军事领域中的应用技术

先来看几个小故事：

故事一：

在20世纪80年代，美国有一种名叫“丹尼”的机器人狱卒在美国各地的监狱里执行多种警务工作。“丹尼”外表看起来就好像是一个大水桶，高不到1.3 m，腰围却有2.2 m之巨，体重182 kg，真是一个“矮墩墩”的“壮汉”。“丹尼”走起路来的速度是1.6 km/h，活动半径将近百米。它身上装有电脑、电视摄像机、红外传感器等监控装置，即便在夜间能见度不高时，“丹尼”也能察觉人和烟头的出现，随时都可以用电视摄像机拍摄下可疑场景或人物，通过通信系统送到控制中心的电视屏幕上，供监狱管理人员进行分析和判断。

“丹尼”是靠轮子行走的。为了让它知道自己走到了什么地点，在巡逻路线上的一些特殊地点，人们安装上红外线灯和能够检测物体方向的方位检测器。当“丹尼”走到红外线灯处，它身上的红外传感器就能够接收到红外线，“丹尼”就向这一地方的装置发出一个回答信号，于是这个装置就把“丹尼”的位置测量出来，再发送给“丹尼”。“丹尼”每收到一次信号，就与电脑中存储的地图进行比较，校正自己的行走方向，发出控制信号，控制脚下的轮子，不断地向前、转弯，就这样不断地进行巡逻。“丹尼”身上有一种防撞传感器，也就是接近传感器，当它与某个物体太过接近时，传感器就会发出信号，控制“丹尼”并让它停下来[90]。“丹尼”还能够测量出自己的电量使用状态，如发现电量不足时，就与控制中心联系，暂停执行任务，自动去充电。充满电后，它可以再工作12个小时。

故事二：

“阿帕奇”直升机被称为“空中勇士”，是美国陆军的骄傲。“阿帕奇”直升机的身价为800多万美元，携带16枚激光制导反坦克导弹，装备4具火箭发射器，不论白天还是黑夜都能够参加作战[91]。美军为“阿帕奇”直升机配有“L专家系统”，可对直升机中的辅助电器装置系统、供油系统、电子系统、火控系统等进行故障诊断，使“阿帕奇”直升机具有了较高的智能管理功能。

“阿帕奇”直升机于1975年首飞，1984年首先装备美国第一骑兵师。在美国乃至世界，第一骑兵师都是非常著名的一支部队，这支部队自1855年创建以来，屡建功勋。而“阿帕奇”直升机首先装备该部队，可以看出“阿帕奇”直升机受到多大的重视。当然，日后的表现证明“阿帕奇”直升机确实值得这种重视，因为它的表现十分出色。

图1-75　AH-64“阿帕奇”　攻击直升机

1991年1月6日14时，美国101空中突击师接到施瓦茨科普夫总司令的命令：组织一支“诺曼底特遣队”，在进攻前摧毁伊拉克军队的两座雷达站。101空中突击师立即组成了一支特遣队，分为红、白两个战斗组，配有14架飞机支援，其中就有9架AH-64“阿帕奇”攻击直升机（见图1-75）。这支特遣队在17日0时56分乘机飞向目标。为了不让敌军早早发现，在飞行中，不准使用无线电设备，并关闭航灯。AH-64“阿帕奇”攻击直升机驾驶员用前视红外夜视系统控制飞行，副驾驶员和射手使用航空夜视系统和红外目标捕捉敌方目标。当飞机接近目标后，领头的AH-64“阿帕奇”攻击直升机向目标中心射出密码激光束，用激光定位跟踪系统锁定目标。

此时，特遣队其他直升机都在距伊军雷达站6公里以外的地方停在空中。比计划时间提前大约10秒钟，两组飞机都进入了攻击区。领头的AH-64“阿帕奇”攻击直升机发出命令：10秒钟后发射。各飞机前视红外夜视系统的荧光屏上开始闪烁“发射”字样。10秒转瞬即逝，所有的AH-64“阿帕奇”攻击直升机同时向伊军雷达站发射导弹，总共向每座雷达站发射了32枚“海尔法”导弹，仅仅4分钟，伊军的雷达站就被彻底摧毁了，而AH-64“阿帕奇”攻击直升机根本就没有遭到伊军的任何反击。由于伊军的雷达系统被摧毁，伊军失去了“眼睛”，成为一群“没头苍蝇”。所以22分钟以后，多国部队的100多架飞机沿着“诺曼底特遣队”开辟的空中走廊向伊军目标飞去，开始了“沙漠风暴”行动。在整个海湾战争中，AH-64“阿帕奇”攻击直升机都表现良好，得到了广泛赞誉。

