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        陸軍機器人裝備的發(fā)展現(xiàn)狀及未來前景

        2018-02-08 19:43:05威遠(yuǎn)
        軍事文摘 2018年2期
        關(guān)鍵詞:技術(shù)裝備遙控研制

        威遠(yuǎn)

        目前,世界上很多發(fā)達(dá)國家都在進(jìn)行機器人系統(tǒng)技術(shù)方案的研究,可謂如火如荼。從20世紀(jì)90年代末開始,美國就率先啟動了軍用機器人技術(shù)裝備的研制,制定了“未來部隊”計劃。在該計劃框架內(nèi),撥出了大量資金? 225億美元用于軍用機器人技術(shù)裝備的研制。

        日本將機器人技術(shù)裝備列為國家七大優(yōu)先發(fā)展方向之一,目標(biāo)是成為機器人技術(shù)領(lǐng)域的世界領(lǐng)導(dǎo)者。歐盟在數(shù)年前加入了這一競賽,通過了價值數(shù)十億的軍用機器人技術(shù)裝備計劃。韓國也在落實機器人技術(shù)裝備發(fā)展計劃,優(yōu)先戰(zhàn)略方向是為個別訂貨方提供專業(yè)技術(shù)裝備,如為近東國家提供機器人監(jiān)視系統(tǒng)。俄羅斯也正在軍用機器人技術(shù)領(lǐng)域開展研究工作。

        重型機器人戰(zhàn)斗車輛

        如上所述,近幾十年,即2030年前美國最重要的武裝力量發(fā)展規(guī)劃是“未來作戰(zhàn)系統(tǒng)”計劃,在該計劃框架內(nèi)要研制數(shù)種地面機器人武器系統(tǒng)。其中包括“未來作戰(zhàn)系統(tǒng)”計劃的第4部分? “地面遙控車輛”。

        據(jù)《軍事資源》雜志2015年第11期報道,未來美國將重點研制武裝機器人車輛、多功能支援車輛、小口徑無人車輛。

        近年來的局部戰(zhàn)爭經(jīng)驗顯示,該計劃已經(jīng)開始付諸實踐。其中,從2010年開始,工兵機器人開始參與在阿富汗和伊拉克的軍事行動。該機器人重20千克,履帶式底盤,能夠越過障礙和崎嶇地形。機器人在一天之內(nèi)能夠?qū)嵤?00~700次行動,功能包括區(qū)域掃雷、鋪設(shè)線路和參與戰(zhàn)斗行動。

        iRobot公司與波士頓大學(xué)聯(lián)合研制了一種機器人,其主要任務(wù)是尋找敵人的狙擊手。設(shè)備名稱為REDOWL,配備了激光測距儀、熱視儀、音源標(biāo)定機、4個獨立攝像機和1個GPS接收機。機器人可根據(jù)射擊聲音發(fā)現(xiàn)狙擊手的位置,成功率達(dá)0.9,并通過內(nèi)置攝像頭實施快速拍攝。特別值得關(guān)注的是,REDOWL的軟件能夠過濾虛假的聲音信號。

        需要指出的是,作戰(zhàn)行動一開始,美軍就在伊拉克境內(nèi)使用了戰(zhàn)斗機器人。Talon機器人上安裝了5.56毫米口徑M249輕機槍或者7.62毫米口徑M240機槍,引導(dǎo)系統(tǒng)包括4個攝像頭和1個夜視儀。由操作員從指揮所實施控制,并定下最終決心。

        Talon機器人的俄制類似產(chǎn)品是MRK-27-BT機器人,由鮑曼莫斯科技術(shù)大學(xué)應(yīng)用機器人技術(shù)設(shè)計所研制。該機器人基于機動履帶式底盤,配備了系列武器,包括2部熊蜂火焰槍、1部7.62毫米口徑佩徹涅格人機槍、2部火箭-突擊榴彈和6部發(fā)煙榴彈,可用于對預(yù)設(shè)防御的建筑工事和裝甲目標(biāo)實施火力毀傷。它的引導(dǎo)系統(tǒng)包括2部攝像機,借助于2個操縱桿可在200米范圍內(nèi)對其進(jìn)行有線控制,或者在500米內(nèi)實施無線電操縱。該機器人屬于小型機器人戰(zhàn)斗車輛。

