现在大家聊AI，聊的大多是大模型、生成式AI这些软件层面的东西，觉得AI就是聊天、画画、写文案，但是AI的价值绝不止于此，"物理AI"正在快速崛起，也就是能和物理世界交互、能真正动手干活的AI，特别是在很多难以应用传统方法的场景，比如易燃易爆的化工车间、有辐射的核工业现场、深海、高空、灾后救援现场，这些地方太危险，人类没法进去工作，传统的自动化设备也没法适应这么复杂多变的环境，AI加持的特种作业机器人就成了最好的选择，国家也明确提出要推动人工智能赋能传统产业转型升级，特种机器人就是最好的应用方向。但是要让机器人在这些极端环境里稳定工作，光有AI算法是不够的，算法再先进，要是硬件扛不住环境的考验，进去就坏了，那也没用，还需要合适的物理载体，需要优秀的工业设计来突破环境的限制，把先进的AI技术真正落地到这些特殊场景里。

江苏创品扎根长三角，这边有很多做特种装备的企业，我们全程参与过多款特种作业机器人的结构设计和环境适配优化，陪着客户从概念原型一路走到现场测试，深刻理解特种机器人的设计难点，普通的工业机器人，只要在工厂的环境里干活就行，环境温度适宜，也没有什么腐蚀性的东西，但是特种机器人不一样，要去的都是人类去不了的地方，环境特别恶劣，有的要能在易燃易爆的环境里工作，一点火花都不能有，有的要能在有腐蚀性的液体里工作，材料不能被腐蚀，有的要能在核辐射环境里工作，电子元器件不能被辐射坏，有的要能在几千米的深海里工作，扛得住几百个大气压的压力，这些极端的要求，给设计带来了巨大的挑战，需要平衡的矛盾特别多，环境适应性要够强，还要有足够的运动能力和负载能力，续航还要够长，操作精度还要够高，还要特别可靠，不能进去就出故障，还要控制成本，不能太贵客户用不起，这些矛盾不是靠堆料就能解决的，需要设计师一点点权衡取舍，找到最优的平衡点，最后才能做出真正能实用的好产品。

设计特种环境作业机器人第一个核心平衡就是环境防护等级和散热、重量、成本的矛盾，极端环境对防护的要求特别高，比如防爆环境，要求所有的电子部件都装在隔爆壳里，就算内部炸了也不会传出来引爆外面的易燃易爆气体，深海环境要求壳体能够承受几百个大气压的压力，完全不能漏水，防腐蚀环境要求所有的材料都不能和环境里的化学物质反应，但是防护等级做的越高，付出的代价也就越大，隔爆壳特别重，还会影响散热，电子设备工作产生的热量散不出去，很容易过热死机，深海的耐压壳体要用高强度的材料，加工难度大，成本特别高，重量也会特别大，影响续航和运动能力，这个矛盾是特种机器人设计最核心的难点。我们之前给长三角一家做化工防爆机器人的客户做设计的时候就遇到过这个问题，客户原来的设计，为了满足防爆要求，把所有的电脑、电池、驱动板都装在一个厚厚的铸铝隔爆壳里，确实满足防爆要求了，但是整个机器人特别重，有80多公斤，两个人都抬不动，而且散热特别差，连续工作半小时就过热保护了，特别不好用。我们当时重新设计了整体的结构，把大的隔爆壳拆成了几个小的，每个部件单独做防爆处理，这样就不用一个特别厚的大壳子，重量一下子就降了20多公斤，然后我们把隔爆壳的外壁设计成了散热鳍片的形状，整个壳体就是一个大散热器，内部的热量可以直接通过壳体散出去，不需要风扇，也不会有电火花泄露的问题，完美解决了散热的问题，最后做出来的产品，重量只有原来的三分之二，还能连续工作4小时不发热，客户特别满意，现在这款机器人已经在全国几十家化工厂投入使用了，特别受欢迎，很多客户说原来的机器人太重太笨，搬不动，现在这个两个人就能抬着走，还能长时间工作，特别好用。

