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【科普中国军事科技】在残酷的城市攻坚战中,为何说“战斗机器人”独具优势?

来源:光明网-科普中国2023-08-24 10:19

  在俄乌战争中,城市攻坚作战成为了战争的“绞肉机”,由钢筋水泥和地雷、装甲车、便携式导弹等构成的现代城市丛林“钢铁堡垒”,使战争的残酷性快速升级。

  在极端复杂的现代城市作战环境中更好地“保存自己、消灭敌人”,战斗机器人成为了士兵不可或缺的帮手和战友,在感知、发现、定位、接近、瞄准和消灭敌人的全链路作战行动中,能够全流程参与并发挥重要作用。但是,由于目前战场现役的“机器战士”多是轮式、履带式机器人,如自行坦克、自动排雷车、现地勘察机器人和察打一体机器人等,本质上,属于在钢铁机械遥控自行平台上配备机械手、传感器和武器装备的刚性机器人。虽然这些刚性机器人已经在阿富汗、伊拉克等战场上大显身手,但是,这些机器人在城市战场环境中受到诸多限制,显得有些“呆头呆脑”。例如,轮式机器人越障能力差、地形适应能力不高,易出现打滑、不稳、侧翻等问题;履带式机器人虽然在野外沙地、泥土等松软环境中优势明显,但是在城市环境中,特别是遇到高低落差较大的断壁残垣等地形时,极易被困。第二次世界大战中,首次用于军事用途的自行地雷机器人——德军“哥利亚”履带式自爆坦克——作战效果平平,主要原因之一,就是地形适配性差,在复杂地形中易被卡住或侧翻。

【科普中国军事科技】在残酷的城市攻坚战中,为何说“战斗机器人”独具优势?

  腿足机器人,模拟人或动物的肢体,采用双足和多足仿生运动,大大改善了机器人地形适配性差的问题。如美国国防部高级研究计划局资助的“阿特拉斯”机器人,身躯由头部、躯干和四肢组成,高约1.8米、体重约80千克,眼睛由两个立体感应器组成,与身上搭载的其他传感器配合,拥有了避障和识别物体的能力;依靠有力的双腿,在实时遥控下直立行走,可以步行穿越比较复杂的地形,单腿站立时可承受从侧面飞来的球的撞击;上肢和双手设计灵巧,能够攀爬并扛起重物,手部还具有开门和抓取物体的功能。

  机器人的制造商波士顿动力公司,曾展示了“阿特拉斯”成功做出后空翻的高难度动作,网络上一度还出现了展现“阿特拉斯”强大近身格斗和射击能力的视频,虽然最后波士顿动力公司出面声明视频是合成的,但是,“阿特拉斯”拥有不亚于人类的敏捷程度、强大的作战能力,已经成为不争的事实。

  将来如果成建制装备“阿特拉斯” 机甲战士军团,将会彻底将士兵从高风险的城市“室内近战作战”环境中解放出来。“阿特拉斯”既不会有战争恐惧和紧张感,而且还会凭借“金刚不坏之躯”逐街逐屋清剿敌人,将从根本上改变未来城市作战模式。

  目前“阿特拉斯”等人形机器人在完成同等任务时的能量消耗超过人类的100倍。为维持一个机器人运转,额外需要更多的系统支撑、后勤和装备保障人员,实际战场运用效果并不理想。美军的另一款“明星”腿足机器人“大狗”,虽然奔跑速度可达6.4千米/小时,最大爬坡度35度,能够携带辎重在崎岖不平的道路上行走30千米。但是,由于“大狗”运转时噪声极大,影响隐蔽性,出现故障后难以进行战场现地维修,加上需要额外的人员来对“大狗”进行日常燃料补给等保障,最终没有正式列装。

  随着新型材料、3D/4D打印、增材制造和人工智能等技术的融合发展,柔性机器人逐渐在军事领域崭露头角,为顺利实施城市清剿作战,提供了最佳的武器装备和技术选项。相对于刚性机器人,柔性机器人具有小巧轻便、柔韧性强、结构简单及连续运动的优点,特别是采用3D/4D打印技术、运用形状记忆合金智能材料驱动,具有了弹性元件交替变形和储能释能的功能。同时,柔性机器人末端作用力显著增强,特加是手部抓握和仿生性手指动作的力量进一步加强,能够有效处理复杂环境中的障碍物,满足排爆拆弹、武器平台操纵和射击等复杂动作。更重要的是,由于人工智能技术的加持,柔性机器人具有深度学习和环境自适应功能,能够模拟生命体的复杂运动,从繁多的传感数据中捕捉、识别信号和提取目标特征,根据实时情况进行动态调整,具有根据环境动态变化进行智能决策、自主导航和路径规划等能力,能够自主完成更加危险、更加复杂的作战任务。

  当然,目前柔性节机器人城市环境实战运用还存在较大的挑战,但是,先进材料、自主无人技术和“人机一体”的作战实践等,为柔性多机器人的“从军之路”奠定了坚实的基础,未来战场上,柔性机器人与刚性机器人、腿足机器人和士兵并肩作战的场景将会全面颠覆人们对目前城市清剿作战印象。

  出品:科普中国

  监制:光明网科普事业部

  制片人:战钊 宋雅娟

  科学审核:梁春晖(军事科普工作者)

  策划:陆鹰(海军专家)

  导演:金赫

  后期:王鹏飞

[ 责编:肖春芳 ]
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