八仙过海各显其能（上）:八仙过海各显其能

　　近年来，随着人工智能、机器人技术的迅速发展，大批无人操作的武器平台和军用机器人不断涌现，并在世界各地战场发挥出越来越重要的作用。这些机器人依据作战任务的不同，功能、结构、体态、形状各不相同，可谓五花八门，无奇不有，有的类似普通坦克或装甲车辆，有的像遥控式儿童玩具车，有的像飞禽走兽。正在研究的微型机器人应用纳米技术，甚至只有苍蝇、昆虫一样大小。各种机器人的功能，将由目前的主要进行巡逻、警戒、侦察、运输、扫雷、销毁危险物品，发展到手持武器与敌人进行实战拼搏，最终可由1名士兵操纵大量机器人，实施真正的机器人大战。名闻遐迩的“手推车”机器人
　　当前国际形势的重要特点之一是恐怖活动十分猖獗，每年有数以千计的军政要员和平民百姓死于恐怖行动。恐怖分子不但活动频繁，而且手段更加狡猾残忍，已形成有组织有预谋的大规模暴力破坏。他们不但能在军火市场弄到新式武器，甚至还在蓄谋化学武器、热核武器，一旦得逞后果不堪设想。
　　正是在此背景下，许多国家纷纷研制了各种不同类型的侦察、探测、防暴机器人，其中以英国的“手推车”机器人出道最早而闻名遐迩。它是由英国皇家陆军工程兵和军用车辆研究所等单位合作研制成功的，采用小型履带式工程车结构，车体长1.2米，宽不足0.7米，配有4个电动机，输出功率相当于1辆小型汽车的输出功率，采用双速机械式变速箱，加速性能极好。普通车辆的重心位置是固定不变的，“手推车”机器人的独特之处是重心位置是可以调节的。通过调节齿轮和驱动装置，可使它的重心向前或向后移动，从而可以在崎岖不平的复杂地形上迅速调整姿态保持平衡，有效地防止可能出现的翻车事故。采用特制橡胶履带也有利于在越野环境中的行驶，可保持55米／分钟的最大行驶速度。车体上部机械臂上装有夹具，用来夹持探测到的危险物品。机器人橡胶履带的提前角很大，因此可更方便地上下楼梯或斜坡，不至于因重心移动而翻车。它还可以翻过矮墙、越过壕沟或在浅水中行走。
　　这种机器人装有1部小型彩色电视摄像机，其体积小巧、耗电量很低，并且能够在昏暗的环境中对凌乱的现场摄下清晰的图像。它的操作十分方便灵活，可以拍摄到离地面高仅50毫米的细小可疑物品图像，可搜索出恐怖分子藏在车辆底下和其他狭小空间内的炸药等危险物品。发现危险品后，操作手可视情况通过机械臂将其取出或用钢丝索拖出，也可用所带的散弹枪发射子弹，击毁其引爆机构排除险情。这一系列动作都是通过摄像机旁2个监视器的显示屏进行操控的。其中1个监视器保持仰视角度，另1个则俯视或向四周转动，以便从不同角度进行监控。
　　“手推车”机器人制成后立即投入使用，在北爱尔兰等地用来排除地雷等危险物品，并且远赴马岛清理英阿马岛战争中遗留下来的炮弹、炸弹等。以后经过多次改进，从MK1型一直发展到MK8型和“超级手推车”等多种型号，形成一个成员众多的机器人大家族，远销到50多个国家和地区。
　　
　　“猎手”，“独眼龙”，“土拨鼠”
　　
