一帶一路上穿越千年的駝鈴聲，簡直就像科幻大片

作者：L&M

最近，一帶一路峰會在北京召開，有讀者留言，問無人化裝備會不會用在一帶一路當中去？這是顯而易見的，至少物流運輸用得上，而且一帶一路沿線國家多處在高海拔和沙漠地區，環境惡劣。與成本較高的有人駕駛車輛相比，無人裝備更能夠適應沙漠中長距離運輸這樣無聊的工作。有了一帶一路為中國企業帶來的可觀效益的支撐下，只要加大投入力度，將來技術成熟、實現無人運輸，只是早晚的事。

雖然筆者能夠解釋有關地面裝備的問題，但是涉及到無人技術，還是請到了某專業研究所的工程師M來解答，他是這行業的權威。本文為我們二人談話記錄整理，全部內容僅涉及國外技術。供君參考。

在絲綢之路上，又會想起穿越千年的駝鈴聲

首先要對無人化有一個明確的定義，如果僅僅是以坦克里沒有乘員、靠人工遙控作為標準，那麼不用等到四代，20世紀30年代，蘇聯人就已經實現了，二戰的時候德國人又在這個技術基礎上加了個鐵罩子，遙控坦克的定義就此誕生。如果以自主駕駛作為無人化的標準，這將涉及到美國在無人地面平台領域的最新技術，其中最大的難度是要讓機器人識別複雜的道路環境，這需要微電子技術說話，美國軍品研發是基於民品之上，都是在已經取得豐厚市場效益的民品上升級、組裝而來的產品，即便有能夠滿足軍用的自主駕駛模塊被研發出來，價格也將十分昂貴，短期內很難運用到民品上創造效益，阻擋美國無人坦克關鍵技術突破的制度瓶頸是軍方和國家已經基本喪失了常規兵器的研發能力，具體工作全部寄希望於民營企業，但即便政府出研製經費，萬一失敗，不僅耽誤了掙錢，還給將來的競爭對手留下了技術儲備，任何一家民營企業也不願意去冒這個風險。這就是美國軍品研發領域的制度缺陷。在中國大搞軍民融合的今天，必須引以為戒。

軍用機器人可以代替人類進行各種高危環境下的作戰

無人作戰平台的定義：

廣義上，地面無人平台指的是不搭載駕駛員，就可以主動在地面移動的機器設備。狹義上，地面無人作戰平台指的是無需任何人員干預，就可以自主行駛的地面移動機器設備。論文中一般採用狹義的定義，但在實踐中，我們採用的一般是廣義的定義。理想和現實之間存在差異。

無人作戰平台的歷史發展：

古代木牛、流馬的傳說體現出軍事上對無人平台的需求歷史悠久。無人平台最早是20世紀30年代由前蘇聯開發，遠遠早於無人駕駛汽車。第二次世界大戰期間，英國和德國相機研發了以無線遙控坦克為主的無人平台。雖然遙控坦克體積較小，但根據系列不同，質量可以達到1~2噸，車體由混凝土製作而成。

隨著電子行業迅速發展，20世紀80年代，美國國防部制定了各種無人平台發展的戰略計劃，如：聯合機器人（JPR）計劃、戰術移動機器人（TMR）計劃、無人地面戰鬥車輛（UGCV）計劃、越野機器人感知（PerceptionOR）計劃和未來戰鬥系統（FCS）計劃。專家指出，這些計劃體現出無人作戰的發展方向是由遙控向半自主繼而到自主的過程。由於無人平台大規模研發的時間很短，所以許多定義並非十分明確。例如半自主的定義可以理解為在前車或人的引導下自主跟隨，也可以理解為可以自主行駛，但常常需要人員干涉。

這款6輪車雖然技術含量不高，但已經具備使用價值

無人作戰平台的特點：

由於戰場局勢瞬息萬變，軍用無人平台的特點之一是移動速度更快。其次，由於作戰地點隨機不可預知，所以平台還具有操作環境更為複雜的特點。特點三是移動範圍更廣，由於現在各種民用飛機與汽車的移動速度和範圍都在提升，作為軍用平台，該平台的對於移動範圍的要求也遠遠高於各種民用平台；特點四是擁有更強的承載能力，就目前技術水平而言，無人平台更多的是承載著後勤的任務如伴隨作戰，伴隨保障，需要背負一些班組的消耗，這些任務對於平台的承載能力都因為有很高的要求；特點五是更強的續航能力；特點六是更高的可靠性，因為戰場上環境複雜，需要更強的續航能力和更高的可靠性避免作戰的過程中物資無法跟進或是機器人損壞。

無人作戰平台的實例（非仿生類）：

ReconScout是可拋擲的偵查式機器人，其特點是體積小，重量輕，重量約和一塊石頭相同，速度約為0. 3米每秒。在巷戰時，由於環境較為複雜，無法人為確定室內情況。此時可以從門窗投擲這種機器人，以觀察室內情況。

