仿生机器人:方兴未艾的“机械战士”

2020-10-28 解放军报 解放军报
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像鱼一样游动在海水中执行侦察任务,像骡子一样行走在崎岖地面实施战场补给,像蜻蜓一样悬停在空中对目标进行定位与监视……
 
如今,这些曾在影视作品里出现的仿生机器人执行任务场景,正一步一步变为现实。
 
去年6月,韩国国防部披露了研发军用仿生机器人的消息,并预计2024年开始装备军队。
 
今年以来,世界多国相继发布消息,加快仿生机器人的研究进度。
 
世界上第一个仿生机器人是单臂仿生机器人。后来,其同系列的单臂仿生机器人被应用于空间站实验。第一个用于执行军事任务的仿生机器人是仿生机械蟹“Ariel”,被用于执行清除水雷等任务。
 
在仿生机器人研究方面,尽管各国进度不一,但对军用仿生机器人的研究,各国起步的时间主要集中在21世纪初。
 
伊拉克战争中, “背负式机器人”投入实战,凭借其行动的灵活性和环境适应性,引起世界各国关注。之后,各国对军用仿生机器人的研究雨后春笋般展开。
 
经过10多年发展,军用仿生机器人门类趋于多样化,根据执行任务不同,可分为物资运输类、情报侦察类、扫雷排爆类等;根据其工作环境不同,又可分为地面仿生机器人、水下仿生机器人以及空中仿生机器人。
 
地面仿生机器人算得上是“带头大哥”,问世最早。根据行走方式的不同,它又可以分为足式机器人、爬行类机器人、跳跃式机器人。其中四足仿生机器人已出现在一些国家的军队中。
 
水下仿生机器人如仿生蝠鲼、仿生水母等具备灵活、低噪、柔软的特点,其设计初衷大多是在水面、水下执行排爆和监视任务,但是,它们大多尚处于研发阶段。与之相比,上世纪研发的仿生机械蟹、仿生龙虾则显得有点粗笨。
 
空中仿生机器人可以像所仿对象一样在空中飞行。例如,德国研发的仿生狐蝠运动灵活,可搭载运动追踪系统和可移动式照相系统,并借此合理规划飞行路线,避免空中相撞。一些仿生蜜蜂尺寸很小,重量较轻,带有自动传感器和电子控制设备,可以感知环境变化并回传信息。
 
除了模仿生物的外形,一些军用仿生机器人则侧重于模仿生物的局部结构。
 
根据青蛙能精确捕食运动中的昆虫这一现象,研究人员根据青蛙眼睛的特殊结构,发明了电子蛙眼,可用于快速识别高速飞行的导弹、飞机等运动目标;依据苍蝇楫翅和触角的工作原理,设计人员研发出导航振动陀螺仪和嗅觉传感器,用以识别化学气体并在化学烟雾中辨明方向……
 
军用仿生机器人是多学科知识相互交融的成果,它的研发并不简单。有些国家研发的仿生蜂鸟重量不到100克,却能够在每小时8千米的风中飞行。为达到这一要求,材料学、结构学、动力学等多学科专家用了5年时间,其难度可见一斑。
 
这种难度与战场对军用仿生机器人的需求相比,却不足以让相关研发工作哪怕是按下暂停键。将不同性能、种类的军用仿生机器人协调起来,使之能与士兵协同作战,已是信息化战争的发展方向之一。
 
当今,例如“猎豹”“大狗”等仿生机器人已装备美军,俄罗斯的仿生机器人研究正迎头赶上,荷兰军方也已将“雨燕”仿生机器人作为其执行侦察监视任务的装备。
 
可以预见,在这方面,世界各国将会持续加强对自然界生物形态和特征的研究,结合人工智能、机械制造和信息科学等技术,实现对生物的高级模仿。这势必会使军用仿生机器人在功能和技术层面实现质的飞跃。