軍用機器人

軍用機器人

用于軍事領域的具有某種仿人功能的自動機
具有感覺功能和人工智能的、可以代替人進行某些軍事作業的人造系統。各國試驗和開發的...但是從發展趨勢來看,随着世界新科技革命的發展,特别是人工智能和微電子技術的發展,軍用機器人的功能将不斷增強。[1]
  • 中文名:軍用機器人
  • 外文名:military robot
  • 别名:
  • 功能:用于軍事活動的機器人
  • 特點:自治的或者由人遠程操控

背景

提到機器人,人們會想到工業生産流水線上的焊接機器人、噴漆機器人,或者看到過各種服務性的機器人。但大多數人很少看到過供軍事作戰使用的機器人,因為它是一種軍事機密。盡管如此,一些工業化國家的新聞媒體仍然透露了這方面的内幕,向人們描述了軍用機器人的神秘風采。n

現代實用機器人,自50年代誕生以來,目前已風靡全球。據稱,目前,世界上機器人已達20萬,并且每年還在35%的速度遞增。機器人從事的行業,也由原來單一的工業,迅速擴展到農業、交通運輸業、商業,科研等各行各業。機器人從軍雖晚于其他行業,但自6年代在印支戰場嶄露頭角以來,日益受到各國軍界的重視。作為一支新軍,眼下雖然還難有作為,但其巨大的軍事潛力,超人的作戰效能,預示着機器人在未來的戰争舞台上是一支不可忽視的軍事力量。

曆史

軍用機器人發展三部曲

機器人投入工業實用性研究組于本世紀40年代,是從研究假肢起步的,至今已發展到第三代。

1958年,美國阿拉貢試驗室李先推出世界第一個現代實用機器人——仆從機器人。這是一個裝在四輪小車上的遙控機器人,其精彩的操作表演,曾在第二屆和平利用原子能大會上引起與會科學家的極大興趣。此後,英、法、意大利等國也相繼開展實用機器人的研究,并先後推出了各自研制的機器人。

機器人真正進入人類生活,是本世紀60年代的教1960年,美國在市場上推出了首批用于工業生中的機器幾Z後,機器人技術流入日本、西歐等國。從此,機器人在全世界蓬勃發展起來。

早期的實用機器人(第一代),是一種固定程序、靠存貯器控制,并僅有幾個自由度的機器人。由于這代機器人大腦先天不足,四肢不全,又無“感官”。隻能進行簡單的“取—放”勞動,缺少起碼的“軍人親質”。除有選擇地用于國防工業生産流水線上外,應征入伍者寥寥無幾。

到了60年代中期,電子技術有了重大突破,一種以小型電子計算機代替存貯器控制的機器人出現了。機器人開始有了“某種感覺”和協調能力,能自主地或在人的控制下從事稍微複雜一些的工作,這就為軍事應用創造了條件。1966年,美國海軍使用機器人“科沃”,港至750來深的海底。成功地打撈起一枚失落的氫彈。這轟動一時的事件,使人們第一次看到了機器人潛在的軍事使用價值。之後.美、蘇等國又先後研制出“軍用航天機器人”、“危險環境工作機器人”、’’無人駕駛偵察機”等。機器人的戰場應用也取得突破性進展。1989年,美國在越南戰争中,首次使用機器人駕駛的列車,為運輸縱隊排險除障,獲得巨大成功。在英國陸軍服役的機器人——“輪桶”,在反恐怖鬥争中,更是身手不凡,屢建奇功,多次排除恐怖分子設置的汽車炸彈。這個時期,機器人雖然以新的姿态走上軍事舞台,但由于這代機器人在智能上還比較低下,動作也很遲鈍。加之身價太高,“感官”又不敏銳,除用于軍事領域某些高體能消耗和危險環境工作外,真正用于戰場的還極少。

