美國軍用機器人沒對手，不僅僅是工業實力強那麼簡單

啟動UGV計劃

上世紀80年代，美國國防部認為科研力量分散和微電子技術的局限性是研製無人地面平台的最大障礙，於是在1988年11月，美國國防部、陸軍、海軍陸戰隊把各自的「戰場地面機器人車輛」計劃合并為一個「無人地面車輛」(Unmanned Ground Vehicle)計劃，這樣做的主要目的是把所有的研製力量集中起來，通過統一的規劃避免浪費，從而達到節約經費、提高效率的目的。為此，國防部專門成立了聯合計劃辦公室(JPO)，地點設在阿拉巴馬州紅石軍工廠美陸軍航空與導彈司令部內。新計劃的基礎研製工作由曾經主持過ALV項目的國防部高級計劃局完成。

UGV計劃影響下的軍用機器人都是簡單實用的路子

在80年代，論證樣車還沒有研製出來以前，UGV一直被當作一個概念來指導地面無人平台的研製工作。從廣義上講，UGV是指能執行掃雷、探雷、佈雷、排爆、偵查等軍事任務的地面無人車輛，後來還擴展出了搜索救援、目標指示和通訊中繼等功能。從戰場上的使用角度來講，UGV有著巨大的開發價值。美國軍方甚至還希望UGV能夠擁有比較高的自主能力，就是在沒有遙控信號的時候，還能夠自動完成一些簡單的任務。聯合計劃辦公室(JPO)認為，UGV應該具備感知戰場環境，並能夠自主決策和規劃任務，這樣一個綜合複雜的地面無人平台，能夠在複雜的路面自主行走，甚至將來在戰場上完全取代人類。從這當中，我們可以看出，美國地面無人平台的設計理念從起步階段就定位得比較高。

美軍真正投入使用的軍用機器人總體結構十分簡單易懂，原理也並不複雜

新的研製體制建立起來一樣後，立即收到了立竿見影的效果。經過不到一年的時間，聯合計劃辦公室就拿出了首台UGV論證樣車，1989年9月，聯合計劃辦公室向國防部演示了靈活簡潔的操控性和部分作戰能力。這款技術論證樣車汲取了ALV第一輛樣車失敗的教訓，沒有在自主操控方面貪多圖快，而是研發了一種由駕駛員人為遙控操縱的底盤，上面加裝以遙控武器站，這樣的設計雖然在技術上沒有太大的創新和進步，但畢竟研製出了戰場上可以用的機器人，這與ALV的研製思路形成了極大的反差，ALV在技術不成熟的時候瘋狂熱衷於把新技術運用在自主車輛上，過分注重技術創新，對實用性考慮不足；而UGV雖然很實用，很多技術都是成熟的，但是卻忽略了對於尖端技術的研發，比如UGV在自主行走方面還不如它的前身ALV，在可靠性和創新性的天枰上似乎有有一些矯枉過正了。但是，在技術成熟的新武器面前，國防部的官員們似乎又看到了在未來戰場上使用這種無人車輛的新希望。

有了之前的技術和經驗的積累，進入90年代以後，美國地面無人平台研發技術發展速度明顯加快，1992年，美國國防部先進研究項目局和美國國防部聯合機器人計劃處（JRP）共同出資，推動了Demo1計劃，重點攻關機器人的高速遙控技術和自動返回能力等比較簡單的自主功能。與此同時，位於美國桑地亞的國家實驗室已經成為當時世界上最大的軍用機器人試驗基地，它為美國陸軍研製了不少很典型的無人戰車。

隨著民用技術的進步，現在逐步普及的VR技術已經可以用在排爆機器人身上，而且效果不錯

在Demoe1計劃成果的推動下，美國國家實驗室先進車輛開發部研製出了「薩格」（Sarge）地面無人偵察車。與ALV相比，「薩格」的車身小巧輕便，其原因是由於是無線遙控的方式由單兵進行操作，因此節省了龐大複雜的圖像分析系統。通俗地講，就是在車輛頂部的天線罩邊上安裝上彩色攝像機和增強型黑白攝像機，通過實時傳遞圖像，由駕駛員通過遙控機器的大屏幕來了解車輛周圍的戰場環境。就像是美國電影《小鬼當家》第一部里的那輛安裝了攝像機的遙控車，足見其總體設計原理有多麼簡單。於是，在90年代中期，地面無人平台的兩個主要難題，一個是如何將攝像機獲取來的圖像進行快速分析；另一個是如何依靠電子設備自主識別障礙物，使車輛能夠快速地自主行走，都被「薩格」的設計者們輕鬆地繞開了，對於這款地面無人平台的行動部分，「薩格」的設計者們更是能省則省，直接選用現成的日本雅瑪哈全地形車輛作為底盤，這種全地形車的結構和性能與民用的四輪摩托相似，所有附加的電瓶和電子設備都被放置在了原來駕駛員的位置上。

如此這般，一款性能可靠、簡單實用的地面無人車就被研製了出來。「薩格」在後來的測試當中表現得也很不錯，在公路上跑起來的時候，最大速度超過了80千米/小時，而且噪音也不大。再加上經過簡單的改進升級以後，「薩格」不僅白天可以使用，晚上也可以執行監視和偵查任務。由於軍方提出的要求是車輛能夠在平原和城市街區執行偵察任務，所以輕便的雅馬哈底盤足矣應對這些簡單路面上的需要。不過美中不足的是，「薩格」的遙控距離太短，只有4千米，這個距離的敵方動向直接用望遠鏡看看就行了，派無人偵察車去的話真的是多此一舉。所以「薩格」只生產了10輛樣車，並被安排為執行重要目標周圍區域的警戒任務。

