陸軍機(jī)器人裝備發(fā)展前景

1、    陸軍機(jī)器人裝備發(fā)展前景    王岐朋 知遠(yuǎn) 威遠(yuǎn)目前，世界上很多發(fā)達(dá)國家都在致力于機(jī)器人系統(tǒng)技術(shù)方案的研究。美國從1990年代末就率先開始了軍用機(jī)器人技術(shù)裝備的研制，當(dāng)時(shí)制定了“未來部隊(duì)”計(jì)劃。在該計(jì)劃框架內(nèi)，撥出大量資金225億美元用于軍用機(jī)器人技術(shù)裝備的研制。日本也將機(jī)器人技術(shù)裝備列為國家7大優(yōu)先發(fā)展方向之一，目標(biāo)是走在機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的前頭。歐盟在數(shù)年前也加入了這一行列，通過了價(jià)值數(shù)十億歐元的軍用機(jī)器人技術(shù)裝備研制計(jì)劃。中國也在研制軍用機(jī)器人以及其他類型的機(jī)器人技術(shù)裝備。韓國在落實(shí)機(jī)器人技術(shù)裝備發(fā)展計(jì)劃，優(yōu)先戰(zhàn)略方向是為個別訂貨方提供專業(yè)技術(shù)

2、裝備，如為近東國家提供機(jī)器人監(jiān)視系統(tǒng)。俄羅斯也正在軍用機(jī)器人技術(shù)裝備領(lǐng)域開展研究工作。值得關(guān)注的是，俄羅斯的個別成果完全達(dá)到了世界級水平，但總體上，目前的研制水平還不夠。如上所述，美國近幾十年，也就是2030年前最重要的武裝力量發(fā)展規(guī)劃是“未來作戰(zhàn)系統(tǒng)”計(jì)劃（future combatsystem-fcs），在該計(jì)劃框架內(nèi)要研制數(shù)種地面機(jī)器人武器系統(tǒng)，其中包括“未來作戰(zhàn)系統(tǒng)”計(jì)劃的第四部分“地面遙控車輛”ugv（unmannedground vehicles）。美國正在研制的幾種地面遙控車輛美國正在研制的地面遙控車輛有：武裝機(jī)器人車輛（arv armed robotic vehicle），主要

3、功能是偵察、監(jiān)視、目標(biāo)獲取和突擊;多功能支援車輛，主要功能是偵察、工兵和運(yùn)輸。近年來局部戰(zhàn)爭顯示，該計(jì)劃已經(jīng)開始付諸實(shí)踐。其中，從2010年開始，工兵機(jī)器人packbot開始參與在阿富汗和伊拉克的軍事行動。該機(jī)器人全質(zhì)量20kg，履帶式底盤，能夠越過障礙和崎嶇地形。機(jī)器人在一天之內(nèi)能夠?qū)嵤?00700次行動，其功能包括區(qū)域掃雷、鋪設(shè)線路、參與戰(zhàn)斗行動。irobot公司與波士頓大學(xué)聯(lián)合研制了一種機(jī)器人，名稱為red0wl（robotic enhanced detection outpost with lasers），其主要任務(wù)是尋找敵方狙擊手。該機(jī)器人能夠搜尋狙擊手并通過內(nèi)置攝像頭實(shí)施快速拍攝。

4、機(jī)器人配備有激光測距儀、夜視儀、音源標(biāo)定機(jī)、4個獨(dú)立攝像機(jī)和1個gps接收機(jī)。機(jī)器人可根據(jù)射擊聲音發(fā)現(xiàn)狙擊手的位置，概率達(dá)90%。redowl加載的軟件能夠過濾虛假的聲音信號。需要指出的是，作戰(zhàn)行動一開始，美軍就在伊拉克境內(nèi)使用了戰(zhàn)斗機(jī)器人。talon機(jī)器人上可安裝5.56mm口徑的m249輕機(jī)槍或者7.62mm口徑的m240通用機(jī)槍，引導(dǎo)系統(tǒng)包括4個攝像頭和1具夜視儀。由操作員從指揮所遙控控制，并給出具體運(yùn)用方案。redowl偵察機(jī)器人，其主要任務(wù)是尋找敵方狙擊手mrk-27-bt戰(zhàn)斗機(jī)器人基于機(jī)動履帶式底盤，可加裝系列武器，其屬于小型機(jī)器人戰(zhàn)斗車輛talon機(jī)器人的俄制類似產(chǎn)品是mrk-2

