定制相关功能。该开源项目还给出了SDK详细的使用指南，用户按照***步骤就能利用Python开发Spot功能。

 

图2  Spot四足巡逻机器人

3、美国SMP Robotics公司的S5.2系列自主巡逻安保机器人

SMP机器人系统公司（SMP Robotics，以下简称“SMP”）是自主移动机器人的制造商，总部位于美国加利福尼亚州。目前，公司有十几个型号的自主巡逻安保机器人，可用于多种场合。2019年，公司开始交付第二代S系列机器人Sxx.2，如图3所示的S5.2系列，图中还将涵盖了S6.2、S7.2等。该系列机器人已实现量产，并根据用户所在国家/地区的法律要求对它们进行了认证。

 

图3  S5.2安防巡逻机器人

除具备全景视频监控、人物识别与入侵检测等基础功能外，SMP公司S5.2系列自主巡逻机器人的***大特点在于：一是机器人本体具备强大的计算能力。机器人内置英伟达Jetson TX2超级计算机，拥有智能巡逻路线优化能力、智能视频分析能力，多机器人协同工作能力。所有参与群体行动的智能体（机器人和基础服务器）都可以通过群体间信息分享功能获取系统中的信息。二是机器人配备有非致命武器。机器人装有远距离定向声波设备，能自动阻止非法行为，不需要等待保安人员到达后再采取行动。

此外，S5.2系列还具有以下新的辅助设计：

（1）高水平防潮防尘性能：具有完全封闭的硬件部分，IP防护等级达到IP65。在机器人的批量生产过程中，完成了铝质硬涂层以保护结构免受环境湿气的影响，从而延长了其在潮湿或腐蚀性环境中的使用寿命。

（2）良好散热设计：采用机体双壳体设计，有助于减少机器人内部直接受到阳光照射的热量，改善了电子设备的散热状况，并降低了过热的风险。

（3）自动充电站设计：SMP为新机器人增添了自动充电站。它允许机器人为电池充电，而无需任何人工干预。自动充电站具有耐磨机制，并已成功通过了严格的耐久性测试。

（4）可选功能：针对自身需求，用户可以选择购买具备前保险杠设计以及网状栅栏检测功能的机器人。此可选功能有助于避免机器人在沿网状围栏运动时发生事故，并减少由小障碍物（例如独立式设备和结构）引起的损坏风险。

4、美国Cobalt Robotics公司的Cobalt安防巡逻机器人

Cobalt Robotics是一家美国加利福尼亚州的初创企业，专门设计用于安防巡逻任务的室内机器人。2019年6月，该公司获得了3500万美元的B轮融资。

该公司开发的Cobalt机器人（如图4所示）身高1.5米，具有圆锥形触摸屏和LED。该款机器人的***大特点在于集成了门禁管控功能，使得它们能够与访问控制读卡器进行无线通信，以通过允许的封闭区域。在沿指定路线巡查工作区时，它们可以利用人工智能系统发现诸如异常开门等可疑入侵活动以及潜在的安全问题，并在必要时寻求人类的帮助；它们可以有选择地扫描证件，充当移动的广播系统和警报器，并在电量不足时自行充电。

 

图4  Cobalt安防巡逻机器人

由于配备有60多个传感器，包括360度RGB色彩传感器、红外传感器、热照摄像机、深度摄像机、超声波传感器、激光雷达和环境传感器等，该款机器人既能在光照不足的环境下正常工作，还可以与现有的安全平台和基于云的性能监控平台相集成。

5、新加坡OtsawDigital公司的O-R3安防巡逻机器人

新加坡初创公司OTSAW Digital将安防机器人和侦查无人机有机地整合在一起，所研发设计的O-R3是全球首款侦查范围覆盖地面和空中的室外安防机器人，如图5所示。其主要特点如下：

 