進入70年代,特别是到了80年代,人工智能技術的發展,各種傳感器的開發使用,一種以微電腦為基礎,以各種傳感器為神經網絡的智能機器人出現了。這代機器人,四肢具全,耳聰目明,智力也有了較大的提高。不僅能從事繁重的體力勞動,而且有了一定的思維、分析和判斷能力,能更多地模仿人的功能,從事較複雜的腦力勞動。再加上機器人先天具備的刀搶不入、毒邪無傷、不生病、不疲倦、不食人間煙火、能日以繼夜高效率工作等。這些常人所不具備的優良品風激起了人們開發軍用機器人的熱情。據外刊透露,蘇、美、日、英等國,都制訂了發展軍用機器人的宏偉計劃,僅美國列入研制計劃的各類軍用機器人就達100多種,蘇聯也有30多種,有的已獲得可喜成果。如美國最近裝備陸軍的一種名叫“曼尼”胡機器人,就是專門用于防化偵察和訓練的智能機器人。該機器人身高1.8米,全行走、蹲伏、呼吸和排汗、其内部安裝的傳感歌,能感測到萬分之一盎司的化學毒劑,并能自動分析、探測毒劑的性質,向軍隊提供防護建議和洗消的措施等。而外刊報道的“決策機器人”就更掉了,它們憑借“發達的大腦”,能根據輸入或反饋的信息,向人們提供多種可供選擇的軍事行動方案。總之,随着智能機器人相繼問世和科學技術的不斷發展,軍用機器人異軍突起的時代已為期不遠了。

分類

地面軍用機器人

地面機器人主要是指智能或遙控的輪式和履帶式車輛.地面軍用機器人又可分為自主車輛和半自主車輛。自主車輛依靠自身的智能自主導航,躲避障礙物,獨立完成各種戰鬥任務;半自主車輛可在人的監視下自主行使,在遇到困難時操作人員可以進行遙控幹預。

無人機

被稱為空中機器人的無人機是軍用機器人中發展最快的家族,從1913年第一台自動駕駛儀問世以來,無人機的基本類型已達到300多種,目前在世界市場上銷售的無人機有40多種。美國幾乎參加了世界上所有重要的戰争。由于它的科學技術先進,

國力較強,因而80多年來,世界無人機的發展基本上是以美國為主線向前推進的。美國是研究無人機最早的國家之一,今天無論從技術水平還是無人機的種類和數量來看,美國均居世界首位。

綜觀無人機發展的曆史,可以說現代戰争是無人機發展的動力,高新技術的發展是它不斷進步的基礎。

水下機器人

水下機器人分為有人機器人和無人機器人兩大類:其中有人潛水器機動靈活,便于處理複雜的問題,擔任的生命可能會有危

險,而且價格昂貴。

無人潛水器就是人們所說的水下機器人,“科夫”就是其中的一種。它适于長時間、大範圍的考察任務,近20年來,水下機器人有了很大的發展,它們既可軍用又可民用。随着人對海洋進一步地開發,21世紀它們必将會有更廣泛的應用。按照無人潛水器與水面支持設備(母船或平台)間聯系方式的不同,水下機器人可以分為兩大類:一種是有纜水下機器人,習慣上把它稱做遙控潛水器,簡稱ROV;另一種是無纜水下機器人,潛水器習慣上把它稱做自治潛水器,簡稱AUV。有纜機器人都是遙控式的,按其運動方式分為拖曳式、(海底)移動式和浮遊(自航)式三種。無纜水下機器人隻能是自治式的,目前還隻有觀測型浮遊式一種運動方式,但它的前景是光明的。

空間機器人

空間機器人是一種低價位的輕型遙控機器人,可在行星的大氣環境中導航及飛行。為此,它必須克服許多困難,例如它要能在一個不斷變化的三維環境中運動并自主導航;幾乎不能夠停留;必須能實時确定它在空間的位置及狀态;要能對它的垂直運動進行控制;要為它的星際飛行預測及規劃路徑。

應用

從理論上講,機器人既然是一種仿人功能的自動機,那麼,隻要人能幹的工作,機器人就都可以取而代之。然而,由于受目前科技水平的限制,迄今不論那一代機器人,其智能水平、反應能力和動作的靈活性都還遠遠趕不上自然人。因此,機器人在軍事領城的大規模應用尚需一個過程。目前,國外考慮最多的應用領域有:

(一)用于直接遂行戰鬥任務

用機器人代替一線作戰的士兵,以降低人員傷亡和流血是目前俄、美等國研制機器人時最受重視的課題。正在研制的這類機有:

1.固定防禦機器人。它是一種外形象“鉚釘”的戰鬥機器人,身上裝有目标探測系統、各種武器和武器控制系統,固定配置于防禦陣地前沿,主要遂行防禦戰鬥任務。當無敵情時,機器人隐蔽成半地下狀态;當目标探測系統發現敵人沖擊時,即靠升降裝置迅速鑽出地面抗擊進攻之敵。

