陸軍機(jī)器人裝備的發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)前景

時(shí)間:2017-08-07

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導(dǎo)語(yǔ):當(dāng)今世界各國(guó)武裝力量陸軍軍用機(jī)器人系統(tǒng)發(fā)展的現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展規(guī)劃,尤其對(duì)美國(guó)陸軍機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展情況進(jìn)行了分析,重點(diǎn)介紹了美國(guó)陸軍中型、重型機(jī)器人車(chē)輛的性能特點(diǎn)和設(shè)計(jì)理念。

當(dāng)今世界各國(guó)武裝力量陸軍軍用機(jī)器人系統(tǒng)發(fā)展的現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展規(guī)劃,尤其對(duì)美國(guó)陸軍機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展情況進(jìn)行了分析,重點(diǎn)介紹了美國(guó)陸軍中型、重型機(jī)器人車(chē)輛的性能特點(diǎn)和設(shè)計(jì)理念。

目前,世界上很多發(fā)達(dá)國(guó)家都在進(jìn)行機(jī)器人系統(tǒng)技術(shù)方案的研究。美國(guó)從上世紀(jì)90年代末就首先開(kāi)始了軍用機(jī)器人技術(shù)裝備的研制,當(dāng)時(shí)制定了“未來(lái)部隊(duì)”計(jì)劃。在該計(jì)劃框架內(nèi),撥出了大量資金——225億美元用于軍用機(jī)器人技術(shù)裝備的研制。另一個(gè)發(fā)達(dá)的強(qiáng)國(guó)日本,將機(jī)器人技術(shù)裝備列為國(guó)家七大優(yōu)先發(fā)展方向之一,目標(biāo)是成為機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的世界領(lǐng)導(dǎo)者。歐盟在數(shù)年前也加入了這一競(jìng)賽,通過(guò)了價(jià)值數(shù)十億的軍用機(jī)器人技術(shù)裝備計(jì)劃。

中國(guó)雖然沒(méi)有宣布在該領(lǐng)域的計(jì)劃,但根據(jù)關(guān)于具體項(xiàng)目的個(gè)別報(bào)道可以發(fā)現(xiàn),其也在研制軍用機(jī)器人以及其它類(lèi)型的機(jī)器人技術(shù)裝備。韓國(guó)也在落實(shí)機(jī)器人技術(shù)裝備發(fā)展計(jì)劃,優(yōu)先戰(zhàn)略方向是為個(gè)別訂貨方提供專(zhuān)業(yè)技術(shù)裝備,如為近東國(guó)家提供機(jī)器人監(jiān)視系統(tǒng)。

俄羅斯也正在軍用機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)展研究工作。值得關(guān)注的是,我們的個(gè)別成果完全達(dá)到了世界級(jí)的水平,但總體上,目前的研制水平還不夠,尤其是在軍用機(jī)器人領(lǐng)域,這在世界武器更新?lián)Q代的背景下讓人非常擔(dān)憂。

如上所述,美國(guó)近幾十年,也就是2030年前最重要的武裝力量發(fā)展規(guī)劃是“未來(lái)作戰(zhàn)系統(tǒng)”計(jì)劃(FutureCombatSystem—FCS),在該計(jì)劃框架內(nèi)要研制數(shù)種地面機(jī)器人武器系統(tǒng)。其中包括“未來(lái)作戰(zhàn)系統(tǒng)”計(jì)劃的第四部分——“地面遙控車(chē)輛”——UGV(UnmannedGroundVehicles-地面無(wú)人車(chē)輛)。

據(jù)軍事資源(MilitariResurs)雜志(2015年第11期)報(bào)道,未來(lái),(美國(guó))將研制:

武裝機(jī)器人車(chē)輛(ARV-ArmedRoboticVehicle):偵察(偵察,監(jiān)視和目標(biāo)獲取-Reconnaissance,SurveillanceandTargetAcquisition-RSTA)和突擊(Assault)方向;

多功能支援車(chē)輛(MultifunctionalUtilityLogisticsandEquipmentplatform-MULE):偵察,工兵和運(yùn)輸車(chē)輛;