在戰場上，有時候僅僅需要有個攝像頭進去看看屋裡有什麼，遙控車＋攝像頭的搭配足夠解決大問題了

「薩格」的成功應用，對於我們國家研製地面無人平台的啟發不僅僅是電子設備的選用和外形設計上的參考，更大的收穫是「薩格」的設計者們採取了「避其鋒芒」的辦法，所以在與ALV的微電子技術基礎差不多的情況下，美軍的地面無人平台研製工作沒有被那些一時難以解決的技術瓶頸纏住腳。而且使「薩格」無人車儘早地投入到了應用，為後續研製的新型號地面無人平台的改進設計積累了不少實戰經驗，提供了真實可靠的研發思路。

將來要研製出真正的UGV

車族化是一種理念，它同樣適用於機器人領域

直至20世紀末，美國的地面無人平台計劃已經開展了17年，雖然沒有實現1983年美國國防部提出的「10年內研製出自主地面機器人」的宏偉目標，但仍然沒有放棄對於UGV的研製。雖然從上世紀90年代開始，美國國會不斷削減陸軍裝備的研發經費，但是美國國防部先進研究項目局仍然堅持推動UGV計劃的進行，他們根據美軍在戰場上的實際需要，除了繼續研發具有排爆、運輸功能的地面無人平台意外，還提出了「戰術機動機器人」概念，這一概念的主要含義是要求軍用地面機器人能夠以組隊的形式在城市協助陸軍進行自主化或半自主化的巷戰，甚至取代士兵執行警戒任務。所以1996年，國防部先進研究項目局又大力推動了Demo2計劃，較Demo1計劃不同的是，這次計劃更加註重地面無人平台的自主越野機動性，和立體視覺探測障礙物技術，所謂自主越野機動性，從自主性角度說，要求無人車對各種地形和氣候有比較好的識別和適應能力，這就需要建立一個龐大複雜的地形地貌資料庫，美國早期的相關經驗是開發一個一定區域內的地形資料庫，這個資料庫被移植到地面無人平台以後，無人平台只在這一個區域內進行活動。由於後來地面無人平台之間能夠通過指控中心實現信息互通，所以隨便一個地面無人平台放到另一個無人平台的活動區域當中去的時候，也能夠使用。於是，隨著這個地形地貌資料庫的不算完善，地面無人平台的活動區域也就越來越廣。

戰場上的美軍機器人，一枚RPG7幹掉它不在話下

從機動性角度來說，除了車輛具有高速行駛的能力以外，還要求無人車能夠被空運，甚至空投。以此適應各種地形、地貌和環境。為此，美國DARPA又制定了地面無人平台新的研製計劃，這個計劃被稱之為「戰術移動機器人」，項目歸於DARPA下屬的戰術技術處，新的項目給美國地面無人平台又提出了更為詳細、可操作性更強的技術要求。新的地面無人平台要安裝一套複雜全面的感測器系統，能夠探測出周圍80%以上的分米級地形障礙。而且採用了當時比較先進的多元地圖分析法，這種分析方法是把地圖當中的各種要素看成在一個坐標系中的函數圖像，通過建立函數方程組並求解後，獲取各採樣區域的地形地貌數據，並以這個數據繪製出反映這一區域總體規律的圖表，使地面無人平台通過一張與周圍環境高度擬合的虛擬函數地圖來了解周圍地形，並按照這上面的指示來行進。這種地形感知方法可以對城市建築物繪製出精度達到90%左右的地形圖，在使用時，車輛每行駛100米就會接收一次由控制系統發出的指令，就像我們在導航儀的指引下開車一樣，不斷有語音提示前方多少米併線、多少米轉彎，雖然很多地方沒有去過，但是路要怎麼走、還有多少路要走，其實心裡早就有數了。這個技術在上世紀90年代來講，實屬尖端，然而今天這種導航技術已經民用化，要實現在地面無人平台上得到運用，已經不是什麼難事。

也許將來的某一天，「遙控坦克」將成為現實

縱觀美國在20世紀對於地面無人平台的研製歷程，有一個戰略思路逐漸浮出水面。1983年美國地面無人平台研製項目剛剛啟動，科研力量分散部署，而追求的目標卻又十分地高大上，由於自身能力和目標的差距過大，最後只研製出了一個又大又笨的ALV樣車。但正是有了這一步探索，積累了很多技術和經驗，後來一些「接地氣」的項目才能研製成功和順利投入使用。所以，我們在研製地面無人平台的起步階段，不必急於研製出成果、追求效益，因為急於「向人民獻禮」的最終結果往往是「現眼」，所以我們大可以塌下心來，扎紮實實地儲備一批尖端技術、積累一些經驗，在後續的實用性較強的科研項目中，再讓這些新技術一股腦地登台亮相，這樣研製出來的地面無人平台，性能一定是比較優良的。從技術角度分析，美國對於地面無人平台的研究歷程與其它各國不同，由於起步非常早，沒有任何參考資料，就連無人平台的外形設計都沒有可供參考的樣車，所以美國在地面無人平台計劃一開始的時候，應用在無人車上的所有技術都代表著全世界最先進的水平，其中，微電子技術和機械自動化技術更是「要和時間賽跑」，每一次關鍵技術的突破，都會推動美國地面無人平台的性能上一個台階。雖然有些觀點認為在80年代至90年代，美國微電子和機械自動化技術拖了地面無人平台研製的後腿，但是這也從另一個側面說明，美國研製地面無人平台，雖然算不上篳路藍縷，但其擁有的技術水平也和需要差得很遠。所以，美國通過對於地面無人平台技術的探索，獲得的不僅僅是戰場上那個高效、實用的作戰機器，更多的是它帶動了美國諸多國防工業領域技術的進步，這才是美國早期進行地面無人平台研製工作的最大收穫。

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