　　“手推车”的成功有力地推动了机器人研究的进一步发展。英国一些制造公司又推出新的设计方案，试制成功“猎手”和“哈德良”两种专用于探测和排除爆炸物的机器人。其中的“猎手”机器人采用了独特的行动机构，装有2套不同的驱动系统，可以根据机器人所经历的不同地形，或采用履带在越野地形上缓慢行进，或采用轮子在平坦的公路上快速行驶。车体上部有1具可伸缩自如的机械臂，它最长可伸到4.5米的高度，提升角度达到87度，肘关节可以作160度旋转或90度弯曲，这样可以方便地向周围探测。最多能举起100千克重的物品转移到安全地点加以处理。机械臂上方还装有1挺小型枪支和1具激光目标指示器。另外还有2台同步移动的全景摄像机和1台独立摄像机。当这些摄像机探测到可疑目标需要处置时，就用激光器测定精确位置和距离，最远可在45米距离将其摧毁。当操作手和机器人联系被干扰时，可自动转换到预编程序以排除干扰影响。
　　“哈德良”机器人是一种六轮式遥控车辆，车体外形十分低矮，上部有2.4米长的机械臂，可自由旋转和伸屈。它顶端装有活动式机械手，可抓举起75千克重的可疑物品。根据危险品性能和形状的不同，可以随时换装不同的机械手进行操作，将危险品搬运至远处引爆，也可在原地通过点火电路将其引爆。行驶时可以在陡坡上缓缓前进，也可以攀登楼梯。美国洛杉矶奥运会期间，曾用这两个机器人担任安全保卫工作，来回奔忙于重要赛场，引起观众的很大兴趣。
　　近年来随着反恐形势日益严峻，英国还装备了“独眼龙”机器人、“土拨鼠”机器人、“野牛”机器人、“雷文”机器人和MPR800多用途机器人。其中的“独眼龙”机器人可无线遥控或有线遥控，装有1具热像仪，可在夜间黑暗环境拍摄敌人活动图像，它的体积非常小巧，平时可以折叠起来放在小车后备箱里运送，到达目的地后迅速开展作业。
　　
　　任劳任怨的钢铁运输兵
　　
　　在现代高强度战争中，战斗速度加快，物资消耗成倍增加。二战期间每名士兵日消耗量约为20千克，海湾战争中美军每名士兵日消耗量达到200千克。1个机械化步兵师进攻时日消耗需5千吨物资，装甲师的日消耗达1万吨以上。高强度、高消耗对后勤保障工作提出了严峻的挑战。另一方面，打击、破坏敌人的运输线和保卫后勤运输的斗争更加激烈。各种远射程、大威力、高精度制导武器的应用，使传统的后勤体系、工业设施、运输车队成为被攻击的目标。为此，必须采用更先进的技术装备来完成后勤保障任务。用机器人来搬运物资、驾驶车辆、运送弹药、抢修设备，可收到更好的效果。于是各种无人驾驶运输车、后勤运输机器人、重型搬运机器人应运而生。
　　在后勤机器人研究领域，以美国的科研规模最大，技术最先进。美国国防高级研究局、陆军坦克机动车司令部、工程兵地形测量研究所、人机工程实验室等都有许多研究项目，研究试验着各种技术先进的机器人。如地形测量所和马丁・玛丽埃塔公司合作开发的ALV自主式机器人，它的外形类似一辆大型面包车，但采用了先进的人工智能和光电传感技术代替人工驾驶。通过车载雷达、摄像机和计算机控制系统能自动识别道路状况。遇到障碍物可以绕道而行。早期实验时行驶速度为9.6千米／小时，计划经过改进后速度提高10倍，可达到每小时96千米。车上装有1台五色激光扫描雷达，能以5种不同波长测出不同障碍物的特征；还有1套视频信号处理系统，可以每2.4秒对电子图像进行一次分析。这种机器人可以用来运送各种武器弹药和后勤物资，也可运送士兵或伤病员。
　　陆军人机工程实验室研究的一 种组合式后勤机器人系统，它由1台“美洲豹”机器人、1台400型机器人和挂车等组成，装有先进的微处理机、光电传感器和复杂的自动控制装置。它有1具7.6米长的大型机械臂，可以举起重达1.7吨的集装箱，可快速搬运、处置各种军用物资。美国食品机械公司根据陆军要求制成的机器人，叫机器人辅助货物装卸机，专用于搬运、装卸各类军用物资。它主要由1辆重型叉车和1套计算机控制系统组成，由1名操作手从远距离上操纵巨大机械臂的动作，装卸重达1吨以上的货物。这种机器人尤其适宜于搬运武器弹药等危险物品或遭放射性污染的有毒物品。