2.奧戴提克斯I型步行機器人。這種機器人由美國奧戴提克斯公司研制,主要用于機動作戰。它外形酷似章魚,園形“腦袋”裡裝有微由腦和各種傳感器和探測器.由電地提供動力,能自行辨認地形,識别目标,指揮行動。安裝有6條腿,行走時3條腿擡起。另3條腿着地。相互交替運動使身體前進。腿是節肢結構,能象普通士兵那樣登高、下坡、攀越障礙,通過沼澤;可立姿行走,也可象螃蟹一樣橫行,還能蹲姿運動。腦袋雖不能上下俯仰,但能前後左右旋轉,觀察十分方便。該機器人負重也是人所不及,停止間可提重953公斤,行進時能搬運408公斤。它系美國設計的士兵型基礎機器人,隻要給其加裝任務所需要的武器裝備,就立即能成為某一部門的“戰士”。為适應不同作戰環境遂行戰鬥任務的需要,美國還打算在此機器人基礎上,進一步研制高、矮、胖、瘦等不同型号的奧戴提克斯機器人。

3.阿爾威反坦克機器人。它是一種外型類似小型面包車的遙控機器人,車上裝有反坦克導彈、電視攝相機和激光測距機,由微電腦和人兩種控制系統控制。當發現目标時,機器人能自行機動或由遠處遙控人員指揮其機動,占領有利射擊位置,通過激光測距确定射擊諸元,瞄準目标發射導彈。它是配屬陸軍遂行反坦克任務的機器人。

4.榴炮機器人。它是一種外形象自行火炮的遙控機器人。車上火炮由機械手操作。作戰時,先由機器人觀察捕捉目标,報告目标性質和位置,再由機器人控制指揮中心定下決心,确定射擊諸元,下達射擊指令,然後機械手根據指令操作火炮射擊。它是裝備炮兵的機器人。

5.飛行助手機器人。它是一種裝有微電腦和各種靈敏傳感器的智能機器人。該機器人安裝在軍用戰鬥機上,能聽懂駕駛員簡短的命令,主要通過對飛行過程中或飛機周圍環境的探測、分析,輔助駕駛員遂行空中格鬥任務。它能準确及時報告飛機面臨導彈襲擊的危險和指揮飛機采取最有利的規避措施。更奇特的是,它通過監視飛行員的腦電波和脈博等,能确定飛行員的警覺程度,并據此向飛行員提供各種飛行和戰鬥方案,供飛行員選擇。

6.海軍戰略家機器人。它是美國海軍正在研制的高級智能機器人,主要裝備小型水面艦艇,用于艦艇操縱、為艦艇指揮員提供航行和進行海戰的有關參數及參謀意見。其工作原理是,通過艦艇上的計算機系統,不斷搜集與分析艦上雷達、空中衛星和其他探測手段獲得的各種情投資料,從中确定艦艇行動應采取的最佳措施,供指揮員決策參考。類似的作戰機器人還有“徘徊者機器人”、“步兵先鋒機器人”、“重裝哨兵機器人”、“電子對抗機器人”、“機器人式步兵榴彈”等。

(二)用于偵察和觀察

偵察曆來是最勇敢者的行業,其危險系數要高于其他軍事行動。機器人作為從事危險工作最理想的代理人,當然是最合适的人選。目前正在研制的這類機器人有:

1.戰術偵察機器人。它配屬偵察分隊,擔任前方或敵後偵察任務。該機器人是一種仿人形的小型智能機器人,身上裝有有步兵偵察雷達,或紅外、電磁、光學、音響傳感器及無線電和光纖通信器材,既可依靠本身的機動能力自主進行觀察和偵察,還能通過空投、抛射到敵人縱深,選擇适當位置進行偵察,并能将偵察的結果及時報告有關部門。

2.三防偵察機器人。它用于對核沾染、化學染毒和生物污染進行探測、識别。标繪和取樣。前面介紹的美陸軍機器人“曼尼”就是這一種三防偵察機器人。

3.地面觀察員/目标指示員機器人。它是一種半自主式觀察機器人,身上裝有攝象機、夜間觀測儀、激光指示器和報警器等,配置在便于觀察的地點。當發現特定目标時,報警器使向使用者報警,并按指令發射激光鎮定目标,引導激光尋的武器進行攻擊。一旦暴露,還能依靠自身機動能力進行機動,尋找新的觀察位置。

