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陆军机器人装备发展前景

时间:2018-09-27 分类:轻兵器 来源: 轻兵器2018年9期

王岐朋 知远 威远

目前,世界上很多发达国家都在致力于机器人系统技术方案的研究。美国从1990年代末就率先开始了军用机器人技术装备的研制,当时制定了“未来部队”计划。在该计划框架内,拨出大量资金——225亿美元用于军用机器人技术装备的研制。日本也将机器人技术装备列为国家7大优先发展方向之一,目标是走在机器人技术领域的前头。欧盟在数年前也加入了这一行列,通过了价值数十亿欧元的军用机器人技术装备研制计划。

中国也在研制军用机器人以及其他类型的机器人技术装备。

韩国在落实机器人技术装备发展计划,优先战略方向是为个别订货方提供专业技术装备,如为近东国家提供机器人监视系统。

俄罗斯也正在军用机器人技术装备领域开展研究工作。值得关注的是,俄罗斯的个别成果完全达到了世界级水平,但总体上,目前的研制水平还不够。

如上所述,美国近几十年,也就是2030年前最重要的武装力量发展规划是“未来作战系统”计划(Future CombatSystem-FCS),在该计划框架内要研制数种地面机器人武器系统,其中包括“未来作战系统”计划的第四部分——“地面遥控车辆”——UGV(unmannedGround Vehicles)。

美国正在研制的几种地面遥控车辆

美国正在研制的地面遥控车辆有:

武装机器人车辆(ARV Armed Robotic Vehicle),主要功能是侦察、监视、目标获取和突击;

多功能支援车辆,主要功能是侦察、工兵和运输。

近年来局部戰争显示,该计划已经开始付诸实践。其中,从2010年开始,工兵机器人PackBot开始参与在阿富汗和伊拉克的军事行动。该机器人全质量20kg,履带式底盘,能够越过障碍和崎岖地形。机器人在一天之内能够实施600~700次行动,其功能包括区域扫雷、铺设线路、参与战斗行动。

iRobot公司与波士顿大学联合研制了一种机器人,名称为RED0wL(Robotic Enhanced Detection Outpost With Lasers),其主要任务是寻找敌方狙击手。该机器人能够搜寻狙击手并通过内置摄像头实施快速拍摄。机器人配备有激光测距仪、夜视仪、音源标定机、4个独立摄像机和1个GPS接收机。机器人可根据射击声音发现狙击手的位置,概率达90%。REDOWL加载的软件能够过滤虚假的声音信号。

需要指出的是,作战行动一开始,美军就在伊拉克境内使用了战斗机器人。Talon机器人上可安装5.56mm口径的M249轻机枪或者7.62mm口径的M240通用机枪,引导系统包括4个摄像头和1具夜视仪。由操作员从指挥所遥控控制,并给出具体运用方案。

REDOWL侦察机器人,其主要任务是寻找敌方狙击手

MRK-27-BT战斗机器人基于机动履带式底盘,可加装系列武器,其属于小型机器人战斗车辆

Talon机器人的俄制类似产品是MRK-27-BT机器人,由鲍曼莫斯科技术大学应用机器人技术设计所研制。该机器人基于机动履带式底盘,配备有系列武器,包括2支“熊蜂”火焰喷射器,1挺7.62mm口径的“佩彻涅格人”机枪,6枚发烟榴弹,用于对预设的防御建筑工事和装甲目标实施火力毁伤。引导系统包括2部摄像机,借助于2个操纵杆,可在200m范围内对其进行有线控制,或者在500m内实施无线操纵。该机器人属于小型机器人战斗车辆。

中型机器人战斗车辆SMSS(Squad Mission Support System)是基于3×3轮式平台研制的。全车质量1814kg,能够以40km/h的速度穿越起伏剧烈的地形,有效载荷约450kg,可克服高度达56cm的梯形障碍、宽度达70cm的沟壕。普通道路储备里程约为160km,崎岖地形情况下约为80km。

