《机器人技术论文军用机器人的发展及其应用.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机器人技术论文军用机器人的发展及其应用.doc（6页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、 军用机器人的发展及其应用 摘要：随着人的价值及其社会影响得到更多的关注，人员伤亡在现代战争中所占的代价比越来越高，所以现代化战争必定走向一个趋势，人实体参与战争的机会越来越少，而蓬勃发展的机器人在战争将中发挥更多的作用。各个国家都很注重现代军事机器人的研究，降低战争中人员伤亡代价。即使现在社会背景下发生大型战争的几率越来越小，但世界各国仍然对军事机器人在不遗余力的研究地研究，重点介绍军用机器人在不同使用环境下的分类及应用特点，以及军用机器人在现代军事中的作用。关键词：机器人；军用机器人；智能化1、军用机器人的发展背景 1.1现代机器人的发展 现代机器人是利用先进人工智能技术开发出的能够在无人
2、操作情况下完成智能化任务的设备。例如,无人驾驶战车、无人飞行器、无人潜航器和太空遥控作业机器人等。 机器人出现于20世纪60年代后期,根据功能,至今已发展到第4代。第1代为固定程序和可编程序机器人,主要用于搬运、点焊等繁重的重复性劳动。第2代是具有感知外界信息能力的机器人,它们已具有视觉、触觉、听觉等传感功能,能进行产品装配、电弧焊等这类比较复杂的加工作业。第3代机器人,通常称为“智能机器人”,已具有一定人的智能,它们能按环境的变化或按人的指令进行学习、推理、决策、规划等工作;从80年代中后期至目前,该代机器人已进入特定领域专用机器人的高级发展阶段。第4代为具有人类感情、能思维的机器人,目前正
3、处在发展之中。本文所研究的现代机器人主要是指第3代军用机器人。1.2军用机器人发展背景 随着科学技术的发展,以及现代战争的需求,军用机器人已经成为机器人发展的一个重要方向。军用机器人是一种用于军事目的的具有某些拟人功能的机械电子装置。它可以是一个武器系统,如机器人坦克,也可以是武器系统装备上的一个系统或装置,如军用飞机的“副驾驶员”。美国是世界上研究军用机器人最重要的国家,它起步早、技术先进、规模大、获得的成果多。美国军方列入研究的各类军用机器人有100多种,有的已投入实际使用。美国国防部甚至宣布,即将组建机器人军队,并计划在陆军建立一个机器人连。军用机器人形态各异,从外形上看也许根本就没个“
4、人样”。但是它们有一个共同的特征:具有部分拟人的功能。从用途上军用机器人可以极大地改善作战士兵的作战条件,提高了作战效率,因此,军用机器人技术受到各国军政要人的高度重视。2、军用机器人的技术特点 作为一个完整的军用机器人车辆系统，它的功能组件或子系统很多，涉及的技术领域相当广泛。对于一般的军用机器人车辆，子系统主要有：（1）推进系统。包括动力装置、行动机构和地面导航系统等。目前各国都很重视研究重量轻、扭矩大而且操作灵活的电动推进系统。行动机构大多是轮式或履带式，也有步行式机器人系统，新研制的车型以轮式居多。（2）传感器。它相当于人的五官，负责采集所需要的环境信息，关键技术是视沉成像传感器，如高
5、分辨率立体电视摄像机，热像仪和毫米波雷达等。车载传感器还有距离传感器、声学接近感传感器、温度传感器、惯性基准传感器、三防侦察传感器和报警器等。（3）信息处理/控制系统。该系统以高速计算机为中心，主要用于提取关键信息，对所得图像进行识别和判断，建立机器人任务模型，用指令信号对被控变量进行控制，使车辆完成一定的动作和特定任务。（4）通信系统。主要完成机器人车辆状态和动作与控制台之间的信息传递，使操作手监控机器人车辆，实施遥控。（5）执行/输出机构。用于精确地完成某种类型的动作及特定任务，如操作臂，各种武器系统，各种特定任务组件等。如PROWLER机器人车的桅杆式侦察系统实施远距离侦察，作战平台上安
