IRobot公司曾是一家以開發(fā)、生產(chǎn)小型家用機器人為主的公司，在美國發(fā)動對伊拉克反恐戰(zhàn)爭后，該公司敏銳地嗅到戰(zhàn)爭對小型軍用機器人的巨大需求，遂開始了軍用機器人的開發(fā)。公司開發(fā)的PackBot系列小型機器人滿足了軍方的需求，從而IRobot公司迅速成為最成功的軍用機器人制造商之一。如今，共有約2500臺PackBot系列機器人活躍在美國三軍中，Pack-Bot也由最初型號發(fā)展到最新的510型，伊、阿戰(zhàn)場上的第82空降師、第101空中突擊師以及各軍種特種部隊都在廣泛使用各種型號的PackBot，用以處置簡易爆炸裝置、遂行室內偵察和搜尋可疑物品等任務。該款機器人功能全面、外形小巧，加之質量較輕，因此美國大兵們也將之昵稱為“背包”。

名副其實的“背包”

當初，IRobot公司為縮短研發(fā)時間、減少風險，大量采用成熟的結構框架和商用現(xiàn)貨組件，從而造就了PackBot的簡單結構。

PackBot的結構主體就是它的履帶式底盤，其控制系統(tǒng)和模塊負載區(qū)則位于履帶之間的區(qū)域。其主體框架非常小巧，動力系統(tǒng)為小型靜音電動馬達，由車載電池供電，電池模塊位于主履帶間的空隙處，可更換。以配備爆炸物拆除機械臂(EOD套件)的PackBot系列最新型——510型為例，其主要諸元：攜帶兩塊電池時系統(tǒng)總質量為30.8kg(平臺自身質量約18kg)，前置履帶不展開時系統(tǒng)總長為8icm(展開180度角后長102cm)、卸下前置履帶后系統(tǒng)寬41cm(帶前置履帶時寬52cm)、機械臂處于收縮狀態(tài)時高41cm(完全展開后最高為221cm)。

在結構設計上，PackBot的最大亮點是兩只履帶主動輪外側附配有可拆卸式前置履帶。這兩截可拆卸式前置覆帶并非標新立異，而是針對PackBot本身尺寸較小的特點特意設計的，它對提高底盤的越障能力、增大主履帶的拖曳力都很有幫助。PackBot的另一設計巧妙之處在于其搭載的負載模塊多采用肘節(jié)式設計，攜帶時可以折疊收放在兩履帶之間。PackBot的電池模塊采用低成本的鎳鉻可充電電池組。根據(jù)PackBot所執(zhí)行任務的性質，標配的兩塊電池可使用2～12小時，如果需要延長任務時間，還可再加裝兩塊電池，使續(xù)航時間達到4～24小時。

PackB0t的機械臂總長達203cm，全伸展時可舉起4.5kg的重物，最大限度可抬舉13.6kg的重物。全臂4個肘節(jié)共有8個獨立的自由關節(jié)，分別為：肩部萬向轉軸(與底盤相連)、肩部軸(0～220度旋轉)、肘節(jié)1、肘節(jié)2(兩者皆可在0～340度間旋轉)、萬向機械爪、機械爪夾頭(0～180度開合)、萬向爪夾頭和爪夾頭斜面(0～220度開合)。全系統(tǒng)共配有4個攝像頭，分別用于完成行駛監(jiān)控、任務操作監(jiān)控。它的行駛監(jiān)控由1個廣角單色低光CCD負責，安裝在底盤下部，俯仰角達220度，既可向上監(jiān)控機械臂運作，也可向下詳查車體前地面狀況；操作監(jiān)控由1個安裝在機械臂端、具有12倍變焦能力的彩色CCD和兩個安裝在其他位置的輔助CCD構成，通過它們可多角度、多方位地觀察機械爪的動作。

PackBot的越障能力也值得稱道。PackBot“身材”短小，質心很低，其他一些大型無人平臺所難以克服的寬溝、斜面和陡坡，對PackBot來說完全不成問題。其道理就像馬匹遇到無法越過的寬溝時只得繞道而行，而螞蟻卻能無視障礙的存在，直接從溝底爬過一樣。而且，在攀爬超過60度以上的斜坡時，PackBot的前置履帶會調整到與主履帶重合的位置，由于兩套履帶同軸，轉動方向也相同，接地面積的增大強化了PackBot的爬坡能力。而對于更陡的斜坡，IRobot公司還為PackBot配備了爬坡專用履帶，該履帶的齒廓更粗大，應付爬坡更為輕松自如。