美国正在研制的其他中型机器人战斗车辆还有以下几种。

美国海军研究所(Office of Naval Research)和美国国防部高级研究计划局(DARPA)在完成“地面战术遥控车”(TUGV Tactical Unmanned Ground Vehicle)计划框架内,拨款研制名为“角斗士”的车辆。洛克希德·马丁公司和卡内基·梅隆大学试验室在研究该车试验型方面展开竞争。

“角斗士”中型机器人战斗车辆是一种遥控战斗支援车,能够在潜在危险区域(如在可能遭到射击的情况下,以及存在化学、细菌和辐射沾染威胁的情况下)实施搜索侦察行动。与其他类似型号相比,该设备的主要优势是它的装甲防护。

地面遥控战斗车辆的设计人员起初遇到了一个两难问题:是否要将其视为一种不需要任何专门防护的车辆,还是要使用装甲防护使其免受轻武器枪弹、炮弹和地雷弹片的损坏。第一种情况下,车辆的成本会更低,机动性更强,但很可能会在遭受常规武器射击后便遭到摧毁。第二种情况下,成本提升,车辆战斗质量增加,但机动性能降低,需要更强的发动机。

中型机器人战斗车辆的研发人员采用了第二种方案,使用了车体装甲,使其能够承受7.62mm口径的轻武器枪弹射击。第一辆原型车采用履带式车体,加装7.62mm机枪,质量体积指标要比之后的方案要小得多。

还有一种车体的尺寸为1.78×1.12×1.35m。根据配备不同,车辆的战斗质量为730~1000kg。车上安装有SWARM(Stabilised Weapon And Reconnaissance Mount)遥控稳定系统,包括用于固定自动轻武器的装置,以及昼/夜视瞄准具。此外,车上还安装有榴弹发射装置、货箱、侦察及其他设备。该车体另一个设想是安装多具采用“金属风暴”技术的发射装置。该装置配备的电子系统使其能够以很短的时间间隔实施发射。据研究人员称,该“金属风暴”发射器发射40mm榴弹的速度可以达到20000发/分。控制系统中配备视频和红外摄像机,能够在夜间和烟幕干扰条件下实施监视。

Talon战斗机器人上可安装5.56mm口径的M249轻机枪或7.62mm口径的M240通用机枪

SMSS中型机器人战斗车辆基于3×3轮式平台研制,能够以40km/h的速度穿越起伏剧烈的地形

“角斗士”中型机器人战斗车辆配备了柴油发动机,车载电动机依靠由柴油发电机充电的蓄电池供电。为保证车辆行驶的无声性和隐蔽性,行驶过程中可关闭柴油机,仅使用蓄电池。其在公路上的最高行驶速度为26km/h,在崎岖地形约为12km/h。车辆能够克服宽1m的壕沟,深70cm的水障。

目前,该遥控车辆正在进行全面野外试验。一旦试验成功,美国国防部将计划进行采购。

美国计划在质量达5~6吨的6×6或者4×4轮式平台的基础上,研制重型机器人战斗车辆ARV,包括两种方案:ARV RSTA用于遂行侦察任务,ARV-Assault用于完成火力任务并担负作战部队的防护工作。

重型机器人战斗车辆的试验型“Crusher”基于6轮的平台研制。重型机器人战斗车辆在崎岖地形上具有高通过能力,在战斗质量达6.5吨的情况下,可在7秒內将行驶速度提高至42km/h的最快速度。它可由位于数千米以外的操作员进行遥控。

此外,利用太空无线电“导航星”(navstar)导航系统,或者根据车载计算机电子存储器中存储的预定路线,重型机器人战斗车辆能够在起伏地形上从一个地点独立转移至另外一个地点。如果途中遇到障碍,车辆自己能够选择迂回道路。

Crusher重型机器人战斗车辆的车体由铝合金构成,而框架结构使用了钛。车辆前部安装有钢制保险杠,能够承受障碍物的撞击,比如像小树这样的障碍物。带独立悬挂的6轮底盘能够保证在1个或者2个轮子出现故障的情况下,实现原地360°调动和转弯。