6、装导弹系统进行反坦克作战，完成瞄准射击等动作。（6）其他。如防护系统和特种武器系统。根据车辆任务需要，目前可供选择的武器系统有7.62mm机枪等轻武器，有反坦克导弹等重型武器。3、军用机器人的分类3.1 地面军用机器人 地面机器人主要是指智能或遥控的轮式和履带式车辆.地面军用机器人又可分为自主车辆和半自主车辆。自主车辆依靠自身的智能自主导航,躲避障碍物,独立完成各种战斗任务;半自主车辆可在人的监视下自主行使,在遇到困难时操作人员可以进行遥控干预。3.2 无人机 被称为空中机器人的无人机是军用机器人中发展最快的家族，从1913年第一台自动驾驶仪问世以来，无人机的基本类型已达到300多种，目前在世
7、界市场上销售的无人机有40多种。美国几乎参加了世界上所有重要的战争。由于它的科学技术先进，国力较强，因而80多年来，世界无人机的发展基本上是以美国为主线向前推进的。美国是研究无人机最早的国家之一，今天无论从技术水平还是无人机的种类和数量来看，美国均居世界首位。综观无人机发展的历史，可以说现代战争是无人机发展的动力，高新技术的发展是它不断进步的基础。3.3 水下机器人 水下机器人分为有人机器人和无人机器人两大类：其中有人潜水器机动灵活，便于处理复杂的问题，担任的生命可能会有危险，而且价格昂贵。 无人潜水器就是人们所说的水下机器人，它适于长时间、大范围的考察任务。随着人对海洋进一步地开发，21世纪
8、它们必将会有更广泛的应用。按照无人潜水器与水面支持设备（母船或平台）间联系方式的不同，水下机器人可以分为两大类：一种是有缆水下机器人，习惯上把它称做遥控潜水器，简称ROV；另一种是无缆水下机器人，潜水器习惯上把它称做自治潜水器，简称AUV。3.4 空间机器人 空间机器人是一种低价位的轻型遥控机器人，可在行星的大气环境中导航及飞行。为此，它必须克服许多困难，例如它要能在一个不断变化的三维环境中运动并自主导航；几乎不能够停留；必须能实时确定它在空间的位置及状态；要能对它的垂直运动进行控制；要为它的星际飞行预测及规划路径。4、军用机器人的应用 从理论上讲，机器人既然是一种仿人功能的自动机，那么，只要
9、人能干的工作，机器人就都可以取而代之。然而，由于受目前科技水平的限制，迄今不论那一代机器人，其智能水平、反应能力和动作的灵活性都还远远赶不上自然人。因此，机器人在军事领城的大规模应用尚需一个过程。目前，国外考虑最多的应用领域有：4.1 用于直接遂行战斗任务用机器人代替一线作战的士兵，以降低人员伤亡和流血是目前俄、美等国研制机器人时最受重视的课题。正在研制的这类机有：（1） 固定防御机器人；（2）奥戴提克斯I型步行机器人；（3）阿尔威反坦克机器人；（4）榴炮机器人；（5）飞行助手机器人；（6）海军战略家机器人；4.2 用于侦察和观察 侦察历来是最勇敢者的行业，其危险系数要高于其他军事行动。机器人
10、作为从事危险工作最理想的代理人，当然是最合适的人选。目前正在研制的这类机器人有：（1）战术侦察机器人；（2）三防侦察机器人； （3）地面观察员目标指示员机器人；4.3 用于工程保障 繁重的构筑工事任务，艰巨的修路、架桥，危险的排雷、布雷，常使工程兵不堪重负。而这些工作，对于机器人来说，最能发挥它们的“素质”优势。研制中的这类机器人有：（1）多用途机械手；（2）布雷机器人；（3）排雷机器人；（4）海卡尔思飞雷机器人；（5）烟幕机器人；（6）便携式欺骗系统机器人；4.4 用于指挥、控制 人工智能技术的发展，为研制“能参善谋”的机器人创造了条件。研制中的这类机器人有“参谋机器人”、战场态势分析机器人
