美國人終於把軍用機器人做的像人了 然而正式服役還早著呢

說起軍用機器人，很多人都會想起科幻電影中機器人和人類大戰的場景，比如《星球大戰》、《終結者》、《機械戰警》系列等，電影中的機器人總是以人形出現，用雙足行走，給人一種冰冷、震撼和驚喜的感覺，並且其中有一些擁有極強的作戰能力和防護能力。可是在現實中，這類地面作戰平台在世界各國的軍隊，哪怕是美國到目前為止都沒有裝備任何一款像人一樣的機器人。

圖示：《機械戰警》中的ED-209,其高大威猛的外形對人具有極強的威懾力，但其最後居然從樓梯上跌倒，真是讓人大跌眼鏡.......

這就要從軍用機器人的歷史說起。要知道，「軍用機器人」是俗稱，在軍語中正式的名稱應叫「無人作戰系統」或「無人作戰平台」。國外地面無人作戰平台的發展大致分為三個階段：遙控地面無人作戰平台，半自主地面無人作戰平台和自主地面無人作戰平台。地面無人作戰系統是隨著技術的進步和減少人員傷亡的需求而產生的。地面無人作戰平台根據執行任務的不同，可以分為無人偵察車、無人探雷/掃雷車、排爆機器人、戰場突擊機器人等。

圖示：二戰德國使用的「鋼鐵小爬蟲」

國外地面無人作戰平台發展較早，早在二戰時期的德國，就出現了一系列可以遙控引爆的遙控坦克，在庫爾斯克、諾曼底等戰場都有他們的身影。這些「鋼鐵小爬蟲」主要用來清除雷場，或者攜帶炸藥炸毀碉堡和敵軍坦克。當時的技術有限，操作人員與這些遙控的「自爆」坦克離不了多遠。

直到20世紀80年代以前，因受到圖形處理、數據融合、數據處理等關鍵技術的限制，地面無人作戰平台的發展進展緩慢，發展重點主要在遙控地面無人作戰平台上。20世紀90年代，隨著電子計算機的發展，自主車輛技術及其他關鍵技術突破性的井噴式發展，地面無人作戰平台得以進一步發展，於是出現了各種自主/半自主平台。

目前遙控地面無人作戰典型的無人作戰平台有美國Mini-Flail小型遙控無人掃雷車，M60「黑豹」掃雷車，德國的「清道夫」2000掃雷車，英國的「手推車」及「超級手推車」排爆機器人，美國的「薩格」監視與偵查地面裝備等。

典型的半自主地面無人作戰平台有美國的SSV半自主地面戰車，德國的MV4爆炸物處理機器人等。

自主地面無人作戰平台相關項目與平台有美國的越野機器人感知技術演示項目，先進機器人系統（ARS），DEMOXUV系列演示平台，Navplab自主導航車及法國的自主式快速偵查車等。

圖示：傳統像坦克和步戰車的車輛型機器人在建築內作戰效率較低

到了21世紀，高新技術突飛猛進，引發了一系列軍事領域的重大變革。尤其是戰爭模式與使用的武器裝備不斷花樣翻新，並呈現出無人化武器裝備迅速發展的趨勢。其中最具代表的可能就是如今滿天飛的無人機，可是在城市作戰概念中，無人機在建築物中發揮的作用十分小，他們無法像士兵一樣破門而入，沿著樓梯上樓或下樓逐個房間清除敵人。傳統的像坦克和步戰車一樣的履帶式、輪式軍用作戰機器人又太大，在一些建築物內無法發揮完整的作戰能力，而且十分容易被消滅。

於是，美國國防高級研究計劃局DARPA尋求一種能夠解決此問題的方案，美國波士頓公司為此耗費大量資金進行了大量研究。波士頓動力公司向來以生產人形機器人聞名於世，其中為美國軍方設計製造的「阿特拉斯」人形機器人和人工智慧生化戰鬥機器人「佩特曼」形象逼真，在實驗室內的各種表現令人印象深刻。這些機器人可以像人類一樣行走、奔跑、穿越複雜地形，但是他們仍然無法像人一樣適應不斷變化的環境。比如，波士頓動力公司的「阿特拉斯」機器人在實驗室里受到迴轉錘重擊時，幾乎沒有受到影響和損傷，但當這個耗費巨大資金的機械走出實驗室後，去應對一個幾乎沒有任何挑戰性的障礙時，卻損傷了「踝關節」。要知道，與「阿特拉斯」同樣的人形機器人中很少有能像他一樣經受外力時還能保持站立的。