        同時,美國計劃在重量達(dá)5~6噸的6×6或者4×4輪式平臺的基礎(chǔ)上,研制重型機器人戰(zhàn)斗車輛ARV,包括兩種方案:用于遂行偵察任務(wù)的ARV-RSTA,用于完成火力任務(wù)并保障部隊防護(hù)的ARV-ASSault。

        重型機器人戰(zhàn)斗車輛的試驗型Crusher是基于六輪的平臺研制而成。重型機器人戰(zhàn)斗車輛在崎嶇地形上具有高通過能力,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42千米/小時的最快速度。它可由位于數(shù)千米以外的操作員進(jìn)行遙控。

        此外,利用太空無線電導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航星,或者根據(jù)車載計算機電子存儲器中存儲的預(yù)定路線,重型機器人戰(zhàn)斗車輛能夠在起伏地形上從一個地點獨立轉(zhuǎn)移至另外一個地點。如果途中遇到障礙,車輛自己能夠選擇迂回道路。車體由鋁合金構(gòu)成,而框架結(jié)構(gòu)使用了鈦。車輛前部安裝了鋼制保險杠,能夠承受障礙物的撞擊,比如像小樹這樣的障礙物。帶獨立懸掛的六輪底盤能夠保證在1個或者2個輪子出現(xiàn)故障的情況下,實現(xiàn)原地360度調(diào)動和轉(zhuǎn)彎。車輛離地間隙可以在0~0.56米之間調(diào)整。

        重型機器人戰(zhàn)斗車輛的動力裝置是柴電混合發(fā)動機,實際使用中可保證無噪音運行。每個車輪上都安裝了車載電動機。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充充電的情況下可行駛3~16千米。車輛最大載重量為3.6噸。

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

        中型機器人戰(zhàn)斗車輛

        美國現(xiàn)在正在研制中型機器人戰(zhàn)斗車輛。其中美國海軍研究所和美國國防高級研究計劃局在完成“地面戰(zhàn)術(shù)遙控車”計劃框架內(nèi),撥款研制名為角斗士的車輛。洛克希德·馬丁公司和卡內(nèi)基梅隆大學(xué)實驗室在研究該車試驗型方面展開了競爭。

        角斗士中型機器人戰(zhàn)斗車輛是一種遙控戰(zhàn)斗支援車,能夠在潛在危險區(qū)域?qū)嵤┧阉?偵察行動: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。與其他類似型號相比,該設(shè)備的主要優(yōu)勢是它的裝甲防護(hù)。

        地面遙控戰(zhàn)斗車輛的設(shè)計人員遇到了一個兩難問題:是要將其視為一種不需要任何專門防護(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,車輛的成本會更低,機動性更強,但很可能會在遭受常規(guī)武器首次射擊后便遭到摧毀。第二種情況下,成本提升,車輛戰(zhàn)斗重量增加,但機動性能降低,需要更強的發(fā)動機。

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

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

        該裝備的其中一種方案上安裝了12部采用了Metal Storm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間間隔實施發(fā)射。據(jù)研究人員稱,Metal Storm發(fā)射40毫米榴彈的速度可以達(dá)到20000發(fā)/分??刂葡到y(tǒng)中配備了視頻和紅外攝像機,能夠在夜間和煙幕干擾條件下實施監(jiān)視。

        角斗士中型機器人戰(zhàn)斗車輛配備了柴油發(fā)動機,車載電動機依靠由柴油發(fā)電機充電的蓄電池供電。為保證車輛行駛的無聲性和隱蔽性,行駛過程中可關(guān)閉柴油機,僅使用蓄電池。公路最高行駛速度為26千米/小時,崎嶇地形約為12千米/小時。車輛能夠克服寬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施。