類似的偵察機器人還有“便攜式電子偵察機器人”、“鋪路虎式無人駕駛偵察機”、“街道斥候機器人”等。

(三)用于工程保障

繁重的構築工事任務,艱巨的修路、架橋,危險的排雷、布雷,常使工程兵不堪重負。而這些工作,對于機器人來說,最能發揮它們的“素質”優勢。研制中的這類機器人有:

1.多用途機械手。它是一種類似平闆車的多功能機器人,上面裝有機械手和無線電控制、電視反饋操作系統,可擔負運送舟橋縱列和土石方的任務,同時,還能承擔運送油桶、彈藥等後勤保障任務。

2.布雷機器人。它是一種仿造現行布雷機械制作的智能機器人,裝有遙控和半自主控制兩套系統,可以自主設置标準布局的地雷場。它工作時,能嚴格按照控制者的布雷計劃挖坑,給地雷安裝引信、打開保險、理雷、填土,并能自動标示地雷場的界限和繪制埋雷位置圖等。

3.排雷機器人。它是一種裝有探雷器和使地雷失效裝置的機器人,主要用于協助攻擊分隊在各種雷場中開辟通路,并進行标示。

4.海卡爾思飛雷機器人。它是一種外形似導彈的小型智能機器人,全重50多公斤,裝有小型電腦和磁、聲傳感器,可由飛機投送,也可依靠自身火箭機動。當接近目标區時,它身上的深測設備即工作,自行成戰鬥狀态。當發現目标接近時,小火箭即點燃、起動向目标攻擊。攻擊半徑為500至1000米,速度可達100公裡/小時。

5.煙幕機器人。它裝有遙控發煙裝置,可自行運動到預定發煙位置,按人的指令發煙,完成任務後,自主返回。該機器人主要協助步兵發煙分隊。

6.便攜式欺騙系統機器人。它身上裝有自動充氣的仿人、車、炮等,主要用于戰術欺騙。它可模拟一支戰鬥分隊,并發出相應加聲響,自行運動到任務需要的地區去欺騙敵人。

(四)用于指揮、控制

人工智能技術的發展,為研制“能參善謀”的機器人創造了條件。研制中的這類機器人有“參謀機器人”、"戰場态勢分析機器人”、“戰鬥計劃執行情況分析機器人”等。這類機器人,一般都裝有較發達的“大腦”——高級計算機和思想庫。它們精通參謀業務,通曉司令部工作程序,有較高的分析問題的能力,能快速處理指揮中的各種情報信息,并通過顯示器告訴指揮員,供其定下決心之用。

(五)用于後勤保障

後勤保障是機器人較早運用的領域之一。目前,這類機器人有:“車輛搶救機器人”、“戰鬥搬運依機器人”、“自動加油機器人”、“醫療助手機器人”等,主要在泥濘、沾染等惡劣條件下遂行運輸、裝卸、加油、搶修技術裝備、搶救傷病人員等後勤保障任務。

(六)用于軍事科研和教學

機器人充當科研助手,進行模拟教學已有較長曆史,并做出過卓越貢獻。人類最早采集的月球土壤标本,太空回收的衛星都是機器人完成的。如今,用于這方面的機器人較多,典型的有“宇宙探測機器人”、“宇宙飛船機械臂”、“放射性環境工作機器人”、“模拟教學機器人”、“射擊訓練機器人”等。

前景

(一)采用先進的人工智能技術,發展更高級的智能機器人。

國外科學家認為,未來軍用機器人的發展,趨向于采用第五代計算機,突破模式識别關,即利用計算機或其它裝置對戰場上物體、環境,語言、字符等信息模式進行自動識别,使之不僅能一目了然地認清目标的性質、目标之間的相互關系、目标地理上的精确位置,還能使人和機器人之間進行語言交流。通過發展各種專家系統、軟件程序,使機器人獲得更高的智力,即分析、判斷和決策能力,使之更加适應戰場情況複雜多變的需要。

(二)采用更先進的傳感器,提高機器人對環境的感測能力和靈活反應能力

目前,大多數機器人隻裝有内部傳感器,因此,對外部情況的感覺能力不高,反應比較遲鈍。今後,軍用機器人将重點發展外部傳感器系統,如采用先進的光感受器、化學感受器、觸覺感受器、聽覺傳感器等,使機器人能夠做到“想”、“看”、“聽”、“摸”、“寫”等,并能感覺到發生在它周圍的事情和可能存在的危險,拿出避免的辦法,以提高機器人的快速反應能力。