5、7-bt機(jī)器人，由鮑曼莫斯科技術(shù)大學(xué)應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)設(shè)計(jì)所研制。該機(jī)器人基于機(jī)動履帶式底盤，配備有系列武器，包括2支“熊蜂”火焰噴射器，1挺7.62mm口徑的“佩徹涅格人”機(jī)槍，6枚發(fā)煙榴彈，用于對預(yù)設(shè)的防御建筑工事和裝甲目標(biāo)實(shí)施火力毀傷。引導(dǎo)系統(tǒng)包括2部攝像機(jī)，借助于2個操縱桿，可在200m范圍內(nèi)對其進(jìn)行有線控制，或者在500m內(nèi)實(shí)施無線操縱。該機(jī)器人屬于小型機(jī)器人戰(zhàn)斗車輛。中型機(jī)器人戰(zhàn)斗車輛smss（squad mission support system）是基于3×3輪式平臺研制的。全車質(zhì)量1814kg，能夠以40km/h的速度穿越起伏劇烈的地形，有效載荷約450kg，可克服高度

6、達(dá)56cm的梯形障礙、寬度達(dá)70cm的溝壕。普通道路儲備里程約為160km，崎嶇地形情況下約為80km。美國正在研制的其他中型機(jī)器人戰(zhàn)斗車輛還有以下幾種。美國海軍研究所（office of naval research）和美國國防部高級研究計(jì)劃局（darpa）在完成“地面戰(zhàn)術(shù)遙控車”（tugv tactical unmanned ground vehicle）計(jì)劃框架內(nèi)，撥款研制名為“角斗士”的車輛。洛克希德·馬丁公司和卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)試驗(yàn)室在研究該車試驗(yàn)型方面展開競爭?！敖嵌肥俊敝行蜋C(jī)器人戰(zhàn)斗車輛是一種遙控戰(zhàn)斗支援車，能夠在潛在危險(xiǎn)區(qū)域（如在可能遭到射擊的情況下，以及存在

7、化學(xué)、細(xì)菌和輻射沾染威脅的情況下）實(shí)施搜索偵察行動。與其他類似型號相比，該設(shè)備的主要優(yōu)勢是它的裝甲防護(hù)。地面遙控戰(zhàn)斗車輛的設(shè)計(jì)人員起初遇到了一個兩難問題：是否要將其視為一種不需要任何專門防護(hù)的車輛，還是要使用裝甲防護(hù)使其免受輕武器槍彈、炮彈和地雷彈片的損壞。第一種情況下，車輛的成本會更低，機(jī)動性更強(qiáng)，但很可能會在遭受常規(guī)武器射擊后便遭到摧毀。第二種情況下，成本提升，車輛戰(zhàn)斗質(zhì)量增加，但機(jī)動性能降低，需要更強(qiáng)的發(fā)動機(jī)。中型機(jī)器人戰(zhàn)斗車輛的研發(fā)人員采用了第二種方案，使用了車體裝甲，使其能夠承受7.62mm口徑的輕武器槍彈射擊。第一輛原型車采用履帶式車體，加裝7.62mm機(jī)槍，質(zhì)量體積指標(biāo)要比之后的

8、方案要小得多。還有一種車體的尺寸為1.78×1.12×1.35m。根據(jù)配備不同，車輛的戰(zhàn)斗質(zhì)量為7301000kg。車上安裝有swarm（stabilised weapon and reconnaissance mount）遙控穩(wěn)定系統(tǒng)，包括用于固定自動輕武器的裝置，以及晝/夜視瞄準(zhǔn)具。此外，車上還安裝有榴彈發(fā)射裝置、貨箱、偵察及其他設(shè)備。該車體另一個設(shè)想是安裝多具采用“金屬風(fēng)暴”技術(shù)的發(fā)射裝置。該裝置配備的電子系統(tǒng)使其能夠以很短的時(shí)間間隔實(shí)施發(fā)射。據(jù)研究人員稱，該“金屬風(fēng)暴”發(fā)射器發(fā)射40mm榴彈的速度可以達(dá)到20000發(fā)/分?？刂葡到y(tǒng)中配備視頻和紅外攝像機(jī)，能夠在夜間和