　　
　　茫茫荒漠中的“超级明星”
　　
　　现代战争形势瞬间万变，要求部队具有良好的快速反应能力和战场机动能力。“悍马”车是美军广泛使用的一种高机动多用途小型轮式车辆。它的最大速度可达120千米／小时，车上装有轮胎中央充放气系统，即使轮胎被子弹击中或者爆裂，仍可继续行驶1个小时。乘员舱和货舱稍加调整，可改造成运输、侦察、通信等多种不同用途的车辆。然而，在伊拉克战争中，“悍马”车防护差的缺陷暴露无异，为了加强装甲防护，车体重量显著增加，载重量减小将近一半，使用寿命也要缩短，费用大大增加。美军十多万辆车全部改造，更是不堪重负。解决这一难题的出路，就是采用人工智能技术，把它改造成机器人。
　　实际上在美国海军陆战队的一项《地面／空中遥控式机器人发展计划》中，已经提出用机器人代替士兵从事危险作业的要求，要在营以下步兵分队装备若干机器人。为此设想利用部队大量装备的“悍马”车改装成无人驾驶车辆，在驾驶舱内安装2部摄像机，间隔一定距离可产生立体效果，就像驾驶员看到立体场景一样。另有1套音响传感器具有类似人的双耳通道一样，可接收远距离上的立体音响信号。操作手在另一辆车上，借助特殊的头盔装置控制机器人的行动。普通士兵经过几个小时的训练就可掌握。机器人借助全球定位系统、数据传输系统和电脑控制中心，可以在复杂的地形环境迅速找到自己的前进道路。它还有很强的适应能力，能在零下30摄氏度的冰天雪地或高达65摄氏度的酷热沙漠地正常行驶。操作手通过光缆向“悍马”传送指令，最大控制距离30千米。机器人能运载1400千克重的物资在公路上高速行驶。
　　
　　仿生学与步行机器人
　　
　　长期以来，一些西方国家的军事专家对于履带式装甲车还是轮式装甲车问题展开激烈讨论。有的人强调在高强度现代化战争中，只有履带式坦克装甲车辆才能实施远距离纵深突击，另一些人认为履带车结构复杂，维护保养困难，轮式车机动灵活、费用低廉，便于快速反应部队广泛使用。然而实际上近年来不少战斗发生在城市、沙漠、山岭、丛林地带，任何车辆都行动困难，有的国家至今还用骡马运输军用物资。于是有的专家设想借助仿生技术，研究“机械骡”、“机器马”、“步行式机器人”。
　　较早开展这一研究的是意大利工程师契凡里。他长期观察马的行走特点，分析它慢步、快步的奔驰方式，试制了一种“机器马”。这种马的躯体部分用金属圆管制成长方形框架，下部固定4个支轴，每个轴上联接1条金属腿。通过汽油发动机的驱动并对活塞、液压系统进行控制，可使4条马腿灵活地运动，就像4个车轮不断转动，带动马匹向前运动。控制系统可以控制步伐大小和速度，从而控制“机器马”快速奔驰或慢步跨越障碍。试验时慢步速度仅6千米／小时，快步速度为10千米／小时。速度虽然不快，但它可以在普通车辆无法行驶的崎岖山地不知疲劳地长时间行走。如用优质防水材料制造成全封闭结构，或在脚上安装鸭蹼一类划水装置，还可以在河水中行走。
　　日本的机器人技术相当先进，有着许多行走式机器人研究计划，东京技术研究所的专家们反复研究各种昆虫、爬行动物的行为特点，设计了一种4足步行式机器人。它的形状看起来像一只巨型蜘蛛，不过它的躯体不是圆形而像个多边形的箱子。箱内布置有8部微型计算机和各种不同功能的传感器。箱体两侧各有两条细长的支腿，每条腿有3个关节可以自由伸缩。采取这种结构的“蜘蛛”式机器人，重心比其他机器人低得多，贴地爬行时十分稳固。