谁知短短几年后，在1999年北约轰炸南联盟的行动中，AH-64“阿帕奇”攻击直升机却开始大受冷落。事情的起因是这样的，在科索沃开战10天后，北约派出24架AH-64“阿帕奇”攻击直升机及2000名士兵到阿尔巴尼亚，以便对南联盟塞尔维亚军队的坦克进行攻击。为了保护这些直升机安全通过复杂的边境地区，北约动用了18个多重火箭发射系统以及导弹系统给予支援。但对是否使用AH-64“阿帕奇”攻击直升机这个问题在美军参谋长联席会议上是有分歧的。北约盟军司令要求将AH-64“阿帕奇”攻击直升机授入使用，而五角大楼一直没有授权使用该型直升机。因为，在此前进行的夜间训练时，两架AH-64“阿帕奇”攻击直升机发生坠毁，还损失了一个两人机组。有秘密报告说，1999年5月初在阿尔巴尼亚坠毁的AH-64“阿帕奇”攻击直升机可能是被南斯拉夫防空部队击落的。据目击者称：当时AH-64“阿帕奇”攻击直升机在空中发生爆炸，变成一团火球而坠毁。1999年5月上旬，美国总统克林顿说，A-10轰炸机比AH-64“阿帕奇”攻击直升机更安全。从此，该直升机就更受冷落，在正规战斗中就没它的份儿了。

由此可以看出，现代战争中或未来战场上，“消灭敌人，保存自己”是最高准则。随着科学技术的发展和高新装备的投入，在战争中，少伤亡人，甚至不伤亡人的要求日益增强[92]。所以，无人作战武器越来越受欢迎。由于在现代战争中特别强调空中打击和掌握制空权，所以无人飞行器，也就是空中机器人将会大行其道，扮演越来越重要的角色。

故事三：

相信很多人都知道关公“刮骨疗毒”的故事（见图1-76）。我国三国时期，蜀国大将关羽在打仗中臂膀受了严重箭伤，引得三军震动。当时关公本是臂疼，无可消遣，正与马良弈棋，闻有医者华佗已至，即行召入。礼毕，赐坐，茶罢，华佗请关公袒衣视之[93]。关公袒下衣袍，伸臂令华佗看视。华佗仔细诊视了一番说道：“此乃弩箭所伤，中有乌头之药，直透入骨；若不早治，此臂无用矣。”关公问道：“用何物治之？”华佗回答：“某自有治法，但恐君侯惧耳。”关公笑着说道：“吾视死如归，有何惧哉？”华佗接着说道：“当于静处立一标柱，上钉大环，请君侯将臂穿于环中，以绳系之，然后以被蒙其首。吾用尖刀割开皮肉，直至于骨，刮去骨上箭毒，用药敷之，以线缝其口，方可无事。”关公笑答：“如此，容易！何用柱环？”于是令部下设酒席相待。关公饮酒数杯以后，一面仍与马良弈棋，一面伸臂令华佗治疗。华佗取尖刀在手，令一小校捧一大盆于臂下接血。华佗说道：“某便下手，君侯勿惊。”关公答称：“任汝医治，吾岂比世间俗子，惧痛者耶！”于是，华佗便下刀施治，割开皮肉，直至于骨，发现骨上已青，华佗用刀仔细刮骨，将骨上染毒部分尽行去除，整个刮骨过程悉悉有声。帐上帐下见者，皆掩面失色。而关公照样饮酒食肉，谈笑弈棋，全无痛苦之色。须臾，血流盈盆。这时华佗已刮尽其毒，敷上伤药，以线缝合创口。关公大笑而起，对众将说道：“此臂伸舒如故，并无痛矣。先生真神医也！”华佗赞叹回答：“某为医一生，未尝见此。君侯真天神也！”后人有诗评论说：“治病须分内外科，世间妙艺苦无多。神威罕及惟关将，圣手能医说华佗。”

过去，人们赞叹像关公一样神勇无双的好汉，也赞叹像华佗一样妙手回春的神医。而现代的人们，则开始研发医疗机器人救死扶伤，造福人类。著名的手术机器人“达芬奇”（见图1-77）就是这样的医疗神器，它凭借高精密操作、高辅助能力已成为世界一流的手术机器人。

图1-76　关羽刮骨疗毒

图1-77　“达芬奇”手术机器人(www.xing528.com)

故事四：

潜艇隐蔽性好，突袭能力强，可用来攻击敌方各种水面舰船和陆上目标，还可以执行布雷、侦察和运送特遣小分队等任务，深受军方欢迎，在第一次世界大战和第二次世界大战期间都曾被参战各方广泛使用。

1915年10月正是第一次世界大战打得如火如荼的时候，一天，英国海岸观察哨发现一艘德国潜艇浮在水面、顺风顺流向岸边移动。因为英德是交战国，所以指挥部立即派了一艘全副武装的巡逻艇迎头赶去。眼看两艇的距离一点点逼近，可是德国潜艇一点动静都没有，甲板上也不见任何人影，景象非常令人奇怪。终于两艇靠拢了，英军士兵登上潜艇甲板，大胆打开舱口，进入舱里一看，令人大吃一惊，艇内所有德军官兵都在自己的战位上面带微笑死去了。后来根据该潜艇的航海日记并经专家分析，终于明白其中的奥秘。原来这艘潜艇曾受到过英舰攻击，于是就潜至北海海底进行躲避，艇长命令值班水手向舱内补充氧气以便让大家借机休息一下。不料艇内发生了氧化亚氮气体泄漏事故，这种气体又叫笑气，先是使人精神异常兴奋，笑声不止，而后会使人疲劳昏睡，直到死亡。该潜艇因氧化亚氮气体泄漏导致全员死亡，直至两个月后，由于密封舱逐渐漏气，潜艇自动浮出水面，这才引起英军注意，从而揭开这一神秘事件的帷幕。