當然對于身材短小的機器人來說，其他大型平臺絲毫不構成障礙的臺階、矮墻等，這類機器人就難以逾越了。在這種情況下，PackBot特有的前置履帶再次發(fā)揮作用——當前置履帶向前伸展開與主履帶形成一定角度后，就能使機器人攀上一定高度的垂直障礙。比如，遇到較高的臺階時，PackBot前置履帶會向前展開搭上臺階邊沿，在前后兩副履帶的共同驅動下，就能翻過高階。當然，PackBot翻爬臺階的高度存在上限，根據(jù)它的翻越原理可輕易得出它的高限就是其前置履帶的長度，即30cm左右。

PackBot最大弊端是時速也較低，在平地時速只有14km，遇到危險時，多半只能“殺身成仁”了。

多用途機器人

自2003年第一臺PackBot機器人正式服役以來，PackBot取得了巨大的商業(yè)成功。如今，IRobot公司為PackBot配備了幾十種不同的配件、組件，除去一些比較常用的組件，如傳感器、機械臂外，有些組件可能是第一次裝配在戰(zhàn)場機器人上，比如，輕武器系統(tǒng)上常用的皮卡汀尼導軌。通過導軌，操作人員便可將戰(zhàn)術燈、額外的傳感器、粉碎玻璃或薄混凝土層的鉆頭以及激光指示裝置之類的小附件裝配到PackBot上。這是考慮到PackBot可以通過通風管道、下水道系統(tǒng)進入建筑物內部，或進入恐怖分子隱匿的坑道內進行偵察時，通過機械臂上的皮卡汀尼導軌加裝各種附件可擴大其功能范圍。

綜觀PackBot的各類配件，幾乎可把PackBot打造成小型機器人中的“瑞士軍刀”——具有超多功能，但歸納起來，PackBot的主要用途不外乎爆炸物探測與清除、危險物質偵測、偵察探測并制圖這三種。

爆炸物探測與清除 以往，要確定一片雷場中所埋設地雷的確切位置，需要大規(guī)模動用工兵部隊，采取手工排雷作業(yè)，既危險又費時費力。在環(huán)境更為惡劣的反恐戰(zhàn)場上，探知、清除爆炸物則更加不易。正是在此背景下，美國國防部先進技術規(guī)劃署早在2002年就啟動了一項名為“狗鼻子”的工程項目，由麻省理工學院開發(fā)新機理的爆炸物快速探測、定位裝置。項目小組很快便開發(fā)出Fido傳感器，軍方將其部署到Pack—Bot平臺上，用于爆炸物探測。

Fido傳感器的工作原理很簡單，就是利用爆炸物(主要是TNT)會不斷揮發(fā)出痕景(化學上指極小的量，少得只有一點痕跡——編者注)爆炸物蒸氣分子的特性而進行探測。Fido傳感器的核心是麻省理工學院開發(fā)的熒光聚合物材料，這種物質對主要爆炸物分子非常敏感。簡單說，當自然光線照射到聚合物后，它會受激自發(fā)輻射出人眼看得到的熒光。如果此時空氣中存在著痕量TNT分子，就會被“吸引”而覆蓋到聚合物表面，阻斷聚合物受光照后的自發(fā)輻射過程，就不會有熒光產(chǎn)生。配合高靈敏度探測記錄儀，F(xiàn)ido傳感器便可根據(jù)熒光強度所表示的TNT痕量分子濃度，判斷是否存在爆炸物。據(jù)美陸軍在密蘇里州倫納德伍德堡進行的實戰(zhàn)性對比試驗，F(xiàn)ido傳感器成功地“嗅”出了TMA5和PMAIA型反坦克地雷，其準確率與最優(yōu)秀的反爆炸物軍犬不相上下。2006年，F(xiàn)ido傳感器走上伊拉克戰(zhàn)場，接受實戰(zhàn)檢驗，在得到美陸軍前線官兵的認可后，很快被安裝在了100CHARS項目。cHARS意即“化學武器、危險氣體及放射性傳感器組”，它由美軍機器人系統(tǒng)聯(lián)合項目辦公室聯(lián)合IRobot公司，在45天內開發(fā)完畢。4臺裝有CHARS傳感器組的PackBot機器人早在2003年11月就被緊急運往伊拉克。該傳感器組由3部分組成，分別是JCAD化學武器傳感器(可對多種常見毒氣，如沙林、芥子氣、氰化物和光氣等進行探測)、MultiRae危險氣體傳感器和AN／UDR－13放射傳感器，該傳感器組同樣配置在機械臂上。

