面對地震、塌方、火災等災害現場高效救援的需求，隨著智能技術的不斷發展，智能應急救援裝備的發展可劃分為三個階段。第一階段，智能應急救援裝備輔助救援人員進行施救。此時，救援人員仍然是救援的主體，但智能應急救援裝備能夠通過主動完成小部分搜救任務，為救援人員提供有效的救援信息，起到輔助作用；第二階段，智能應急救援裝備與人協作，共同承擔救援任務。此時，救援裝備能夠智能的完成感知、分析、推理、決策、控制等功能，獨立完成部分救援工作；第三階段，智能應急救援裝備為救援主體，救援人員只需要進行輔助即可。此時，應急救援裝備高度智能化，可獨立完成各種復雜任務。目前國內外智能救援裝備的研發仍處于第一階級。我國在智能應急救援裝備產業方面的研發具備一定的基礎，基本掌握了智能救援裝備的設計制造、控制系統軟硬件、運動規劃等相關技術，不少裝備擁有自主知識產權。未來，我國智能應急救援裝備的發展趨勢如下。

4.1 裝備結構向著面向通用/專用復雜需求的環境、結構、材料、驅動一體化設計方向發展

(1) 針對不同災害現場的救援需求，將新型機構、新材料、新驅動等應用于救援裝備的機構設計中，并采用結構、尺度一體化設計方法，使其能夠靈活高效的在狹小空間等特殊場合完成既定功能，并具有結構簡便、剛度高、可靠性好等優點。例如，對于部分中度及重度自然災害，道路、橋梁損壞嚴重或者邊遠山區交通閉塞，陸地運輸嚴重受阻，而現有水路和空中運輸工具的運輸能力有限，缺乏可快速抵達救援現場的有效裝備，模塊化的快速拆裝結構是救援裝備的發展趨勢之一。通過結構的模塊化設計并建模分析不同的模塊對結構剛度和可靠性的影響，可最終實現大型智能應急救援裝備高效拆分與組裝，該技術可實現救援裝備快速組裝后投入搶險救援任務，大幅提高救援的時效性。

(2) 在機構的數學建模中，實現結構、材料、環境一體化建模。將工作空間、材料變形、環境的振動、非周期性沖擊載荷等復雜環境條件作為模型中的重要因素，精確建立一體化模型，精確反映其功能特征。在此基礎上，可采用神經網絡等算法，實現機構智能的構型綜合及設計，以滿足功能要求。

(3) 通用大型工程機械裝備快速轉化為專用大型救援裝備技術是發展趨勢之一，該技術可實現通用大型工程機械裝備在平時服務于國家經濟建設、在災害發生時能夠轉換成專用大型救援裝備，在災害救援中發揮一機多用的功能。為此，需要提出系統的結構設計方法。

4.2 裝備性能向著高可靠性、低能耗以及較好的環境適應性的方向發展

在可靠性方面，應急救援裝備應該在地形復雜(崎嶇路面、泥濘土地等)、環境不確定因素高(余震等引起的建筑物坍塌易造成不可預知的沖擊)、極端環境出現率高(高溫、濕熱、腐蝕性環境等)以及長時間使用的復雜條件下具有高可靠性，不易發生疲勞、磨損、腐蝕等問題。因此，應開展高溫熱場下防護材料、極寒條件下防護材料、自修復材料、高強度輕型材料等新型材料的研究；開展救援裝備自潤滑機理研究，減小摩擦磨損；對控制系統穩定性及突發條件下的自恢復方式進行研究，提高軟件系統的可靠性。同時，提出面向地震、塌方等復雜災害條件下的動態/靜態相結合的可靠性分析方法，實現對不同救援裝備可靠性的定量評估。

在能源利用方面，由于災害現場能源緊張，很難及時提供大量能源供眾多裝備長時間使用，應急救援裝備應具有能耗低的特點，即在保證運轉功率和使用時長的基礎上，所消耗的能量最少。此外，對于未來的智能應急救援裝備，體積小、轉化率高的太陽能、生物質能、地熱能、氫能等新型能源裝置可在救援裝備上進行使用，盡可能地實現就地取材完成能量轉化，以解決災害現場緊缺的能源問題。

在環境適應性方面，靈巧的結構將使得可移動智能應急救援裝備向著極端地形適應性的方向發展，具有很強的越障能力和運動效率。結合其在極端環境下信息傳輸的實時性與可靠性、夜間環境感知的準確性等性能，智能救援裝備應能夠在不同時間、不同空間、不同地形下都能夠進行使用。