　　日本早稻田大学一直研究模仿人类双足行走的机器人。其中的一个项目是“沃博特”机器人，它有着类似人的骨骼结构，两支机械腿、胳臂和脑袋上都装有传感器，由液压系统驱动各部位的行动。行走的时候有时保持静态平衡，有时略为失去平衡，借助两种姿势交替变换带动机器人前进。东京技术研究所的另一项目是模仿蜈蚣或蛇爬行的软体机器人。它们的躯体由一系列铰链或球窝状连接的关节组成，在每个关节上都有一个微型方向驱动装置，在计算机控制下可以向不同方向运动，像蛇一样弯曲地向前行进，穿行于地面各种障碍物之间。这种机器人体积小巧、行动隐蔽，作战使用时可以借助地形遮蔽、秘密潜入敌方重要设施进行侦察活动。也可钻入输油管道内引燃爆破装置摧毁其能源系统，使敌人军事系统陷于瘫痪。
　　
　　别出心裁的“章鱼”机器人
　　
　　在欧洲和日本大力研究各种步行机器人的同时，美国没有袖手旁观。在各种步行式机器人中，以加利福尼亚洲的奥德迪克公司推出的“章鱼”机器人尤其引人注目。这种机器人的外形像一条巨大的章鱼，它的上部像个脑袋，外面套有1个圆球状透明防护罩，里面装有各种传感器。1部电视摄像机可以灵活地进行360度旋转，以便向四周任意方向拍摄图像。机器人的下方有6条细长的支腿。每条腿都有几个关节和1部微处理机。行走时由3台电机为支腿提供动力，由计算机控制每一个行动，使它们能自如地伸展或缩起。开始动作时先由3条腿向前伸起，另3条腿支撑在地面以保持全身平衡。然后由伸出的腿承受全身重力，后面的3条腿离开地面向前行走。采取这种“移动三脚架”的行走方式有很多优点，可以在凹凸不平的地形行走时保持平稳，也可以视需要伸高或降低身体高度。例如在搬运重物时先缓缓蹲下身来，这时机器人的高度不足1米，降低重心便于驮载货物。装载重物后直立起来时，身高达到2米，便于迈开大步向前行走。这种“章鱼”式机器人的载重能力比其他步行机器人大得多。它自重不到170千克，但能举起1000千克重的货物，负重行走时能运载400千克重的物体，当6条腿迈开大步行走时，最大跨越距离约2.7米。而在狭窄通道行走时，几条腿可以收拢起来，这时机器人的最大宽度只有0.5米。它可以灵活地在行进中改变前进方向，跨过0.8米高的障碍，攀登楼梯并在建筑物内作业。在平地行走时每小时达到13千米，超过普通士兵的行军速度。另有一种“章鱼”2型机器人，它的机械臂长达7.6米，能举起1500千克的重物，搬运物资十分方便。
　　美国俄州大学研究的机器人步行器，采用6腿行走方式。它的特点是操纵机器人的操作手也坐在机器人内，控制步行的方向和速度。国防高级研究计划局与卡内基・梅隆大学合作设计的机器人，长2.5米，重800千克。双腿装有动力装置控制运动方向，另有臀部转动装置控制机器人的行动。
　　在俄罗斯，国立莫斯科大学研究过类似的6足步行机器人，法国巴黎大学也进行过类似研究。不过所有这些步行式机器人虽进行了广泛的研究、试验，似乎都没有正式定型生产、投入使用。直到伊拉克、阿富汗、科索沃战场形势紧急，尤其是“9・11事件”以后反恐斗争日益尖锐化，美国和其他国家不断加紧新式反恐武器研究，才使机器人的发展进入崭新的阶段。(未完待续)。