小口徑無(wú)人車(chē)輛(SmallUnmannedGroundVehicle-SUGV)。

近年來(lái)局部戰(zhàn)爭(zhēng)經(jīng)驗(yàn)顯示,該計(jì)劃已經(jīng)開(kāi)始付諸實(shí)踐。其中,從2010年開(kāi)始,工兵機(jī)器人PackBot開(kāi)始參與在阿富汗和伊拉克的軍事行動(dòng)。該機(jī)器人重20千克,履帶式底盤(pán),能夠越過(guò)障礙和崎嶇地形。機(jī)器人在一天之內(nèi)能夠?qū)嵤?00至700次行動(dòng),其功能包括區(qū)域掃雷,鋪設(shè)線路,參與戰(zhàn)斗行動(dòng)。

iRobot公司與波士頓大學(xué)聯(lián)合研制了一種機(jī)器人,其主要任務(wù)是尋找敵人的狙擊手。設(shè)備名稱(chēng)為REDOWL(RoboticEnhancedDetectionOutpostWithLasers)。該機(jī)器人能夠搜尋狙擊手并通過(guò)內(nèi)置攝像頭實(shí)施快速拍攝。機(jī)器人配備了激光測(cè)距儀,熱視儀,音源標(biāo)定機(jī),4個(gè)獨(dú)立攝像機(jī)和1個(gè)GPS接收機(jī)。機(jī)器人可根據(jù)射擊聲音發(fā)現(xiàn)狙擊手的位置,概率達(dá)0.9。REDOWL(紅色貓頭鷹)的軟件能夠過(guò)濾虛假的聲音信號(hào)。

需要指出的是,作戰(zhàn)行動(dòng)一開(kāi)始,美軍就在伊拉克境內(nèi)使用了戰(zhàn)斗機(jī)器人。Talon機(jī)器人上安裝了5.56毫米口徑M249輕機(jī)槍或者7.62毫米口徑M240機(jī)器人。引導(dǎo)系統(tǒng)包括4個(gè)攝像頭和1個(gè)夜視儀。由操作員從指揮所實(shí)施控制,并定下最終決心。

Talon機(jī)器人的俄制類(lèi)似產(chǎn)品是MRK-27-BT機(jī)器人由鮑曼莫斯科技術(shù)大學(xué)應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)設(shè)計(jì)所研制。該機(jī)器人基于機(jī)動(dòng)履帶式底盤(pán),配備了系列武器,包括兩部“熊蜂”火焰槍?zhuān)?部7.62毫米口徑“佩徹涅格人”機(jī)槍?zhuān)?部火箭-突擊榴彈和6部發(fā)煙榴彈。用于對(duì)預(yù)設(shè)防御的建筑工事和裝甲目標(biāo)實(shí)施火力毀傷。引導(dǎo)系統(tǒng)包括2部攝像機(jī),借助于2個(gè)操縱桿可在200米范圍內(nèi)對(duì)其進(jìn)行有線控制,或者在500米內(nèi)實(shí)施無(wú)線電操縱。該機(jī)器人屬于小型機(jī)器人戰(zhàn)斗車(chē)輛。

同時(shí),美國(guó)計(jì)劃在重量達(dá)5至6噸的6×6或者4×4輪式平臺(tái)的基礎(chǔ)上,研制重型機(jī)器人戰(zhàn)斗車(chē)輛ARV包括兩種方案:ARV-RSTA用于遂行偵察任務(wù),ARV-ASSault用于完成火力任務(wù)并保障部隊(duì)的防護(hù)。

中型機(jī)器人戰(zhàn)斗車(chē)輛SMSS(SquadMissionSupportSystem)是保障“班”級(jí)分隊(duì)的交通工具,基于3×3輪式平臺(tái)。車(chē)重1814千克,能夠以40千米/小時(shí)的速度穿越起伏劇烈地形,運(yùn)輸物資的重量約為450千克,可克服高度達(dá)56厘米的梯形障礙,寬度達(dá)70厘米的溝壕。道路儲(chǔ)備里程約為160公里,崎嶇地形情況下則約為80公里。

重型機(jī)器人戰(zhàn)斗車(chē)輛的試驗(yàn)型“Crusher”基于6輪的平臺(tái)研制而成。重型機(jī)器人戰(zhàn)斗車(chē)輛在崎嶇地形上具有高通過(guò)能力,在戰(zhàn)斗質(zhì)量達(dá)6.5噸的情況下,可在7秒內(nèi)將行駛速度提高至42公里/小時(shí)的最快速度。它可由位于數(shù)公里以外的操作員進(jìn)行遙控。

