军用机器人的发展概况

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。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45kg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130cm,宽67cm,高92cm,全重295kg,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15.22cm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4km/h,最低平均扫雷速度0.8cm/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。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1.68m,高1.98m,但功能却增加了不少。这种机器人是王国遥控的全地形履带车,带有各种工具,如6向推土铲,前端铲斗反铲,码垛叉,吹雪机,割草机等。其液压臂可负重908kg,车速8km/h,挖掘尝试13m,遥控距离4.8km,它的电视系统可使操作人员在22.86m的距离上识别直径12.7cm高10.16cm的目标。英国未来工程坦克(FET)将以“挑战者”2主战坦克底盘为基础,有“泰坦”架桥车和“特洛伊人”清障/扫雷车两种车型,它们将取代“奇伏坦”装甲工程车和扫雷车,首批车辆已于2005年交付。另外英国的“小猎犬”战斗工程牵引车(CET)具有在危险作业中遥控操作的能力,预计2007年开始部署。2.1.4侦察机器人美国第一代侦察机器人是在海军阵地战部队的支持下,由海洋系统中心研制,它是由M113装甲人员运输车改装的,车上装有15台微处理器,GPS接收机,临场感传感器,激光测距机,罗盘及摄像机等。为了在城市作战中隐蔽性更好,海军陆战队正在研制研制第二代机器人Sarge。目前已完成了部队的用户评价,正在提高样机的可靠性。该车是在一辆雅马哈125全地形车上,装上5台不同的摄像机和夜视装置构成的。它的体积小,隐蔽性好,适合昼夜侦察。发现单个人的距离是1km,发现车辆的距离是5km。它的控制器有全球定位系统。2003年陆军的半自主侦察机器人TUV将装备部队,它主要有3种系列产品,一种是轻步兵用的便携式系统,第二代是908-1362kg的自主侦察车,第三种是名叫追随者的间接射击的机器人武器平台,它是由前面的有人车辆控制6。2.1.5保安机器人美国研制的MDAR3保安机器人是联合总计划的重点应用项目,它可分为室内和室外两种型号,它可以同时控制8台机器人。1999年MDAR-1室内型机器人生产出了完整的工程发展样机,MDARS-1机器人的最低速度是3km/h,它可在360度范围内发现10米远的物体。在仓库内巡逻时,可发现烟、火及入侵者,这种机器人还可确定所存物品的状况及位置,发现问题及时发出警报。公司与陆军签订了一项为期7年的生产合同,生产MDAR-1室内机器人系统,用在全美国18个不同的军用仓库中,它的主要用户是国防部的后勤局及陆军器材司令部的各个供应及维修部门。2000年初,MDARS-E室外机器人进行技术可行性试验,同年夏天进行中期检查后,工程进入制造发展阶段,陆军打算购买6套系统,每套系统包括4台机器人车,用于18个国防部门。主要用它在物资仓库、兵工厂、储油区、机场、铁路枢纽及港口等地进行室外巡逻。军用机器人的应用范围远远不止这些,美国情报部门正在考虑发展室内外的间谍机器人,DARPA计划中还包括生产一种水陆两用机器人等等。机器人技术在军事上的应用可能改变未来战场的作战方式。我国应对此产生了极大的关注,积极应对新的技术革命对现代战争的影响,发展我国的军用机器人7。2.2空中无人飞行器一种有动力的飞行器,它不载有操作人员,由空气动力装置提供提升动力,采用自主飞行或遥控驾驶方式,可以一次性使用或重复使用,并能够携带各种任务载荷。广义的军用无人机系统不仅仅指一个飞行平台,它是一种复杂的综合系统设备,主要由飞行器、任务载荷、数传/通信系统和地面站等4个部分组成。2.3水下军用机器人即无人潜水器。它是一个水下高技术仪器设备的集成体,除集成有水下机器人载体的推进、控制、动力电源、导航等仪器、设备外,还需根据应用目的的不同,配备声、光、电等不同类型的探测仪器。它可适于长时间、大范围的侦察、维修、攻击和排险等军事任务。2.4太空机器人是一种轻型遥控机器人,可在行星的大气环境中导航及飞行。它能在一个不断变化的三维环境中运动并自主导航,能够实时确定空间的位置及状态,需要对它的垂直运动进行控制,并要为它的星际飞行预测及规划路径。3、军事机器人的发展方向3.1延伸作战领域空间,降低人员伤亡现代军用机器人由于融入人工智能技术,在不少方面具备了自治作战的能力,能够承担那些对人来说无法涉足的最危险、最艰苦的战斗任务。随着自治无人驾驶飞机、无人潜艇、太空机器人相继开发与应用,作战范围已扩大到高空、深海和太空等领域,因此促进了世界各军事大国在军事领域竞相发展和使用,并作为作战力量的一部分编入军队之中,用来代替人完成部分作战任务。3.2显著提升作战效能,降低作战成本所谓无人,即武器系统不载人,指挥、控制和决策人员将在战场外通过C4ISR网络控制战争的进程。无人战争不仅可以极大地减少人员伤亡和资源浪费,同时有可能达到有人战争无法实现的效果。这不但能远距离实施无人打击,而且能打敌要害,战敌死穴;不仅可以打击敌人战术目标,而且可以超视距打击敌人的战役、战略纵深内的重要目标。3.3增强作战部队的灵活性和机动性,适应反恐特殊作战现代机器人门类品种繁多,战场适应能力强,而且各种环境都能使用,各种类型战争都能使用,既可以硬杀伤又可以软杀伤,既可以独立作战也可以协同作战,既可以单个突防又可以集群突防、密集突防,而且具有全天候、全天时、全方位打击的能力。城市巷战的主要特点是敌我双方无明显的战线,胶