9、煙幕干擾條件下實(shí)施監(jiān)視。talon戰(zhàn)斗機(jī)器人上可安裝5.56mm口徑的m249輕機(jī)槍或7.62mm口徑的m240通用機(jī)槍smss中型機(jī)器人戰(zhàn)斗車輛基于3×3輪式平臺研制，能夠以40km/h的速度穿越起伏劇烈的地形“角斗士”中型機(jī)器人戰(zhàn)斗車輛配備了柴油發(fā)動機(jī)，車載電動機(jī)依靠由柴油發(fā)電機(jī)充電的蓄電池供電。為保證車輛行駛的無聲性和隱蔽性，行駛過程中可關(guān)閉柴油機(jī)，僅使用蓄電池。其在公路上的最高行駛速度為26km/h，在崎嶇地形約為12km/h。車輛能夠克服寬1m的壕溝，深70cm的水障。目前，該遙控車輛正在進(jìn)行全面野外試驗(yàn)。一旦試驗(yàn)成功，美國國防部將計(jì)劃進(jìn)行采購。美國計(jì)劃在質(zhì)量達(dá)56噸的6&

10、#215;6或者4×4輪式平臺的基礎(chǔ)上，研制重型機(jī)器人戰(zhàn)斗車輛arv，包括兩種方案：arv rsta用于遂行偵察任務(wù)，arv-assault用于完成火力任務(wù)并擔(dān)負(fù)作戰(zhàn)部隊(duì)的防護(hù)工作。重型機(jī)器人戰(zhàn)斗車輛的試驗(yàn)型“crusher”基于6輪的平臺研制。重型機(jī)器人戰(zhàn)斗車輛在崎嶇地形上具有高通過能力，在戰(zhàn)斗質(zhì)量達(dá)6.5噸的情況下，可在7秒內(nèi)將行駛速度提高至42km/h的最快速度。它可由位于數(shù)千米以外的操作員進(jìn)行遙控。此外，利用太空無線電“導(dǎo)航星”（navstar）導(dǎo)航系統(tǒng)，或者根據(jù)車載計(jì)算機(jī)電子存儲器中存儲的預(yù)定路線，重型機(jī)器人戰(zhàn)斗車輛能夠在起伏地形上從一個地點(diǎn)獨(dú)立轉(zhuǎn)移至另外一個地點(diǎn)。如果途中

11、遇到障礙，車輛自己能夠選擇迂回道路。crusher重型機(jī)器人戰(zhàn)斗車輛的車體由鋁合金構(gòu)成，而框架結(jié)構(gòu)使用了鈦。車輛前部安裝有鋼制保險(xiǎn)杠，能夠承受障礙物的撞擊，比如像小樹這樣的障礙物。帶獨(dú)立懸掛的6輪底盤能夠保證在1個或者2個輪子出現(xiàn)故障的情況下，實(shí)現(xiàn)原地360°調(diào)動和轉(zhuǎn)彎。動力裝置是柴電混合發(fā)動機(jī)，實(shí)際使用中可保證無噪聲運(yùn)行。根據(jù)不同的速度、載重和地形條件，充滿電的蓄電池可行駛316km。車輛最大載重量為3.6噸。行動時(shí)，部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗隊(duì)形中的重型機(jī)器人戰(zhàn)斗車輛也可用作偵察車。因此，該車輛的一種布局方案就安裝了可伸縮套管天線桿，上面固定有激光測距儀和攝像機(jī)。此外，該車還能加裝自動炮或者大口徑