图5  自动巡逻机器人O-R3

（1）自动巡航技术

通过先进的机器学习算法和3D SLAM技术，O-R3的导航系统能够感知其周围环境。O-R3具有强大的情况辨识能力，能够在电量平稳的情况下检测异常，躲避障碍物，以及在电量不足时自行充电。

（2）配备多种传感器

 

图6  多种传感器体系示意图

①多种摄像机：配备了热成像摄像机和360°高清摄像机，这些摄像机可以提供热成像、面部和车牌识别、立体摄影等多种专业功能，并使O-R3能够采集更广泛的数据。

②高精度传感器：配备了多个3D和2D激光扫描仪、IMU和超声波传感器、GPS和远程数据发射器等，可以收集多种数据。

③智能数据组合：通过传感器融合技术，O-R3以***快的速度智能地处理大量的数据，从而使其具有极强的场景理解能力，使其回避障碍物和异常情况检测。

（3）地-空协作监控

O-R3实际上是四轮自动驾驶车和监视无人机的组合，相应的无人机安置在地面车辆内，需要的时候从车辆后面的扩展平台上随时发射。一旦升空，无人机可以跟踪100米范围内的可疑物体。

 

图7  配有无人机的自动巡逻机器人O-R3

（4）FLEET控制中心

图8  FLEET控制中心截图

①实时警报传输：控制中心通常由熟练的安全人员监督，其作为中央通信系统，能够实时收到O-R3的所有警报。

②人机协作：O-R3的实时警报将显示在控制面板上，收到警报后，安全人员能够立即采取行动，防止或制止犯罪行为。

③手动接管：安全人员仍掌握着***终的控制权，必要时可以手动调整O-R3的运动。

6、日本Alsok公司的Reborg-X安防巡逻机器人

日本安保公司ALSOK成立于1965年7月，并于1982年起开始着手研发用于安防领域的巡逻机器人。Reborg-X是ALSOK公司推出的第10代机器人，也是日本首款能够自主巡航的机器人，如图9所示。

 

图9  Reborg-X机器人

Reborg-X机器人高1.45米，长0.7米，宽0.7米，重量为140千克，能够提供安防巡逻以及向导服务。执行巡逻任务时，配备有图像认知系统的Reborg-X能够通过读取人脸特征及服装特征辨别人员属性，从而发现可疑人员或寻找走失儿童；提供向导服务时，内置日、英、汉、韩等多国语言的Reborg-X能够较好地完成指定的人机交互任务。

若将Alsok的情感可视化系统安装在Reborg-X上，Reborg-X将不仅能够识别可疑包裹，还能显示周围人员是否具备“攻击性”。基于AI技术的情感可视化系统可以根据人体信号（如颤抖1） 测量人员心理状态，并通过分配数值和颜色来显示状态情况，如图10所示，若显示为“红色”，则表明人员极具“攻击性”。

 

图10  ALSOK的情感可视化系统演示图

Reborg-X能够将现场收集到的各类信息发送到控制中心或警备人员的移动终端，有助于人力及时介入处置相关异常情况。此外，根据用户需求或设施环境的不同，Alsok还可为Reborg-X提供定制化服务。该款机器人的***低销售套餐价约为97万元人民币，其中包括为期5年的安保服务和机器人维修费用；若采用租赁模式，5年租期合同的每月价格约为1.6万元人民币，而与此同时，截至2018年，日本保安从业者月均工资已达到约1.7万元人民币。

二、国外安防巡逻机器人发展特点

1、高新技术进步成果的重要载体，智能化程度越来越高

Knightscope公司的K1集成了能检测隐藏物体的毫米波技术，Boston Dynamics公司的Spot利用四足设计实现了强大的越障能力，SMP Robotics公司的S5.2系列机器人利用强大的本体计算能力能够完成诸如自主巡逻、智能视频分析、多机器人协同工作等自动化任务，OTSAW Digital的O-R3通过将安防机器人和侦查无人机有机地整合在一起实现了空地协同功能，日本Alsok公司的Reborg-X在纳入情感可视化系统后能够检测人员是否具有“攻击性”。作为人工智能、大数据、物联网、机器视觉等高新技术进步成果的重要载体，这些机器人的智能化水平正变得越来越高。