(三)以柔性結構逐步替代剛性結構的工作系統,以提高機器人的戰場靈活度

目前,機器人的操作系統都是鋼質的機械裝置,遠不及人的肢體靈活自如。近來,國外一些科學家正在開展對人體的肌肉和韌帶等軟組織的研究,希望能找到一種類似的柔性物質,替代機器人身上的剛性物質,以提高機器人的肢體的靈活性。估計到本世紀末這種研究會取得一些突破性進展。

(四)加強基礎機器人的研究,實現機器人生産的标準化和,軟件系統的模塊化,為組建機器人軍隊創造條件

五花八門的軍用機器人,為大工業的成批生産造成了困難,也不便于維修保養。目前,國外一些科學家正在對研制中的各類機器人進行比較研究,綜合選優,使一種機器人具有多種功能、多種用途,以減少專用機器人數量,提高基礎機器人的質量,并使各構成部分标準化、通用化、模塊化。如步兵基礎機器人就是外形仿人的機器人,拿起武器能打仗,扛起工具能幹活。再如,火炮基礎機器人,就是一部帶電腦的火炮戰鬥平台,可裝任何火炮或導彈,同時,還能擔負後勤保障的某些任務。通過上述基礎機器人的研究,不僅為機器人工業化生産創造了條件,而且為盡早建立機器人新軍奠定了基礎。據外刊報道,一些國家正在籌建沙漠機器人兵團、機器人反恐怖突擊隊和機器人控制、指揮中心等。

總之,随着機器人研究的不斷深入、一種高智能、多功能、反應快、靈活性好、效率高的機器人群體,将逐步接管某些軍人的戰鬥崗位。機器人成建制、有組織地走上戰鬥第一線已不是什麼神話,屍橫遍野、血流成河的戰鬥恐怖景象很可能随着機器人兵團的出現而成為曆史。機器人大規模走上戰争舞台,将帶來軍事科學的真正革命。

戰例

在海灣戰争中,先鋒無人機成了美國陸軍部隊的開路先鋒。它為陸軍第7軍進行空中偵察,拍攝了大量的伊軍坦克、指揮中心、及導彈發射陣地的圖像,并傳送給直升機部隊,接着美軍就出動“阿帕奇”攻擊型直升機對目标進行攻擊,必要時還可呼喚炮兵部隊進行火力支援。先鋒機的生存能力很強,在319架次的飛行中,僅有一架被擊中,有4~5架由于電磁幹擾而失事。

除美軍外,英、法、加拿大也都出動了無人機。如法國的“幼鹿”師裝備有一個“馬爾特”無人機排。當法軍深入伊境内作戰時,首先派無人機偵察敵情,根據偵察到的情況,法軍躲過了伊軍的坦克及炮兵陣地。

1995年波黑戰争中,因部隊急需,“捕食者”無人機很快就被運往前線。在北約空襲塞族部隊的補給線、彈藥庫、指揮中心時,“捕食者”發揮了重要的作用。它首先進行偵察,發現目标後引導有人飛機進行攻擊,然後再進行戰果評估。它還為聯合國維和部隊提供波黑境内主要公路上軍車移動的情況,以判斷各方是否遵守了和平協議。美軍因而把“捕食者”稱作“戰場上的低空衛星”。其實衛星隻能提供戰場上的瞬間圖像,而無人機可以在戰場上空長時間盤旋逗留,因而能夠提供戰場的連續實時圖像,無人機還比使用衛星便宜得多。

1999年3月24日,以美國為首的北約打着“維護人權”的幌子對南聯盟開始了狂轟濫炸,爆發了震驚世界的“科索沃戰争”。在持續78天的轟炸過程中,北約共出動飛機3.2萬架次,投入艦艇40多艘,扔下炸彈1.3萬噸,造成了二戰以來歐洲空前的浩劫。

南聯盟多山、多森林的地形以及多陰雨天的氣候條件,大大影響了北約偵察衛星及高空偵察機的偵察效果,塞軍的防空火力又很猛,有人偵察機不敢低飛,緻使北約空軍無法識别及攻擊雲層下面的目标。為了減少人員的傷亡,北約大量使用了無人機。科索沃戰争是世界局部戰争中使用無人機數量最多、無人機發揮作用最大的戰争。無人機盡管飛得較慢,飛行高度較低,但它體積小,雷達及紅外特征較小,隐蔽性好,不易被擊中,适于進行中低空偵察,可以看清衛星及有人偵察機看不清的目标。

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