11、”、“战斗计划执行情况分析机器人”等。这类机器人，一般都装有较发达的“大脑”高级计算机和思想库。它们精通参谋业务，通晓司令部工作程序，有较高的分析问题的能力，能快速处理指挥中的各种情报信息，并通过显示器告诉指挥员，供其定下决心之用。4.5 用于后勤保障 后勤保障是机器人较早运用的领域之一。目前，这类机器人有：“车辆抢救机器人”、“战斗搬运依机器人”、“自动加油机器人”、“医疗助手机器人”等，主要在泥泞、沾染等恶劣条件下遂行运输、装卸、加油、抢修技术装备、抢救伤病人员等后勤保障任务。4.6 用于军事科研和教学 机器人充当科研助手，进行模拟教学已有较长历史，并做出过卓越贡献。人类最早采集的月球土壤
12、标本，太空回收的卫星都是机器人完成的。如今，用于这方面的机器人较多，典型的有“宇宙探测机器人”、“宇宙飞船机械臂”、“放射性环境工作机器人”、“模拟教学机器人”、“射击训练机器人”等。5、军用机器人发展前景5.1 采用先进的人工智能技术，发展更高级的智能机器人。 国外科学家认为，未来军用机器人的发展，趋向于采用第五代计算机，突破模式识别关，即利用计算机或其它装置对战场上物体、环境，语言、字符等信息模式进行自动识别，使之不仅能一目了然地认清目标的性质、目标之间的相互关系、目标地理上的精确位置，还能使人和机器人之间进行语言交流。通过发展各种专家系统、软件程序，使机器人获得更高的智力，即分析、判断和
13、决策能力，使之更加适应战场情况复杂多变的需要。5.2 采用更先进的传感器，提高机器人对环境的感测能力和灵活反应能力 目前，大多数机器人只装有内部传感器，因此，对外部情况的感觉能力不高，反应比较迟钝。今后，军用机器人将重点发展外部传感器系统，如采用先进的光感受器、化学感受器、触觉感受器、听觉传感器等，使机器人能够做到“想”、“看”、“听”、“摸”、“写”等，并能感觉到发生在它周围的事情和可能存在的危险，拿出避免的办法，以提高机器人的快速反应能力。5.3 以柔性结构逐步替代刚性结构的工作系统，以提高机器人的战场灵活度 目前，机器人的操作系统都是钢质的机械装置，远不及人的肢体灵活自如。近来，国外一些
14、科学家正在开展对人体的肌肉和韧带等软组织的研究，希望能找到一种类似的柔性物质，替代机器人身上的刚性物质，以提高机器人的肢体的灵活性。估计到本世纪末这种研究会取得一些突破性进展。5.4 加强基础机器人的研究，实现机器人生产的标准化和，软件系统的模块化，为组建机器人军队创造条件 目前，国外一些科学家正在对研制中的各类机器人进行比较研究，综合选优，使一种机器人具有多种功能、多种用途，以减少专用机器人数量，提高基础机器人的质量，并使各构成部分标准化、通用化、模块化6、结束语总之，随着机器人研究的不断深入、一种高智能、多功能、反应快、灵活性好、效率高的机器人群体，将逐步接管某些军人的战斗岗位。机器人成建
15、制、有组织地走上战斗第一线已不是什么神话，尸横遍野、血流成河的战斗恐怖景象很可能随着机器人兵团的出现而成为历史。机器人大规模走上战争舞台，将带来军事科学的真正革命。参考文献：1李穗平;军用机器人的发展及其应用J.电子工程师,2007,(05):64-66.2陈旭武;国外地面军用机器人的研制现状J.黄石理工学院学报，2006，（03）：8082.3盈余帆.美军机器人战车J.器,2004(6):16-20.4王海彬,黄永生,姚丹霖.国外地面军用机器人系统综述J.汽车应用，2005（11）：1820.5仲崇慧,贾喜花.国外地面无人作战平台军用机器人发展概况综述J.机器人技术与用,2005(3):18-24.6王永寿.美国军用机器人的现状与开发动向J.飞航导弹,2003(2):11-15.7刘进长.保安机器人J.机器人技术与应用,1995(1):24-25.