穩定性問題還只是人形機器人缺點的一小部分，因為人體的運動遠不止行走，別忘了人還會蹲、躺、跳躍、爬、滾進、卧倒、迅速爬起.....而人形機器人一般採用雙足，奔跑速度又太慢了，當然這些研究還需要很長的研發時間。

就在前幾日，波士頓動力公司發布了最新機器人Handle的演示視頻，從視頻演示中可以看到，Handle的兩條腿上分別安裝有一個輪子，並能熟練地實現平穩地走、跑、跳甚至是下坡、空中旋轉、穿越障礙等一系列動作。

Handle的足部關節不論是在面臨突然出現的斜坡還是承受落地的衝擊時都表現出了很好的柔性，這對系統穩定性非常關鍵。如果關節使用簡單的位置或速度控制，機器人在高速遇到未知的接觸面時會瞬時產生巨大的衝擊力，不僅難以控制，甚至容易損壞機器人本體。

圖示：Handle轉彎時並不是簡單地讓輪子差速轉動，而是像溜旱冰一樣加入了身體的自然側傾:

另外，為了承受如此大的外部擾動，用傳統的簡單線性倒立擺建模是顯然不夠的，機器人需要動用全身所有的關節，所有的運動資源來維持平衡。比如我們可以注意到Handle轉彎時並不是簡單地讓輪子差速轉動，而是像溜旱冰一樣加入了身體的自然側傾。官方介紹Handle機器人身高1.98米，縱跳1.2米（看過NBA的知道這是什麼彈跳能力）。Handle的輪子可以以14Km/h的速度前進。整個機器人由電池供能，驅動電機和液壓泵。無需外接設備，一次充電續航24千米。Handle的設計建立在之前的四足和雙足機器人的基礎上，可以通過手機對其進行操控。10關節的設計，能有效地保證Handle在各種地形上都能運行得遊刃有餘。

圖示：這樣的一個機器人的全身動力學模型是高度非線性的，其實時平衡控制解算本身就是一個挑戰，更不要說需要考慮在大量擾動/不確定性存在時的穩定性了。

前文我們說過，人形機器人只像人一樣行走還不夠，還需要戰場感知能力。為此，滿足軍用作戰機器人實時全景偵查的需要，就必須給機器人裝上「眼睛」，目前機器人偵查系統使用的大多數利用單台攝像機+雲台旋轉、多台攝像機+圖像拼接以及魚眼透鏡+普通攝像機等。然而這些技術的圖像處理計算太大，導致機器人反應速度慢，無法滿足戰場需要。全景成像技術由於能獲得360度大視場，在機器人、計算機視覺和虛擬現實領域發揮重要作用，圖像拼接、魚眼透鏡和折反射透鏡是實現全景成像的主要方法。圖像拼接方法原始數據量大，拼接演算法複雜，一般只能實現非實時的柱面全景成像。魚眼鏡頭方法要得到無即便的全景圖像必須經過校正勻速，實時性差，而且系統十分昂貴。折反射成像方法由於沒有掃描部件、設計柔性好、成本低、無拼接直接獲得360度大視場等優點，近年來該技術得到較快發展，但還有一個問題。那就是人形機器人的眼睛和電腦在受到損傷後能否快速修復，以及是否在電子戰和賽博空間作戰日益激烈的現代戰爭中發揮作用！

圖示：《使命召喚13》中的人形軍用機器人，能夠像人一樣執行多重任務

而且不要忘了，發展人形機器人的主要驅動力就是為了將他們部署在專為人類設計的環境中進行作戰。人形機器人至今沒有試驗表明能夠像特種兵那樣進行索降、攀爬、格鬥、使用武器......

因此，看似科幻的人型作戰機器人還有很多年要走。戰爭是立體的，多元的，單一武器裝備是無法改變戰爭勝負的，人形作戰機器人在戰場上的確能給士兵們造成心理上的震撼，但如今能夠反無人機的賽博步槍、大規模摧毀無人機的電子戰系統正在中美俄等國陸續裝備，當人形機器人正式服役的那一天，也許能夠摧毀他們、甚至「俘虜」他們的電子戰/賽博武器也已面世......

（本位為中華網軍事原創，作者京腔熱血小鯊魚。轉載請註明來源和作者）

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