        目前,該遙控車輛正在進(jìn)行全面野外試驗。一旦試驗成功結(jié)束,美國國防部計劃進(jìn)行采購。

        中型機器人戰(zhàn)斗車輛SMSS是保障“班”級分隊的交通工具,基于3×3輪式平臺。車重1814千克,能夠以40千米/小時的速度穿越起伏劇烈地形,運輸物資的重量約為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。道路儲備里程約為160千米,崎嶇地形情況下則約為80千米。

        自主遙控戰(zhàn)斗模塊

        軍事專家認(rèn)為,研制自主遙控戰(zhàn)斗模塊是武器系統(tǒng)機器人化的重要方向之一。遙控戰(zhàn)斗模塊能夠使乘員在受到裝甲防護(hù)的情況下實施射擊。美國制定了專門的戰(zhàn)車乘員保護(hù)計劃,Kongsberg公司(挪威)生產(chǎn)的M151Protector戰(zhàn)斗模塊和XM101通用遙控戰(zhàn)斗模塊已經(jīng)開始供貨。

        其他國家對遙控戰(zhàn)斗模塊也表現(xiàn)出了興趣。比如,荷蘭軍隊為本國的巡邏車配備了加強防護(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)。加拿大軍隊一直使用Rheinmetall公司生產(chǎn)的可安裝在中型和重型裝甲車輛上的Nanuk戰(zhàn)斗模塊。

        很多訂貨人對遙控戰(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),以便于在崎嶇難行的道路上行駛時毀傷目標(biāo)。部分訂貨方還要求戰(zhàn)斗模塊配備激光測距儀或者激光目標(biāo)指示器,以及目標(biāo)自動跟蹤設(shè)備。這使得指揮員通過使用液晶顯示屏或者手動控制器就能讓武器瞄準(zhǔn)目標(biāo)。

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

        大部分遙控戰(zhàn)斗模塊都屬于獨立平臺,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火前監(jiān)視目標(biāo)的移動(比如,通過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)視非危險目標(biāo)。

        由于對可能出現(xiàn)目標(biāo)地段的遠(yuǎn)距離監(jiān)視和掃視平臺穩(wěn)定,遙控戰(zhàn)斗模塊在遂行偵察任務(wù)時非常有效。許多專家認(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、裝甲運輸車和卡車上的一體化系統(tǒng)。

        遙控戰(zhàn)斗模塊可能的改進(jìn)方案包括:安裝改進(jìn)環(huán)視全景監(jiān)視系統(tǒng)、指揮員穩(wěn)定瞄準(zhǔn)具、激光報知系統(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,以及配備發(fā)煙榴彈發(fā)射裝置。以General Dynamics Land Systems公司為加拿大軍隊生產(chǎn)的8×8輪式輕型裝甲車的Nanuk戰(zhàn)斗模塊為例,該模塊將裝備7.62毫米機槍、發(fā)煙榴彈發(fā)射裝置、彈道計算器、目標(biāo)瞄準(zhǔn)和開火控制器,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、電視攝像機和對眼睛無害的激光測距儀,可使用帶兩個手動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:一是基于與人腦運行類似原理的神經(jīng)元鏈路,可用于識別圖像;二是改進(jìn)算法,機器人通過程序突變、融合(交換部分程序)和測試,建立完成某一目標(biāo)任務(wù)的程序;三是計算設(shè)備能夠利用現(xiàn)實世界的術(shù)語和客體,與之交互并能夠使用“遠(yuǎn)”“近”“很近”3種語言變化。

        這些成果讓軍事研究人員有理由相信,到2025—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。

        結(jié) 語

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

        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,保證其具備無人運用的能力;研制軍用和專業(yè)戰(zhàn)斗、保障機器人系統(tǒng);研制專用系統(tǒng)以及在武器自動化和智能化方面功能完備的裝備。

        需要強調(diào)的是,研制陸軍軍用和專業(yè)機器人技術(shù)系統(tǒng)不是“趕時髦”,而是時代的必然要求,完成這一任務(wù)將能夠在戰(zhàn)斗過程中保護(hù)軍人的生命。

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