4.3 裝備的智能化向著極端環境精準感知、多維信息自主決策、智能容錯、多機動態協同的方向發展

在環境感知方面，微型光學結構納米傳感器、鈣鈦礦單晶數字圖像傳感器等新型的傳感器及深度學習算法將應用于智能救援裝備上，通過多傳感器融合技術、高效的信息提取與處理技術、多任務并行及動態分析等先進的技術，并結合遙感技術及多機多信息判斷，實現在坍塌或危化品爆炸后造成的廢墟、渾濁復雜的水下區域、動態的雜亂環境、煙塵等造成的視線受阻等條件下實現較為準確的環境感知，為運動決策提供準確的參考。

在自主決策方面，面向救援現場復雜任務，動態概率網絡決策方法、基于貝葉斯網絡的決策方法等新型的決策算法將被應用于智能救援裝備上，并通過突破面向大規模連續狀態及具有高維空間的增強學習方法等相關技術，大幅提高決策問題的求解效率，最終實現智能應急救援裝備將向著復雜任務高效的自主決策及高魯棒性的方向發展。此外，救援人員與救援裝備決策的矛盾分析與自主判斷也是自主決策未來發展的方向之一。

在智能容錯方面，智能應急救援裝備未來應能夠實現智能容錯，即在部分構件或系統因不可預知因素發生故障時，可通過自適應動態規劃(Adaptive dynamic programming, ADP)等智能的自學習策略改變運動方式或控制模式，最大限度地繼續完成相關工作，以減少由于裝備故障而對救援工作造成的影響。

在多機協同方面，智能救援裝備由單一裝備獨立完成某一任務向著多機協同的方向發展，通過采用元啟發式優化算法、動態規劃算法等先進的算法，多裝備共同協作完成某一任務，擴大救援裝備的使用范圍，完成大量單一裝完無法完成的工作，將更多的救援人員從危險的救援工作中解放出來。

4.4 通信技術向著設備的極速組網、復雜空間環境多元信息遠距離高穿透性精準通信的方向發展

在硬件方面，應用于災害現場的通信裝備將向著小型化、集成化、一體化的方向發展，通過移動式和固定式相結合的方式，以便能夠省去繁瑣的組網過程，實現在狹小空間內更加高效的硬件搭建。特別地，移動通信車輛也應向著小型化、模塊化的方向發展。

在關鍵技術方面，5G 通信技術將被用于救援裝備，高速、低功耗、低時延將大幅提高救援效率。同時，高溫、高壓、多重覆蓋物阻隔等極端條件下的信息傳播衰減機理將被揭示，語音、視頻、文字多媒體通信方式同步采集及融合技術，空中、地面、地下、水下等具有復雜障礙物的多維空間的高穿透技術將被突破，最終實現極端環境下人機/機機高效通信。

4.5 救援裝備向著操作便捷、人機友好的方向發展

操作的便捷性和人機交互的友好性是智能應急救援裝備的發展趨勢。對于前者，雖然智能裝備因功能豐富，結構和控制系統都較為復雜，但操作的便捷性不可忽視，這可以降低救援裝備對操作人員的專業度要求，使得救援人員可在災難現場快速操作救援裝備，提高救援效率。對于后者，救援裝備應具有友好的交互界面，以提高救援人員對復雜救援裝備的接受程度。

除上述發展趨勢外，結合現有應急救援裝備的性能特點，建立一套完整的性能評價體系是應急救援裝備領域的發展趨勢之一。通過建立一系列標準體系，可以減小不必要的浪費，實現救援資源的快速整合。

5 結論

智能化是應急救援裝備的發展趨勢之一，是在重大自然災害和人為事故救援中提高救援效率、保障救援人員和受困人員生命安全的重要途徑。因此，大力發展智能應急救援裝備，加強重大自然災害的防治瓶頸技術的研發，全面提升我國應急救援裝備技術水平，可以為應急搶險救災提供更加有力的保障。智能救援裝備種類繁多，根據救援環境和用途的不同，可分為空中救援裝備、陸地救援裝備、水下救援裝備以及通用救援裝備。在綜述了智能應急救援裝備及共性技術國內外發展現狀的基礎上，指出了我國智能應急救援裝備的研發還存在缺乏面向通用/專用不同需求的結構設計方法、特殊災害環境下的救援裝備的性能不佳、智能化程度不高、通信基站技術不成熟、人機交互效果不佳等問題，這都使得智能救援裝備尚未在大型救援現場得到廣泛應用。指出智能應急救援裝備將通過多學科融合，在結構設計、環境感知、自主決策與運動控制、高效通信及人機交互等方面實現智能化，最大限度地代替救援人員完成救援任務。