與美軍「魔爪」機器人採用類似行走機構的機器人

美軍「魔爪」機器人，重量不到100千克，只需1~2人便可攜帶，移動速度超過8千米每小時，在不同的工作狀態下，這種機器人的續航時間差異明顯，最高可達到4.5小時。由於可以更換安裝的任務模塊，所以這種機器人可以執行如排爆、偵查或支援戰鬥等不同的任務。這種機器人從2000年起就已進入軍隊服役，到目前已有16年的作戰經歷，屬於非常成熟可靠的機器人，但其中也有失控的案例。2007年，當第一次在機器人上安裝戰鬥模塊投入伊拉克戰場使用時，機器人失控，向友軍開火且無法中斷任務，最終一名士兵利用火箭筒將機器人炸翻，從而終止此次失控。當時具有火力支援的機器人型號為「利劍」在2010年再次被投入使用在阿富汗戰場，但由於第一次的失敗，所以機器人仍然被稱為「魔爪」而非「利劍」。總體而言這種機器人操作較為複雜。

以上兩種機器人，由於體積較小，無法搭載如激光雷達或立體視覺等複雜的感測器，所以這兩種機器人仍然需要人遙控，並無法做到真正的無人作戰。雖然在二戰期間就可以做到遙控作戰，但到目前為止，半自主和自主機器人仍然只停留在研發階段，少有突破。

多功能通用和後勤裝備（MULE）車輛，由於英文縮寫和騾子相同，這種車輛也被稱為「騾子」。它有三種車型，分別可以用作運輸、防空以及掃雷，質量約為2.5噸，懸架在遇到障礙時可以主動變形並翻越，因此該種車輛的通過能力很強。

Crusher由卡內基梅隆大學研發，自重為6.5噸，包含裝甲在內，負重可以達到1.4噸。這種車輛的特點是全自主，設定目的地後，無需人員干預，就可以自主按照規劃路線，自動行駛。根據搭載模塊不同，這種車輛可以執行偵查、火力支援或運輸的任務。Crusher與「騾子」研發都已越有7到8年，但現今仍未服役。所以完全自主運輸的車輛的技術並不是十分成熟。

美國新研製的無人車輛正朝著智能化、小型化的方向發展

無人作戰平台的實例（仿生類）：

「大狗」（Bigdog）是美國波士頓動力公司生產，在2008年就有相關視頻展示。「大狗」的移動十分靈活，其靈活性遠遠高於其他同期仿生人，所以引起不小的轟動。「大狗」自重約為109公斤，最高可在35度的坡上爬行，根據官網消息，「大狗」可負載154公斤。但根據對於公開論文的研究，負載154公斤對於「大狗」平台仍是比較困難的的。「大狗」平台可搭載機械手，使用發動機帶動液壓關節，每條腿都有5個關節，其中4個主動關節用於旋轉、移動；1個滑動關節位於腿部末端，用於緩衝。在此之前仿生機器人的腿部大多是使用重量大、力道卻不夠的電機，

設計人員臆測的裝備有自動武器系統的大狗

「大狗」開創性的使用了液壓系統。由於控制難度高，所以之前許多團隊並不考慮使用液壓系統。自從「大狗」發布之後，許多研製仿生機器人的團隊也開始使用液壓控制。「大狗」的出現，液壓驅動的四足機器人成為了研究的熱點。在推出「大狗」之後，波士頓動力在此基礎上研究跑的更快的機器人如「獵豹」機器人和「野貓」（Wildcat）機器人。「獵豹」機器人只是一個驗證平台，沒有保持平衡的能力，只能在架子上行走，無法在戶外實際行走。雖然官方並未具體表示「野貓」的最高速度，但是從動態圖片上可以看出，「野貓」跑的非常快。因為研究團隊給「野貓」添加了一個類似於腰的關節，可以彎曲伸直，利用仿生學特點大大提升了「野貓」的速度。

波士頓動力繼而推出了LS3機器狗，可以在實際戰場上使用，主要針對山地作戰系統。從現有的視頻中可以看出，LS3的負載可以達到官方聲稱的181公斤。同時，LS3的續航里程可以達到32千米，對於伴隨作戰任務而言，這樣的距離已經相當可觀。LS3也具有感知和自主導航能力，機器頭部已經搭載激光雷達和立體視覺感測器，也具有多種接受指令的方式，如：遙控、聲控或跟隨感知到的標記。從LS3開始，放生機器人的腿部變為3個關節，簡化了結構，安全穩定性更佳。根據公開信息，「大狗」平台可靠性不如LS3。由於是由發動機帶動，LS3的噪音較大，因此美軍現階段只將其作為技術手段，不再裝備。

Spot和大狗的意義並不是想要跑得有多快，而是四足機器人能夠車輛到不了的地方

波士頓動力公司並沒有放棄，開發除了一系列電驅動的機器人，如自重僅為72.5公斤的Spot。Spot也具有環境感知的能力，並且應用電機帶動的液壓系統，主要面向室內環境。然而Spot幾乎沒有負載能力，更多是面向於民用場景。由於城市作戰也較為常見，所以這個技術也很容易應用于軍事方向。相比於「大狗」，Spot的靈活性提高許多。