动力装置是柴电混合发动机,实际使用中可保证无噪声运行。根据不同的速度、载重和地形条件,充满电的蓄电池可行驶3~16km。车辆最大载重量为3.6吨。

行动时,部队战斗队形中的重型机器人战斗车辆也可用作侦察车。因此,该车辆的一种布局方案就安装了可伸缩套管天线杆,上面固定有激光测距仪和摄像机。此外,该车还能加装自动炮或者大口径机枪。目前正在进一步提升该车自主和遥控行驶的能力。

武器系统机器人化的方向:研制自主遥控战斗模块

军事专家认为,研制自主遥控战斗模块(DBM)是武器系统机器人化的重要方向之一。遥控战斗模块能够使乘员在受到装甲防护的情况下实施射击。美国制定了专门的战车乘员保护计划,挪威康斯伯格公司生产的M151“保护者”战斗模块和XMl01通用遥控战斗模块(CROWS)已经开始供货。

其他国家对遥控战斗模块也表现出了兴趣。比如,荷兰军队为本国的巡逻车(PPV)配备了加强防护装置,在遥控战斗模块中使用了稳定器和基于光电变像管的R400 Raven夜视系统。加拿大军队一直使用莱茵金属公司生产的、安装在中型和重型装甲车辆上的Nanuk战斗模块。

订货单位对遥控战斗模块的构成提出了更高的要求,尤其是要求使用热成像夜视仪和稳定系统,便于在崎岖难行的道路上行驶时毁伤目标。部分订货方还要求战斗模块配备激光测距仪或者激光目标指示器,以及目标自动跟踪设备。这使得指挥员使用液晶显示屏或者手动控制器就能使武器瞄准目标。

在此背景下出现了为遥控战斗模块配备重型武器的趋势,比如,安装在稳定平台上的12.7mm重机枪或自动榴弹发射器;还可能加装反坦克导弹。

大部分遥控战斗模块都属于独立平台,既能安装在履带式战斗车辆上,也能安装在轮式战斗车辆上。

遥控战斗模块的高射击精度可保证在实战中首发命中目标,图像显示系统使得指挥员能够在开火前监视目标的移动(比如,通过安装在头盔上的显示器)。

由于战斗平台的稳定性,遥控战斗模块在遂行侦察任务时非常有效。专家认为,遥控战斗模块改进的方向将是:研制安装在战术装甲战车、装甲运输车和卡车上的一体化系统。

遥控战斗模块可能的改进方案包括:环视全景监视系统,指挥员稳定瞄准具,可加装反坦克导弹、榴弹发射装置等。比如,用于通用动力公司陆地系统分部为加拿大军队生产的8×8轮式轻型装甲车(LAV)的Nanuk战斗模块。模块将装备7.62mm机枪、榴弹发射装置、弹道计算器、目标瞄准和开火控制器,用于提升首发命中目标概率的提前角校正设备。

研制自主遥控战斗模块是武器系统机器人化的重要方向之一

侦视系统研制方向

侦视系统安装在遥控战斗模块的左侧等,包括彩色摄像机、激光测距仪等。

目前,基于人工智能技术的侦视系统研制方案被认为是先进的,其包括以下几种思路:

基于与人脑运行类似原理的神经元链路。可用于识别图像。

改进算法,机器人通过程序突变、融合(交换部分程序)和测试,建立完成某一目标任务的程序。

这些技术让军事研究人员有理由相信,到2025~2035年问,人工智能将能够与人自身的能力不相上下,甚至能超越人类。

机器人武器系统的战术使用和国内外正在进行的研究促使俄罗斯联邦陆军进一步加快对武器和军事技术装备机器人化的进程。

俄罗斯在该领域正在解决的任务可能包括:

建立军用机器人技术装备领域的科学基础,研究基本的技术和工艺方案;

改进现有武器和军事技术装备,保证其具备无人运用的能力;

研制专用系统以及在武器自动化和智能化方面功能完备的装备。

结语

研制陆军军用和专业机器人技术系统不是“赶时髦”,而是时代的必然要求,完成这一任务将能够在战斗过程中保护军人的生命。

编辑/刘兰芳

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