此外,利用太空無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)“navstar(導(dǎo)航星)”(GPS),或者根據(jù)車(chē)載計(jì)算機(jī)電子存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的預(yù)定路線,重型機(jī)器人戰(zhàn)斗車(chē)輛能夠在起伏地形上從一個(gè)地點(diǎn)獨(dú)立轉(zhuǎn)移至另外一個(gè)地點(diǎn)。如果途中遇到障礙,車(chē)輛自己能夠選擇迂回道路。車(chē)體由鋁合金構(gòu)成,而框架結(jié)構(gòu)使用了鈦。車(chē)輛前部安裝了鋼制保險(xiǎn)杠,能夠承受障礙物的撞擊,比如像小樹(shù)這樣的障礙物。帶獨(dú)立懸掛的6輪底盤(pán)能夠保證在1個(gè)或者2個(gè)輪子出現(xiàn)故障的情況下,實(shí)現(xiàn)原地360度調(diào)動(dòng)和轉(zhuǎn)彎。車(chē)輛離地間隙可以在0-0.56米之間調(diào)整。

動(dòng)力裝置是柴電混合發(fā)動(dòng)機(jī),實(shí)際使用中可保證無(wú)噪音運(yùn)行。每個(gè)車(chē)輪上都安裝了車(chē)載電動(dòng)機(jī)。根據(jù)不同的速度、載重和地形條件,充滿電的蓄電池在不補(bǔ)充充電的情況下可行駛3-16公里。車(chē)輛最大載重量為3.6噸。

研發(fā)人員認(rèn)為,行動(dòng)時(shí),部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗隊(duì)形中的重型機(jī)器人戰(zhàn)斗車(chē)輛可用作偵察車(chē)。因此,該車(chē)輛的一種布局方案就安裝了可伸縮套管天線桿,上面固定了激光測(cè)距儀傳感器和攝像機(jī)。此外,該車(chē)還能配備自動(dòng)炮或者大口徑機(jī)槍。目前正在研發(fā)該車(chē)自主和遙控行駛的能力。

美國(guó)現(xiàn)在正在研制中型機(jī)器人戰(zhàn)斗車(chē)輛。其中美國(guó)海軍研究所(OfficeofNavalResearch)和美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)在完成“地面戰(zhàn)術(shù)遙控車(chē)”(TUGV-TacticalUnmannedGroundVehicle)計(jì)劃框架內(nèi),撥款研制名為“角斗士”的車(chē)輛。洛克希德·馬丁公司和卡內(nèi)基梅隆大學(xué)實(shí)驗(yàn)室在研究該車(chē)試驗(yàn)型方面展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。

“角斗士”中型機(jī)器人戰(zhàn)斗車(chē)輛是一種遙控戰(zhàn)斗支援車(chē),能夠在潛在危險(xiǎn)區(qū)域?qū)嵤┧阉?偵察行動(dòng):在可能遭到射擊的情況下,以及存在化學(xué)、細(xì)菌和輻射沾染威脅的情況下。與其它類(lèi)似型號(hào)相比,該設(shè)備的主要優(yōu)勢(shì)是它的裝甲防護(hù)。

地面遙控戰(zhàn)斗車(chē)輛的設(shè)計(jì)人員遇到了一個(gè)兩難問(wèn)題:是否要將其視為一種不需要任何專(zhuān)門(mén)防護(hù)的兵器,還是要使用裝甲防護(hù)使其免受輕武器子彈,炮彈和地雷彈片的損壞。第一種情況下,車(chē)輛的成本會(huì)更低,機(jī)動(dòng)性更強(qiáng),但很可能會(huì)在遭受常規(guī)武器首次射擊后便遭到摧毀。第二種情況下,成本提升,車(chē)輛戰(zhàn)斗重量增加,但機(jī)動(dòng)性能降低,需要更強(qiáng)的發(fā)動(dòng)機(jī)。

中型機(jī)器人戰(zhàn)斗車(chē)輛的研發(fā)人員采用了第二種方案,使用了車(chē)體裝甲。能夠承受口徑7.62毫米的輕武器的子彈射擊。第一輛原型車(chē)采用履帶式車(chē)體,配備了7.62毫米機(jī)槍?zhuān)|(zhì)量-體積指標(biāo)要比之后的方案要小得多。

第二種方案的尺寸為1.78×1.12×1.35m3。根據(jù)配備不同,車(chē)輛的戰(zhàn)斗重量在730千克至1000千克。車(chē)上安裝了SWARM(StabilisedWeaponAndReconnaissanceMount)遙控穩(wěn)定系統(tǒng),包括用于固定自動(dòng)輕武器的裝置,以及晝夜視瞄準(zhǔn)具。此外,車(chē)上還安裝了發(fā)煙榴彈發(fā)射裝置、貨箱、偵察及其它設(shè)備。