波士頓動力公司並沒有滿足於Spot，在此基礎上，他們研發出了Spotmini機器人，使用全電機驅動，自重只有25千克，體積小於Spot，不足之處是Spotmini充滿電後續航時間只有90分鐘。Spotmini可以搭載機械臂，以滿足日常室內生活的需求。

足式仿生機器人：

除了四足的仿生機器人，波士頓動力公司也研發了不少人形機器人。最早製造出的人形機器人petman是為了測試化學服裝在各種動態環境下的狀態。在petman的技術基礎之上，波士頓動力公司又改進出了應用電力驅動液壓缸的阿特拉斯（Atlas）機器人。同時，阿特拉斯也是DARPA機器人挑戰賽參賽隊伍的機器人。阿特拉斯的可靠性不高，存在常常摔倒的情況。對此情況，波士頓動力公司在此基礎上研發出了新一代的阿特拉斯，新一代阿特拉斯比上一代阿特拉斯體積減小許多，高度從190厘米降低至170厘米。由於機器人關節較少，彎曲不便，所以體積較小的新一代阿特拉斯可以在普通場景下使用。新一代的阿特拉斯在質量減輕的同時，可靠性也獲得了不小的提升。

從波士頓動力公司的機器人的發展可以看出，機器人有從液壓發動機系統過渡到純電動驅動；從面向山地環境過渡到面向人類環境；結構上由複雜到簡單的趨勢。液壓驅動雖然有功率大、在低載時輸出高，但液壓系統控制難度大、可靠性差、不清潔、元件精密且昂貴、維護成本高。而電機動恰恰相反，易於維護且成本較低。

對比速度快且節省能量的輪式車輛，足式仿生機器人的優勢在於可以在不連續的路面（如梯子等）行走。第二，在崎嶇和泥濘的路面情況下，足式仿生機器人的能量消耗將可能低於輪式車輛，因為足式仿生機器人沒有因為重心變化或打滑而產生的能量消耗。足式仿生機器人還有一個優勢就是可以適應絕大部分地形，因為仿生機器人既可以到達大部分動物可以到達而輪式車輛無法到達的地方，也可以在鋪裝路面上移動。最後一個很重要的特點就是，不需要額外的模塊，仿生機器人可以適應面向如開門、上樓梯、開車等人類的環境。

亞洲某坦克強國在珠海航展上對外展示的地面無人子母車，高機動平台可以搭載作戰平台

無人作戰平台優勢：

總體而言，無人平台可以代替作戰人員，減少人員傷亡。在以人為本的時代，這一優勢顯得尤其可貴。無人平台還擁有以下優勢：取消維生設備，重量減輕，如運無人輸用車因為不需要駕駛室和裝甲保護，可以減少約數噸的總體重量；續航時間長，沒有疲憊感，在續航時間內，機器人可以達到永不疲憊；可以適應各種高溫、生化污染、核輻射等極端環境，如「魔爪」機器人就曾經前往福島核電站進行修復任務，但因為「魔爪」機器人在設計時並未特別注意電離輻射的影響，所以表現並沒有十分出眾。

無人作戰平台瓶頸：

儘管有上述種種優勢，無人平台也面臨許多瓶頸，如：一、環境感知功能普遍不夠完善，雖然航空領域無人駕駛已有多年歷史，但地面環境遠遠複雜與天空環境；二、信息處理速度不夠快，受限於信息處理速度以及資料庫的體積，機器人無法識別障礙物的種類，並作出正確反應；三、創新與決策能力較弱，目前機器人技術的優勢在於執行，劣勢在於決策，無法根據實際情況作出最合適的決策；四、遙控距離不夠遠，對於現代戰爭來說，20公里的遙控距離遠遠低於部分武器的射程，美國已經在水面艦艇方面已展開相關研究，遙控距離達到2000公里，受限於信號的傳輸速度，遙控距離達到數千公里級別後，信號延遲現象將會表現的十分明顯，目前地面無人平台上美軍是否有超遠遙控距離的研究尚不可知；五、容易遭受黑客攻擊，前幾年，伊朗通過黑客技術迫降了美軍的無人機，體現出無人機的劣勢也較為明顯；六、仿生運動控制較為複雜，由於四足仿生機器人每條腿都至少有3~5個關節，對於機器人的驅動來說，數目已經較為龐大，因此仿生類機器人的可靠性普遍比傳統機器人要差一些。

很多地面無人平台都在想著實用性靠攏，只要裝上炮塔，就是「遙控坦克」

無人作戰平台發展前景：

對於動物來說，十幾個關節數量確卻是較少的數量。人體身上約有600塊骨骼肌，每一塊都類似於機器人的一個驅動元件。如果機器人要裝載如此多的元件，結構將會變得極其複雜，但正是因為這種複雜的結構，人才可以做出各種複雜的動作，適應各種複雜的環境。

地面無人作戰平台可以減少人員傷亡、執行特種作戰，越來越多的收到軍方的青睞。隨著配套感測器和計算機都在迅速發展，未來地面無人作戰平台將具有更強的任務執行能力和更好的環境適應能力。如果類似於AlphaGo的人工智慧技術能夠應用于軍用機器人上，機器人將在環境識別方面有更近一步的發展，不一定再需要龐大的資料庫來適應環境

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