第二个重要平衡就是运动能力和负载能力、续航时间的矛盾，特种机器人要去的地方往往地形特别复杂，有台阶，有障碍，还有的要爬楼梯，所以运动能力一定要强，但是运动机构复杂了，重量就会增加，能耗也会增加，续航时间就会变短，负载能力也会下降，要是带的工具和电池不够，也没法完成工作，这个矛盾也需要平衡解决。我们设计的时候，会根据具体的应用场景选择最合适的运动方案，要是主要在平地上走，需要越障能力，就用履带式的，接地压力小，不容易陷进去，越障能力也强，要是需要爬楼梯，就用腿轮结合的方案，平地上用轮子走，爬楼梯的时候用腿，兼顾速度和越障能力，要是需要进狭窄的空间，就做的尽量小巧，用差速转向，转弯半径为零，特别灵活，我们还会优化动力系统的效率，尽量选用高效率的电机和减速箱，让每一度电都能发挥最大的作用，延长续航时间，还会采用模块化的电池设计，电池可以快速更换，不用等充电，换块电池就能继续工作，特别方便。我们之前帮客户做过一款消防用的灭火机器人，需要带着几十公斤的水带和灭火器，还要能爬楼梯进着火的楼里，我们当时用了履带加辅助腿的结构，平地上用履带走，速度很快，爬楼梯的时候辅助腿撑起来，轻松就能爬上普通的住宅楼楼梯，还能负载80公斤的灭火设备，满电可以连续工作3小时，完全能满足消防救援的需求，这款机器人后来还参与了几次实际的火灾救援，表现特别好，得到了消防部门的高度评价。

第三个平衡就是操作精度和环境适应性的矛盾，很多特种作业不只是要进去，还要完成精确的操作，比如开关阀门、拆除爆炸物、采集样本，这些都需要很高的操作精度，但是极端环境往往会影响精度，比如温度变化大的地方，金属结构会热胀冷缩，机械臂的精度就会受影响，有腐蚀的环境，时间长了关节就会卡顿，精度也会下降，还有核辐射环境，会影响摄像头和传感器的性能，也会影响操作精度，这个矛盾也需要平衡解决。我们设计的时候，会从材料和结构两个方面入手解决这个问题，材料方面，我们会选用温度膨胀系数小的材料做机械臂的结构件，这样温度变化的时候，变形量就会很小，对精度的影响就小，结构方面，我们会尽量优化关节的设计，用密封性能好的减速器，防止腐蚀性的气体液体进去，还会加温度传感器，实时测量各个关节的温度，算法可以根据温度做补偿，进一步提升精度，对于有辐射的环境，我们会给传感器做专门的辐射屏蔽，还会做冗余设计，就算一个传感器坏了，还有另一个可以用，不会影响工作，我们还会做专门的标定设计，用户可以定期简单的重新标定，不需要送回厂家，特别方便。很多客户说原来的机器人刚买的时候精度还可以，用一段时间或者环境一变就不准了，我们设计的机器人就没有这个问题，在各种环境下都能保持稳定的精度，用好几年都没问题。

第四个平衡就是可靠性和维护便利性的矛盾，特种机器人要去的地方都特别危险，出了故障很难进去维修，所以可靠性一定要特别高，最好永远不出故障，但是任何产品都有可能出故障，所以设计的时候就要考虑维护的便利性，万一真的出问题了，要能很方便的维修，最好在现场就能更换部件，不需要复杂的工具和专业的培训，但是要做的太好拆，结构的密封性和可靠性又会受影响，这个矛盾也需要平衡解决。我们设计的时候，会采用模块化的设计思路，整个机器人分成几个大的模块，行走底盘、电池仓、机械臂、控制箱，每个模块都是独立的，模块之间用快接插头连接，要是哪个模块坏了，只要把坏的模块拆下来，换个新的上去就行，几分钟就能搞定，不需要专业的维修人员，用户自己就能换，特别方便，就算是在任务现场出故障了，也能很快修好，不会耽误事，同时每个模块本身的可靠性做的特别高，关键部件都有备份，就算一个坏了，另一个还能工作，我们还会做特别详细的故障诊断系统，哪里出问题了，屏幕上会明确的显示出来，还会告诉你怎么修，换哪个部件，不用花时间排查，特别省心。很多客户说原来的机器人出点小问题就要返厂修，来回要半个月，特别耽误事，现在我们设计的机器人，用户自己就能换模块，几分钟就修好了，几乎不耽误使用，特别好。