該裝備的其中一種方案上安裝了12部采用了MetalStorm技術(shù)的多管投射裝置。該裝置配備的電子系統(tǒng)使其能夠以很短的時(shí)間間隔實(shí)施發(fā)射。據(jù)研究人員稱(chēng),MetalStorm發(fā)射40毫米榴彈的速度可以達(dá)到20000發(fā)/分。控制系統(tǒng)中配備了視頻和紅外攝像機(jī),能夠在夜間和煙幕干擾條件下實(shí)施監(jiān)視。

“角斗士”中型機(jī)器人戰(zhàn)斗車(chē)輛配備了柴油發(fā)動(dòng)機(jī),車(chē)載電動(dòng)機(jī)依靠由柴油發(fā)電機(jī)充電的蓄電池供電。為保證車(chē)輛行駛的無(wú)聲性和隱蔽性,行駛過(guò)程中可關(guān)閉柴油機(jī),僅使用蓄電池。公路最高行駛速度為26千米/小時(shí),崎嶇地形約為12千米/小時(shí)。車(chē)輛能夠克服寬1米的壕溝,深70厘米的水障。設(shè)備操控由操作員借助操縱桿實(shí)施。

目前,該遙控車(chē)輛正在進(jìn)行全面野外試驗(yàn)。一旦試驗(yàn)成功結(jié)束,美國(guó)國(guó)防部計(jì)劃進(jìn)行采購(gòu)。

軍事專(zhuān)家認(rèn)為,研制自主遙控戰(zhàn)斗模塊(DBM)是武器系統(tǒng)機(jī)器人化的重要方向之一。遙控戰(zhàn)斗模塊(圖9)能夠使乘員在受到裝甲防護(hù)的情況下實(shí)施射擊。美國(guó)制定了專(zhuān)門(mén)的戰(zhàn)車(chē)乘員保護(hù)計(jì)劃,Kongsberg公司(挪威)生產(chǎn)的M151Protector戰(zhàn)斗模塊和XM101通用遙控戰(zhàn)斗模塊(CROWS)己經(jīng)開(kāi)始供貨。

其它國(guó)家對(duì)遙控戰(zhàn)斗模塊也表現(xiàn)出了興趣。比如,荷蘭軍隊(duì)為本國(guó)的巡邏車(chē)(PPV)配備了加強(qiáng)防護(hù)裝置,在遙控戰(zhàn)斗模塊中使用了穩(wěn)定器和基于光電變像管的R-400Raven夜視系統(tǒng)。加拿大軍隊(duì)一直使用Rheinmetall公司生產(chǎn)的,安裝在中型和重型裝甲車(chē)輛上的Nanuk戰(zhàn)斗模塊。

很多訂貨人對(duì)遙控戰(zhàn)斗模塊的構(gòu)成提出了更高的要求,尤其是要求使用熱視儀和穩(wěn)定系統(tǒng)。便于在崎嶇難行的道路上行駛時(shí)毀傷目標(biāo)。部分訂貨方還要求戰(zhàn)斗模塊配備激光測(cè)距儀或者激光目標(biāo)指示器,以及目標(biāo)自動(dòng)跟蹤設(shè)備。這使得指揮員使用液晶顯示屏或者手動(dòng)控制器就能讓武器瞄準(zhǔn)目標(biāo)。

出現(xiàn)了為遙控戰(zhàn)斗模塊配備重型武器的趨勢(shì),比如,安裝在穩(wěn)定平臺(tái)上的12.7毫米重機(jī)槍或者自動(dòng)榴彈發(fā)射器。還可能使用反坦克導(dǎo)彈。

大部分遙控戰(zhàn)斗模塊都屬于獨(dú)立平臺(tái),既能安裝在履帶戰(zhàn)斗技術(shù)裝備上,也能安裝在輪式戰(zhàn)斗技術(shù)裝備上。

遙控戰(zhàn)斗模塊的高射擊精度可保證在實(shí)戰(zhàn)中首發(fā)命中目標(biāo),改進(jìn)的圖像顯示系統(tǒng)使得指揮員能夠在開(kāi)火前監(jiān)視目標(biāo)的移動(dòng)(比如,通過(guò)安裝在頭盔上的顯示器)。這些系統(tǒng)還能夠借助光電設(shè)備,在不瞄準(zhǔn)的情況下,監(jiān)視非危險(xiǎn)目標(biāo)。

