军用机器人的应用与发展现状

军用机器人的发展概况

摘要：本文从多方面阐述了军用机器人产先进的发展概况。首先从机器人技术的产生与发展描述了军用机器人的发展背景，然背后对现今机器人的做出完整分类，并针对路面机器人举出各国的应用实例。然后针对当今现状描述了军用机器人的发展方向和应用。最后总结了军用机器人的发展趋势。

关键词：军用机器人发展背景分类与应用发展趋势

1、军用机器人的发展背景

1.1 现代机器人的发展

现代机器人是利用先进人工智能技术开发出的能够在无人操作情况下完成智能化任务的设备。例如,无人驾驶战车、无人飞行器、无人潜航器和太空遥控作业机器人等。

机器人出现于20世纪60年代后期,根据功能,至今已发展到第4代。第1代为固定程序和可编程序机器人,主要用于搬运、点焊等繁重的重复性劳动。第2代是具有感知外界信息能力的机器人,它们已具有视觉、触觉、听觉等传感功能,能进行产品装配、电弧焊等这类比较复杂的加工作业。第3代机器人,通常称为“智能机器人”,已具有一定人的智能,它们能按环境的变化或按人的指令进行学习、推理、决策、规划等工作;从80年代中后期至目前,该代机器人已进入特定领域专用机器人的高级发展阶段,例如,在动态环境下进行复杂作业的多传感器机器人,在危险环境下作业的遥控式机器人,以核工业为背景的遥控移动式机器人,用于精密仪器装配作业的装配机器人,用于特定壁面作业的多足爬壁机器人,以及用于空中、地面、水下侦察、监视等军事目的的机器人。这代机器人,已成为美、日、俄、德等国机器人发展的重点,它们的智能与人的智能之间的差距正在日益缩小。第4代为具有人类感情、能思维的机器人,目前正处在发展之中。本文所研究的现代机器人主要是指第3代军用机器人[1]。

1.2 军用机器人发展背景

随着科学技术的发展,以及现代战争的需求,军用机器人已经成为机器人发展的一个重要方向。军用机器人是一种用于军事目的的具有某些拟人功能的机械电子装置。它可以是一个武器系统,如机器人坦克,也可以是武器系统装备上的一个系统或装置,如军用飞机的“副驾驶员”。美国是世界上研究军用机器人最重要的国家, 它起步早、技术先进、规模大、获得的成果多。美国军方列入研究的各类军用机器人有100 多种, 有的已投入实际使用。美国国防部甚至宣布, 即将组建机器人军队, 并计划在陆军建立一个机器人连。军用机器人形态各异, 从外形上看也许根本就没个“人样”。但是它们有一个共同的特征: 具有部分拟人的功能。从用途上军用机器人可以极大地改善作战士兵的作战条件, 提高了作战效率, 因此,军用机器人技术受到各国军政要人的高度重视[2]。

2、军用机器人的分类

军用机器人可以按照传统部队编制来分类,如按陆、海、空、天等分类;也可按照机器人设计功能进行分类,如分为作战与攻击、侦察与探险、排雷与排爆、防御与保安、后勤与维修、防化与防辐射等[1]。

2.1 地面军用机器人

主要是指智能或遥控的轮式和履带式车辆。它又可分为自主车辆和半自主车辆。自主车

辆依靠自身的智能自主导航,躲避障碍物,独立完成各种战斗任务;半自主车辆可在人的监视下自主行使,在遇到困难时操作人员可以进行遥控干预。

地面军用机器人是军用机器人发展得最早的,也是应用得最多的一类机器人。从理论上讲,军用机器人可以完成任何军事任务, 但是受到技术水平等条件的限制, 当今的地面军用机器人主要完成的以下任务: 排队爆炸物、扫雷、清障、侦察以及保安等等[3]。

