从波士顿动力公司看机器人的军事应用情况

云脑智库 2022-10-23 00:00



前言:机器人技术是美国国防研究和发展的一个主要组成部分,因为它目前被认为是未来发动战争的最有效方式,同时也有人称未来的战争是机器人间的战争。由于近年来工程上的持续突破,机器人技术在武器装备发展中增长迅猛,机器人行动由笨拙变为灵活,任务也由简单变为复杂。自主机器人一直是工程领域的一个愿望,因为它们可在没有人类干预下完成运作。理想情况下,机器人可执行与士兵相同的作战任务,为此,军方为了设计自主机器人投入了大量资金,旨在让自主机器人替代人类士兵完成困难及危险任务。


波士顿动力公司


波士顿动力公司是美国一家专注于仿生机器人研究的公司,具有浓厚的军事背景。该公司服务过包括美国国防高级研究计划局(DARPA)在内的许多军方机构,并获得过DARPA、美陆军、美国能源部桑迪亚国家实验室以及美国政府等大量军方投资。2020年4月,先进机器人制造研究所(ARM)宣布波士顿动力公司加入其会员行列,而ARM也是一家军事政治色彩浓重的公私合营企业。


此外,该公司的创始人马克·雷波特与其研究人员对机器人的极致追求促使得该公司的机器人产品不断更新换代。其中,另其声名远播之作当属大狗(BigDog)与阿特拉斯(Altals)仿生足式机器人。


典型军用机器人及其应用


BigDog机器人


BigDog机器人源自于阿富汗战争,该机器人在战时曾被派往阿富汗山区,负责跟随部队进行物资运送工作。


BigDog机器人


BigDog机器人不同于此前的轮式或履带式机器人,其可在多种复杂地形条件下行走自如,同时全身布满了50个传感器,可在侧面外力作用下保持身体稳定。


图表:大狗机器人主要参数

项目参数
长度1m
宽度0.3m
高度1.1m
重量109kg
负载~150kg
速度0.7~11km/h
爬坡35°
动力由15马力的内燃机驱动的液压泵
自由度20个

资料来源:调研整理


BigDog机器人虽然具有良好的性能,但由于噪声太大以及维修困难等问题仍不便于推广战场应用,波士顿动力公司在BigDog机器人的基础上研发了LS3机器人。LS3机器人在静音能力上作出了改进,同时体积更为庞大,负载能力更强,行动也更加灵活。


LS3机器人


Sand Flea机器人


沙蚤(Sand Flea)机器人是DARPA资助波士顿动力公司研制的一款跳跃式军事侦察机器人。Sand Flea通常只是像标准遥控车一样在靠近地面的地方进行侦察,但当它遇到障碍物时,它会后退并向地面发射活塞,助力Sand Flea起跳并翻越十米高的障碍。据美国《连线》杂志报道,Sand Flea机器人的导航系统十分精准,士兵可以指挥机器人跳入两层楼高的一个窗口中,同时,Sand Flea可在动力耗尽前进行30次障碍物(40-60倍自身高度)翻越。


SandFlea机器人


Sand Flea侦察机器人曾被应用至阿富汗和伊拉克战场上执行侦查任务。


PETMAN与ATLAS机器人


佩特曼(PETMAN)机器人是波士顿动力公司为美军实验化学防护服所研制的机器人,其可以直立行走并自由弯曲身体,能够模拟士兵在实际环境下对防护服的作用。


而最著名的军用人形机器人阿特拉斯(ATLAS)正是在DARPA的资助下基于PETMAN研发的。在2015年DARPA机器人竞赛中,ATLAS能够在现场驾驶多功能车、穿越瓦砾、清除阻塞入口的碎片、打开门进入建筑物、爬上工业梯子并穿过人行道、使用工具突破混凝土面板、找到并关闭泄漏管道附近的阀门,并将消防软管连接到立管等一系列任务。


PATMAN机器人(左)、ATLAS机器人(右)