潜艇技术发展到了今天，再也不会出现这样的事故。但现代的潜艇越来越多地需要接近敌人海岸线的浅水水域作战，容易被发现，处境更艰难。另外，现代探测技术日益发展，潜艇要想在高精尖探测设备眼皮底下进行隐蔽就更加困难，也更加危险。于是就迫切需要发展无人潜艇，也就是大力发展水下机器人。

图1-78　机器金枪鱼

为了使水下机器人的功能更强、性能更好，有人想到了以水中“游泳健将”金枪鱼来作为模拟和参考的对象。美国麻省理工学院研制出一条名叫“查理”的机器金枪鱼（见图1-78），长1.32 m，由2 843个零件组成[94]。人们可通过线缆控制机器金枪鱼，使它摆动躯体和尾巴，像真鱼一样灵活游动，游速可达7.2 km/h。如果仿照机器金枪鱼设计无人潜艇，可以在海下连续工作数个月，相比目前的有人潜艇只能在海下连续工作几周，这样就能够大大提高潜艇的作战能力。

目前，国外某科研机构正在设计制造一种完全“自主”行动的机器金枪鱼，依靠其搭载的传感器、控制器以及其他辅助装置，该机器金枪鱼已经初步实现自主控制行动，自动完成任务。等这种自主型机器金枪鱼技术完全成熟之后，就可以派它到敌人海岸线附近去侦察，而不容易被敌发现，因为它模仿的金枪鱼动作与姿态惟妙惟肖、几可乱真。

麻省理工学院还研究了一种机器梭鱼，其性能相当优异。实际上，人们研制机器金枪鱼和机器梭鱼的目的在于想弄清为什么鱼在水里能够游得那么快。从理论上分析，鱼没有能够使它们游得那么快的肌肉力量。人们研制的机器梭鱼，其骨架是一个螺旋形的玻璃纤维弹簧，这使得机器梭鱼的身体又强壮又灵活。另外，该机器梭鱼的锥形鼻子也是用玻璃纤维做的，里面装有无线电设备，由它发射和接收无线电信号，控制身上的电机转动。电机拉动合金钨丝，合金钨丝与沿着脊柱的齿条一起带动身体两边的尾鳍运动，就使得机器梭鱼游动起来。机器梭鱼的研究成果对美国海军设计更高效能的无人舰艇颇有助益。

后来，人们又考虑到，仿照鱼儿制造无人潜艇，不能让它拖着电缆去潜航，需要解决的实际问题有很多，比如需要根据任务要求，自动感知环境、确定方位、规划行动、产生控制信号、进行定深或不定深潜航，这都要依靠机器人的自主导航和控制系统来实现。还有的就是，它必须有自动提供动力的能量系统，而且这一系统应该能够连续长时间工作，什么时候该停，什么时候该运行，都是自动控制实现的，既要可靠，还要有一定的效率。

日本在1996年制造出来的“R-1机器人”就具有这样的“本领”。它是一种自主型水下机器人，是为了探测海洋资源而研制的。“R-1机器人”能够在400 m深度进行潜航，连续潜航4个小时就可航行20 km，当然它的最大连续潜航距离可达上百公里，能够连续24小时在水下潜行。

自主型水下潜行机器人，不带拖缆，所以行动不受约束，行动作业的场合大大增加。它比有人潜艇的优点在于不用对人的安全和舒适加以考虑，所以潜艇可以做得小巧而简捷，也不必要求一切都面面俱到，且万无一失。军用水下机器人最大的好处就是如果出了故障，又没有返航进行修理的可能，那让它自动毁掉就行了。

通过以上几个故事，我们可以清晰地看到仿生机器人在军事领域有着至关重要的作用。以往仿生机器人凭借体积小、功能强、适应性好、隐蔽性高的特点被广泛应用在军事侦察和不对称作战中。随着科技的进步，仿生机器人逐渐地在各行各业中应用开来。

美国波士顿动力公司为美军开发的“大狗”机器人（如图1-79所示）项目于2009年前后正式公开，其开发目标是为美军山地作战部队提供一种能够跟随士兵深入战场的多用途运载工具，要求它可以搭载170 kg的物资通过各种崎岖地形。

波士顿动力公司打造的仿生机器人PETMAN（如图1-80所示）正在接受各项性能检测，在其通过实战演习的评测之后将在美国军队服役，为美军测试各种防护服装和军事设备。

图1-79　波士顿动力公司“大狗”机器人

图1-80　波士顿动力公司PETMAN机器人