偵察探測并制圖 與前兩項任務相比，最后這項任務也不輕松，而且它主要源于美軍在陌生城市作戰(zhàn)的實戰(zhàn)需求。在經(jīng)歷了反恐戰(zhàn)爭初期的速勝后，美軍士兵開始進入伊、阿城市地區(qū)繼續(xù)圍剿恐怖組織，在城市環(huán)境中，美軍士兵在巡邏和探尋過程中最犯怵的，可能就是一幢幢疑有恐怖分子的陌生建筑物了。PackBot在配備各類偵察探測模塊后，情況大為改觀，因為PackBot可實現(xiàn)以下幾種功能：線形路線偵察，即在偵察行進過程中拍攝沿途環(huán)境和景物，完成后原路返回，并實時描繪行進線路沿線和地形圖；閉合路線偵察，即圍繞某一固定目標繞行一周，拍攝目標影像，同時將目標的特征及進、出口等信息繪制成簡圖；街道路線偵察，即城市地形復雜、道路四通八達，PackBot行進線路不確定，在操縱人員指揮其行進過程中，可根據(jù)GPS導航數(shù)據(jù)和實拍周圍影像，實時繪制丁字路口、十字路口的方位圖。

PackBot在偵察行駛完成后，就能立即向操作人員提供目標區(qū)的地形概圖， “告訴”操作人員這條走廊通向哪里，某個路口的分叉分別通往哪些區(qū)域等——這些問題始終是室內攻防作戰(zhàn)的制勝基礎。

路線偵察與制圖功能源于目前在機器人定位方面最熱門的SLAM技術。SLAM意即“同步定位及建圖”，其基本原理是運用概率統(tǒng)計的方法，通過多特征匹配來達到自身定位的目盺并減少定位誤差。

“背包”另類“異想天開”之用途

除上述成熟的應用功能外，PackBot還有一些聽起來顯得“異想天開”的用途，其中最具代表性的是以下兩

上天入地之“獅鷲” 為PackBot能人地的戰(zhàn)場“全才”，現(xiàn)在已成為現(xiàn)實。插上翅膀的PackBot名為“獅鷲”(Griffon)，由美國陸軍的一所研究機構開發(fā)。它由一臺packBot平臺、一具可控制翼傘、一臺汽油螺旋槳引擎和一套連接平臺、翼傘和引擎的機身框架組成，系統(tǒng)總質量約26kg。目前已完成了遠程控制起飛、爬升、下降和著陸等實飛試驗。

操縱時，控制人員通過無線電控制翼傘與車體平臺連接繩上的兩個伺服機構。以控制翼傘的轉向、爬升和下降，而系統(tǒng)的時速則通過汽油引擎上的另一個油門伺服機構來完成，其最高時速可達32km／h。

戰(zhàn)場守護神 與上面的奇思妙想相比，為前沿醫(yī)療兵配備PackBot具有更現(xiàn)實的意義。它由美國陸軍遠程醫(yī)療和先進技術研究中心開發(fā)，研制目的是為火線上受傷的官兵提供一個可靠的“守護神”。

裝載了拖曳模塊(EP)的PackBot名為“女武神” (Valkyrie)，它去除了其他不必要的模塊，最大限度地保持系統(tǒng)的拖曳能力。在前沿發(fā)生傷亡事件后，醫(yī)療人員便可搖控它出入流彈四射的交火地帶，將傷員拖曳至安全地帶再做救治。同時，為最大限度地贏得搶救時間，它還可以在醫(yī)生的控制下完成一些簡單的救護動作，比如為傷員肌注強心針、鎮(zhèn)痛劑等。