图表:ATLAS机器人主要技术参数

项目参数
高度1.9m
重量150kg
速度2.5m/s
躯干厚度0.56m
肩宽0.76m
动力功率为15千瓦的480伏三相电源
传输速率10Gbit/s

资料来源:调研整理


ATLAS的研发目的是纯粹的人道主义用途,美国国防部曾在2013年表示,他没有兴趣将该机器人用于进攻作战。


Spot机器人


Spot机器人是波士顿动力公司研制的最新款四足机器人,该机器人采用纯电驱动,解决了前几款四足机器人的噪音问题。Spot机器人可根据客户需要在头部增设不同类型的传感器、摄像头甚至机械臂,以满足不同任务的需要。


Spot机器人


2021年4月,有关媒体报道波士顿动力公司的Spot机器人在法国的一所军事学校中配合了战斗训练演习,该学校的指挥官说,Spot是在为期两天的培训课程中使用的,目的是“衡量机器人在战斗行动中的附加值”。该次培训旨在让学生思考如何在未来的战斗情况下部署机器人并设计了三个进攻和防御任务的场景,其中Spot主要用于侦察。在该场景下,首先学生们现在没有机器人的情况下进行任务,而后在机器人的帮助下再次完成任务。


虽说机器人减慢了演习中的行动速度,但可让士兵更安全,一名士兵在没有Spot的情况下在第一次演习中死亡,但在第二次演习中由于机器人的侦查作用幸免于难。但在此次演习中,Spot表现出了电池续航的问题,因为在一次演习过程中没电了。


Spot机器人演习场景


2022年6月,美国陆军将向乌克兰提供波士顿动力公司的Spot机器人用于排雷行动。Spot机器人在排雷行动中所携带的传感器包括RGB相机、热像仪、激光测距仪以及GPS和机械臂,这将允许士兵远距离操作排雷行动并避免危险。对于Spot来说,这将是一项漫长而艰巨的任务,因为这些机器人预计需要清理大约300000平方英尺的乌克兰领土。


机器人军事应用的优缺点分析


通过对波士顿动力公司典型军用机器人及其应用情况分析可知,近年来机器人越来越广泛的应用于军事领域,因为它们可以执行许多对人类来说的危险任务,除上述的搬运、侦查、测试、演习以及排爆等后勤任务外,还可以作为武器平台执行攻击任务。


机器人军事应用固然有许多优点,如可以在极端环境下作业、没有工作时长限制、可配备传感器以及其他人类士兵不易携带的设备等。但其也存在一定的缺点,如:


  • 价格昂贵

  • 维修困难

  • 操作培训复杂

  • 有黑客入侵的风险

  • 若发生故障或未校准正确会导致友军伤亡

  • 难以面对复杂战争

  • 无法区分目标和平民


但纵使有这些缺点,随着机器人变得更先进与实惠,未来机器人的军事应用也是只增不减。上述对波士顿动力公司军用机器人的应用分析也只是在特殊行动中的一个例子,未来我们可能会看到更多的机器人被用于部署执行军事危险任务。


小结


机器人在军事行动中发挥着至关重要的作用,其旨在减少人员伤亡、进行监视并提供情报。通过上述的应用情况结合波士顿动力公司的道德原则可知,该公司出于人道主义并未打算武装其机器人或将其打造成一个作战平台进行攻击任务。虽然说如此,波士顿动力公司并不反对将其机器人用于帮助士兵脱离危险并在评估使用其机器人进行侦察与被动任务,该公司同时也表示其机器人的应用只是在军事领域的一个开始。其竞争对手Ghost Robotics公司的Spot-like机器人已被美国陆军部署用于巡逻空军设施。毫无疑问的是,发展机器人技术并努力研发生产各种创新机器人将在未来的军事冲突中发挥至关重要的作用。



参考文献
[1] Boston Dynamics' Spot robot tested in combat training with the French army.
[2] Robot ‘Spot’ to be Deployed in Landmine Clearning Operations in Ukraine.
[3] Boston Dynamics.
[4] Biomimetic Robots at War: The Ethical Ramifications
of American Military-Industrial Complex.
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