由于對(duì)可能出現(xiàn)目標(biāo)地段的遠(yuǎn)距離監(jiān)視和掃視平臺(tái)穩(wěn)定,遙控戰(zhàn)斗模塊在遂行偵察任務(wù)時(shí)非常有效。主要專(zhuān)家認(rèn)為,遙控戰(zhàn)斗模塊改進(jìn)的方向?qū)⑹牵貉兄瓢惭b在戰(zhàn)術(shù)裝甲戰(zhàn)車(chē)、裝甲運(yùn)輸車(chē)和卡車(chē)上的一體化系統(tǒng)。

遙控戰(zhàn)斗模塊可能的改進(jìn)方案包括:環(huán)視全景監(jiān)視系統(tǒng),指揮員穩(wěn)定瞄準(zhǔn)具,激光報(bào)知系統(tǒng),符合STANAG4569標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代化彈道防護(hù),配備反坦克導(dǎo)彈,指揮員和瞄準(zhǔn)手?jǐn)z像機(jī),以及配備發(fā)煙榴彈發(fā)射裝置。比如,用于GeneralDynamicsLandSystems公司(加拿大)為加拿大軍隊(duì)生產(chǎn)的8×8輪式輕型裝甲車(chē)(LAV)的Nanuk戰(zhàn)斗模塊。模塊將裝備7.62毫米機(jī)槍?zhuān)l(fā)煙榴彈發(fā)射裝置,彈道計(jì)算器,目標(biāo)瞄準(zhǔn)和開(kāi)火控制器,用于提升首發(fā)命中目標(biāo)概率的提前角校正設(shè)備。

瞄準(zhǔn)系統(tǒng)安裝在遙控戰(zhàn)斗模塊的左側(cè),包括彩色攝像機(jī),電視攝像機(jī)和對(duì)眼睛無(wú)害的激光測(cè)距儀。使用帶兩個(gè)手動(dòng)控制器的顯示屏用于瞄準(zhǔn)目標(biāo)。

目前,基于人工智能技術(shù)的瞄準(zhǔn)系統(tǒng)研制方案被認(rèn)為是先進(jìn)的。當(dāng)前,人工智能技術(shù)的發(fā)展包括以下幾種思路:

1.基于與人腦運(yùn)行類(lèi)似原理的神經(jīng)元鏈路,可用于識(shí)別圖像。

2.改進(jìn)算法,機(jī)器人通過(guò)程序突變、融合(交換部分程序)和測(cè)試,建立完成某一目標(biāo)任務(wù)的程序。

3.計(jì)算設(shè)備能夠利用現(xiàn)實(shí)世界的術(shù)語(yǔ)和客體,與之交互并能夠使用“遠(yuǎn)”,“近”,“很近”三種語(yǔ)言變化。

這些讓軍事研究人員有理由相信,到2025至2035年間,人工智能將能夠與人自身的能力不相上下,之后甚至能超越人類(lèi)。

由此可見(jiàn),機(jī)器人武器系統(tǒng)的戰(zhàn)術(shù)使用和國(guó)內(nèi)外正在進(jìn)行的研究,解釋了俄聯(lián)邦陸軍對(duì)武器和軍事技術(shù)裝備機(jī)器人化的要求。

該領(lǐng)域正在解決的任務(wù)可能包括:

建立軍用機(jī)器人技術(shù)裝備領(lǐng)域的科學(xué)基礎(chǔ),研究基本的技術(shù)和工藝方案;

制定技術(shù)方案,改進(jìn)現(xiàn)有武器和軍事技術(shù)裝備,保證其具備無(wú)人運(yùn)用的能力;

研制軍用和專(zhuān)業(yè)戰(zhàn)斗、保障機(jī)器人系統(tǒng);

研制專(zhuān)用系統(tǒng)以及在武器自動(dòng)化和智能化方面功能完備的裝備。

需要強(qiáng)調(diào)的是,研制陸軍軍用和專(zhuān)業(yè)機(jī)器人技術(shù)系統(tǒng)不是“趕時(shí)髦”,而是時(shí)代的必然要求,完成這一任務(wù)將能夠在戰(zhàn)斗過(guò)程中保護(hù)軍人的生命。

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