2.1.1排爆机器人

恐怖事件的频繁发生是排爆机器人发展的主要动力,早在19 世纪60 年代,排除爆炸物的机器人就诞生了,英国军用车辆研究所与皇家陆军军械部队共同研制出履带式“手推车”排爆机器人, Morfax公司获得该机器人的生产权, 已经向50 多个国家的军警售出了500 多台这种Mk7 型手推车,接着又研制了Mk8 型, 在控制部分它比7 型有较大的改进, 用CCD 摄像机取代了普通的摄像机。在此基础上该公司又研制出超级手推车, 这种遥控手推车重

204Kg, 电驱动, 采用橡胶履带,无线电控制, 长1. 2m , 宽0. 69m , 最大高度1. 32m ,最快速度3. 3Km / h ,装有彩色摄像机及两个爆炸物排除装置。马岛战争中, 英军用之清除残留的炮弹、炸弹和地雷,取得了良好的效果。沙特阿拉伯、科威特及西班牙均购买了它。

美国海军研究的遥控爆炸物销毁系统( RONS)是联合机器人总计划的一个项目,该机器人是一辆履带式遥控车, 装备有CCD 摄像机, 无线电及光纤通信设备及三轴腕关节的7 功能机械手,可提起45 kg的重物, 它使用柴油机及蓄电池驱动,可爬45 °楼梯和爬越6m 高

45 °的斜坡。美国1999 年开始采购,采购持续到2003 年,现在已经采购了60 个系统,最终将购买160 个RONS系统[4]。

此外,德国Telerob 公司研制的MV4 系列机器人,长130 cm ,宽67 cm ,高92 cm ,全重295 kg,德国联邦军在索马里执行维和任务时, 装备了MV494机器人车。法国DM 公司研制的RM35 机器人系列,法国公司的TRS200 机器人, 都是这种排爆机器人[5]。

2.1.2扫雷机器人

早期的扫雷机器人是用现有的军用车辆加以改装而成,它们的体积较大。例如豹式扫雷车,就是将M60 的炮塔去掉,在它的底盘上加上了一个Omnitech 公司研制的标准机器人系统( SYS) , 车前有扫雷钢式滚筒, 用来清扫反坦克地雷。美国正在研制的豹II式扫雷车, 用的是M1 坦克的底盘,豹式扫雷车参加了波黑及科索活的扫雷行动。2002 年美军装备了名叫地雷猎手及杀手的机器人,它的目标是将机器人探雷及扫雷装置集成到标准的战术车辆上。该车可在道路及开阔地上搜索750 多种直径在15. 22 cm 以上的地雷, 一分钟内可投放好引爆物,扫雷的成功率在90%。它的最低平均探雷速度为4 km / h , 最低平均扫雷速度0. 8 cm / h ,扫雷宽度2. 74m。扫完30 颗地雷后停下来补充引爆物。机器人可在沙地、碎石地、粘土及有机土等各种地面上作业。现在美国又提出一种新的扫雷方案, 陆军正在研究轻步兵用的基本的未爆炸物搜集系统(BUGS) 的机器人,它实际上是一种子母机器人, 母车是一辆自主或半自主的侦察车, 它带有若干个一次性使用的子机器人。母车可对所发现的弹药或地雷定位, 并将定位数据传送给子车,子车很轻,可以搜索及引爆弹药及地雷。该车用来清除圈套地区的爆炸物。此外较为典型的扫雷机器人还有德国的“清道夫”2000 (Minebreaker2000 ) 扫雷车, 美国Mini- Flail 小型遥控无人扫雷车[5]。

2.1.3工程机器人车

清障机器人车是战时部队清除障碍的重要工具,在索马里的美军就曾因为清除公路上的障碍物而中计,使特种部队受到重创。从那以后美国就开始研制工程机器人。1998 年末美国国防部与Omnitech 机器人公司签订合同, 利用该公司研制的标准化机器人系统( SRS) , 使各种工程车辆机器人化, 在2001 年生产出D7G推土机,M9Ace装甲作战挖掘机及T3Deuce 推土机的遥控系统,使这些车辆可在雷区及工程作业中扫除障碍。空军新研制的多用途机器人运输系统(ARTS) 是美军第二代的工程车辆,它比第一代车辆小了很多,该车长2. 87m ,宽1.