还有一个很重要的平衡就是智能化程度和操作复杂度的矛盾，现在的特种机器人都加了AI功能，可以自主导航、自主识别目标、自主完成作业，确实特别智能，但是功能太复杂了，操作人员就需要很长时间的培训才能上手，要是紧急情况的时候，操作人员不会用，那反而耽误事，这个矛盾也需要平衡解决。我们设计的时候，采用智能降阶的思路，AI负责复杂的自主决策和底层控制，但是给用户的操作界面特别简单，普通人看几分钟就能学会，比如操作机械臂，用户只要点一下屏幕上的阀门，机器人就会自己走过去，自己识别阀门的位置，自己完成开关的动作，不需要用户一点点的操纵，特别简单，我们还会设计两种操作模式，平时用全自动模式，AI自己干活，要是遇到特殊情况，就可以切换到手动遥控模式，操作人员可以直接控制，想怎么动就怎么动，特别灵活，遥控器也做的特别简单，和游戏手柄差不多，年轻人拿过来就会用，不需要复杂的培训。很多客户说原来的机器人操作特别复杂，要培训好几天才能上岗，现在这个培训半小时就能干活，特别省心，就算是临时换人也没问题。

从平衡设计方法论的角度看，特种环境作业机器人设计的核心，就是在各种极端的矛盾需求中找到最优的平衡点，通过模块化防爆设计、合理的运动方案选型、高精度环境适应性设计、模块化易维护架构、智能降阶的操作设计，找到防护等级高还散热好重量轻、运动能力强还负载大续航长、操作精度高还能适应各种恶劣环境、可靠性高还方便维护、功能特别智能还操作简单多个维度的平衡点，让AI不再只是在实验室里和虚拟世界里发挥作用，而是能真正走进各种人类去不了的险地，代替人类完成危险的工作，保护工人的生命安全，这就是设计的力量，也是工业设计对物理AI落地最大的贡献。过去很多特种机器人都是科研院所做的原型，性能看起来很先进，但是到了现场就是不好用，不是太重就是太容易坏，操作还特别复杂，现在有了我们这些懂工业场景懂用户需求的设计师参与，就能把实验室里的先进技术，变成真正能用好用的产品，让AI真正深入险地，发挥实际的价值。江苏创品在长三角陪着特种装备行业一步步发展，深刻理解各种极端场景的真实需求，能更好的帮科技企业做好技术落地，把先进的AI技术变成好用的产品，保护更多人的生命安全，提升危险行业的工作效率。

现在AI技术发展越来越快，国家也在大力推动人工智能赋能传统产业转型升级，过去很多危险的工作只能靠人去做，风险特别高，现在有了物理AI，有了特种作业机器人，这些工作都可以让机器人去做，就能大大减少人员伤亡，提升工作效率，通过技术进步和设计优化，我们终于可以做到，机器人既能适应各种极端恶劣的环境，又有足够的能力完成工作，还特别可靠，操作还特别简单，这就是产业进步的意义。我们作为本土的工业设计机构，会继续提升自己的能力，帮助更多的特种装备企业做好新产品开发，推出更多性能好、可靠、好用、性价比高的好产品，让AI真正走进各种危险的场景，代替人类做危险的工作，保护工人的生命安全，推动传统产业的智能化升级，满足人民对美好生活的向往，这就是我们工业设计师的价值，我们会继续努力，和本土的科技企业、特种装备企业一起成长，推出更多让用户满意的好产品。

很多做特种装备的企业现在想要把AI技术应用到自己的产品上，不用再自己摸索硬件设计了，找有经验的工业设计团队合作，就能把先进的AI技术变成真正能用好用的产品，快速落地到实际场景中，少走很多弯路，特别划算，产业升级最终受益的就是广大的企业和用户，好设计让技术进步真正保护到每一个一线工人，让每个人都能享受科技进步带来的便利和实惠。