2、通过推出系列化产品，使机器人适用更多应用场景

在多场景下，一款机器人产品不可能适用所有的场景。针对这一问题，Knightscope公司机器人推出的K系列机器人采用固定式、移动式、室内、室外等不同设计导向，满足了多场景、多地形的应用需求；SMP Robotics公司推出的S5.2系列自主巡逻安保机器人在具备共性技术能力的基础上，通过差异化的模块和配件调整，实现了系列中不同款机器人的功能定位，解决了机器人在多场景情况下的应用问题。

3、预留可定制化的扩展空间，以满足特定用户需求

从某种程度上来说，安防巡逻机器人所面对的是一个高度碎片化的市场，任何一个场景、任何一个用户都可能有不同的需求，企业现有的机器人产品可能无法完全满足客户的需求，因此诸如Boston Dynamics公司的Spot机器人、日本Alsok公司的Reborg-X安防巡逻机器人等都预留了定制化的功能，通过提供开放平台提升硬件可扩展性，为产品预留了可扩展空间。例如，波士顿动力公司为自己的机器人打造API接口，开放自身能力，让机器人可以与其他设备结合在一起，让用户可以在机器人身上应用其他硬件设备或软件。目前，Spot已打造了高级API和SDK，采用与无人机应用开发相似的开发模式，使用者可以为Spot构建应用程序。目前已经有用户在Spot上开发了建筑远程数据收集、灯光操纵、石油天然气传感器监控等应用。

4、采用租赁模式降低用户成本，推动机器人商业化应用快速发展

目前，安防巡逻机器人市场报价均在几十万元上下，如波士顿动力的Spot机器人市场售价约为50万人民币（74500美元），这使得企业购买并使用的成本较高。如何降低成本并推动商业模式的发展，实现融合共生、合作共赢是整个行业都在深思并探索的问题。针对这一问题，Knightscope提出使用机器人租赁商业模式来代替直接出售模式，公司会根据客户的需求量身定制每个租赁合同；波士顿动力公司、日本Alsok公司则采用了出售和租赁并行的商业模式。同时，有一些公司看好机器人租赁业务的行业前景，推出了“自身购买、对外出租”的商业服务模式，如新加坡安全服务公司Ademco从SMP Robotics购买机器人之后，通过推出机器人租赁服务来进入安保服务行业市场。

三、结语

在融合机器视觉、人工智能、物联网、云计算等新技术后，安防巡逻机器人的诸多能力有了明显提升。通过对BostonDynamics、Knightscope等国外***巡逻机器人企业的产品进行分析之后，它们发展机器人的一些做法可以给我们提供以下几点启示：

1、提升安防巡逻机器人的智能化水平以及移动和处置能力

为更好地满足安防巡逻场景要求，机器人应注重提升自身的智能化水平以及移动和处置能力，如集成可检测隐藏危险物品的毫米波技术、可控制访问权的门禁管控功能、可识别周围人员攻击性的情绪化可视系统，采用灵活性更高的四足设计、协作范围更广的空地协同设计，配备计算性能更加强大的智能处理器等。

2、开发不同定位的系列化机器人产品

为使机器人适用更多的应用场景，可以考虑开发不同定位的系列化机器人产品，这样既能充分利用机器人的共性技术能力，发挥机器人通用管控平台的优势，还能通过差异化的设计理念和功能满足不同细分场景的用户需求，从而实现产品的多样化，增加产品的竞争力。

3、探索租赁等多种商业化应用模式

为更好地适应市场环境、满足用户使用需求，应当积极探索与业务内容和盈利方式相适配的商业化应用模式（如租赁）。应以获得持续性收益为目标，并结合实践验证和反馈进行调整，以在促进安防巡逻机器人业务快速落地的同时，实现企业的价值创造目标。
 

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