12、機(jī)槍。目前正在進(jìn)一步提升該車自主和遙控行駛的能力。武器系統(tǒng)機(jī)器人化的方向：研制自主遙控戰(zhàn)斗模塊軍事專家認(rèn)為，研制自主遙控戰(zhàn)斗模塊（dbm）是武器系統(tǒng)機(jī)器人化的重要方向之一。遙控戰(zhàn)斗模塊能夠使乘員在受到裝甲防護(hù)的情況下實(shí)施射擊。美國制定了專門的戰(zhàn)車乘員保護(hù)計(jì)劃，挪威康斯伯格公司生產(chǎn)的m151“保護(hù)者”戰(zhàn)斗模塊和xml01通用遙控戰(zhàn)斗模塊（crows）已經(jīng)開始供貨。其他國家對遙控戰(zhàn)斗模塊也表現(xiàn)出了興趣。比如，荷蘭軍隊(duì)為本國的巡邏車（ppv）配備了加強(qiáng)防護(hù)裝置，在遙控戰(zhàn)斗模塊中使用了穩(wěn)定器和基于光電變像管的r400 raven夜視系統(tǒng)。加拿大軍隊(duì)一直使用萊茵金屬公司生產(chǎn)的、安裝在中型和重型裝甲車輛上

13、的nanuk戰(zhàn)斗模塊。訂貨單位對遙控戰(zhàn)斗模塊的構(gòu)成提出了更高的要求，尤其是要求使用熱成像夜視儀和穩(wěn)定系統(tǒng)，便于在崎嶇難行的道路上行駛時(shí)毀傷目標(biāo)。部分訂貨方還要求戰(zhàn)斗模塊配備激光測距儀或者激光目標(biāo)指示器，以及目標(biāo)自動跟蹤設(shè)備。這使得指揮員使用液晶顯示屏或者手動控制器就能使武器瞄準(zhǔn)目標(biāo)。在此背景下出現(xiàn)了為遙控戰(zhàn)斗模塊配備重型武器的趨勢，比如，安裝在穩(wěn)定平臺上的12.7mm重機(jī)槍或自動榴彈發(fā)射器;還可能加裝反坦克導(dǎo)彈。大部分遙控戰(zhàn)斗模塊都屬于獨(dú)立平臺，既能安裝在履帶式戰(zhàn)斗車輛上，也能安裝在輪式戰(zhàn)斗車輛上。遙控戰(zhàn)斗模塊的高射擊精度可保證在實(shí)戰(zhàn)中首發(fā)命中目標(biāo)，圖像顯示系統(tǒng)使得指揮員能夠在開火前監(jiān)視目標(biāo)的

14、移動（比如，通過安裝在頭盔上的顯示器）。由于戰(zhàn)斗平臺的穩(wěn)定性，遙控戰(zhàn)斗模塊在遂行偵察任務(wù)時(shí)非常有效。專家認(rèn)為，遙控戰(zhàn)斗模塊改進(jìn)的方向?qū)⑹牵貉兄瓢惭b在戰(zhàn)術(shù)裝甲戰(zhàn)車、裝甲運(yùn)輸車和卡車上的一體化系統(tǒng)。遙控戰(zhàn)斗模塊可能的改進(jìn)方案包括：環(huán)視全景監(jiān)視系統(tǒng)，指揮員穩(wěn)定瞄準(zhǔn)具，可加裝反坦克導(dǎo)彈、榴彈發(fā)射裝置等。比如，用于通用動力公司陸地系統(tǒng)分部為加拿大軍隊(duì)生產(chǎn)的8×8輪式輕型裝甲車（lav）的nanuk戰(zhàn)斗模塊。模塊將裝備7.62mm機(jī)槍、榴彈發(fā)射裝置、彈道計(jì)算器、目標(biāo)瞄準(zhǔn)和開火控制器，用于提升首發(fā)命中目標(biāo)概率的提前角校正設(shè)備。研制自主遙控戰(zhàn)斗模塊是武器系統(tǒng)機(jī)器人化的重要方向之一偵視系統(tǒng)研制方向偵視系統(tǒng)安裝在遙控戰(zhàn)斗模塊的左側(cè)等，包括彩色攝像機(jī)、激光測距儀等。目前，基于人工智能技術(shù)的偵視系統(tǒng)研制方案被認(rèn)為是先進(jìn)的，其包括以下幾種思路：基于與人腦運(yùn)行類似原理的神經(jīng)元鏈路?？捎糜谧R別圖像。改進(jìn)算法，機(jī)器人通過程序突變、融合（交換部分程序）和測試，建立完成某一目標(biāo)任務(wù)的程序。這些技術(shù)讓軍事研究人員有理由相信，到20252035年問，人工智能將能夠與人自身的能力不相上下，甚至能超越人類。機(jī)器人武器系統(tǒng)