美國“陸軍技術(shù)”網(wǎng)站2014年3月13日發(fā)表了貝勒奈西 貝克的文章介紹了排爆機(jī)器人的發(fā)展歷史以及最新研究進(jìn)展。作者在文章詳細(xì)介紹了“彎刀”機(jī)器人、“背包機(jī)器人”以及機(jī)器人“莎莉”的性能，并在文章最后簡單預(yù)測了排爆機(jī)器人的發(fā)展趨勢。

　　20世紀(jì)70年代，原先用于民防組織的遠(yuǎn)程操作排爆機(jī)器人開始加入軍隊(duì)服役，在非對(duì)稱戰(zhàn)爭中支持軍方的行動(dòng)，至今已經(jīng)拯救了無數(shù)人的生命。隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在的排爆機(jī)器人速度更快,機(jī)動(dòng)性能更好，其靈巧性已經(jīng)能夠與爆炸物處理技術(shù)人員的親手操作相媲美。

　　對(duì)于爆炸物處理機(jī)器人的工作描述相當(dāng)簡單，也就是使爆炸物失去效用或者安全引爆裝藥，與此同時(shí)，操作人員與其保持一個(gè)安全的距離。1972年，第一臺(tái)“手推車”(Wheelbarrow)機(jī)器人問世，直到今天其后裔仍然在軍隊(duì)服役，同時(shí)，工程師和研究人員也在不斷升級(jí)排爆機(jī)器人，以應(yīng)對(duì)不斷變化的挑戰(zhàn)。最新的排爆機(jī)器人展示了令人驚訝的多功能性、靈活性和多樣性，它們能夠支持排爆技術(shù)人員比以往更加安全、高效地實(shí)現(xiàn)自己的目標(biāo)。

　　“彎刀”（CUTLASS）機(jī)器人

　　諾斯羅普?格魯門公司不但將“手推車”機(jī)器人帶入了21世紀(jì)，而且在2012年9月通過其英國子公司RemotecUK為英國武裝部隊(duì)設(shè)計(jì)了一款新型機(jī)器人。這款機(jī)器人被稱為“彎刀”，這是一種速度較快、易操縱的輪式機(jī)器人，能夠單獨(dú)勝任評(píng)估威脅以及處理爆炸物的任務(wù)。

　　“‘彎刀’機(jī)器人可以取代兩臺(tái)傳統(tǒng)的機(jī)器人，因?yàn)樗闪撕芏嗟哪芰Γ?amp;rdquo;諾斯羅普?格魯門公司信息系統(tǒng)歐洲事務(wù)總經(jīng)理丹尼?米利根（DannyMilligan）解釋說，“它可以深入爆炸物現(xiàn)場，“注視”著爆炸物并選擇適當(dāng)?shù)墓ぞ邅硖幚砣魏伪话l(fā)現(xiàn)的爆炸物。”

　　相比之下，傳統(tǒng)的排爆處理往往需要一臺(tái)機(jī)器人使用攝像頭捕獲現(xiàn)場狀況，另一臺(tái)機(jī)器人使用工具來處理它，或者是一個(gè)機(jī)器人捕獲關(guān)于爆炸裝置的信號(hào)后，返回到操作人員處，更換工具后再返回排爆。“彎刀”機(jī)器人配備車載傳感器和攝像頭，操作人員使用這些設(shè)備來評(píng)估威脅，并在其移動(dòng)過程中從大量的車載工具包中選擇合適的工具來完成任務(wù)。操作人員利用“彎刀”機(jī)器人的攝像頭所反饋的信息，通過一個(gè)指揮和控制裝置在一段距離之外來操控機(jī)器人，例如，在車輛的后面。

　　“傳統(tǒng)的機(jī)器人部署時(shí)，操作人員需要直接觀察機(jī)器人，”米利根說，“但是使用‘彎刀’機(jī)器人時(shí)，你可以在一段距離之外或者障蔽物之后操控它。”

　　然而，操縱這樣一個(gè)先進(jìn)的機(jī)器人并不容易。要想使機(jī)械手臂發(fā)揮最大的靈活性，其操控系統(tǒng)一定會(huì)非常復(fù)雜。但國際版“彎刀”機(jī)器人卻已經(jīng)顯著簡化了操控系統(tǒng)。

　　“我們已經(jīng)證明操作人員使用目鏡和一個(gè)操縱柄就可以有效地控制機(jī)器人，目鏡實(shí)際上就是一個(gè)iPad。”米利根補(bǔ)充說。

　　“彎刀”機(jī)器人仍在不斷改進(jìn)，以迎接新的挑戰(zhàn)。最近，諾斯羅普?格魯門公司已經(jīng)為“彎刀”機(jī)器人開發(fā)出一種新的附加裝置，旨在應(yīng)對(duì)一種與爆炸物定位有關(guān)的特定威脅，但具體細(xì)節(jié)目前沒有透露。

　　安全與防務(wù)展的與會(huì)者可能已經(jīng)在展會(huì)上看到了諾斯羅普?格魯門公司生產(chǎn)的“龍蝦”（Lobster）機(jī)器人，這是該公司迄今為止最靈巧的機(jī)器人，它配備了雙機(jī)械手，這些機(jī)械手如此靈巧，即使一個(gè)人俯臥在地上，它們也可以從其口袋中取出物品。雖然諾斯羅普?格魯門公司大多數(shù)的研發(fā)工作都是該公司獨(dú)立完成的，但是“龍蝦”機(jī)器人卻是與其他公司協(xié)作的產(chǎn)物。

　　“我們已經(jīng)與應(yīng)用思維公司（AppliedMinds）合資研發(fā)‘龍蝦機(jī)器人，應(yīng)用思維公司總部位于洛杉磯，該公司與諾斯羅普?格魯門公司有著長期的合作關(guān)系。他們的一些研究項(xiàng)目有助于我們實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。”米利根說。

　　iRobot公司生產(chǎn)的全任務(wù)排爆機(jī)器人

　　如果說“彎刀”機(jī)器人是為了專門滿足英國軍方的要求而開發(fā)，那么iRobot公司引以自豪的則是能夠?yàn)樗腥蝿?wù)提供一系列無人排爆解決方案。

　　iRobot公司機(jī)器人產(chǎn)品總監(jiān)馬克?貝朗格（MarkBelanger）解釋說：“我們最小的機(jī)器人產(chǎn)品名為“第一眼”（FirstLook），這款機(jī)器人重約5磅，適合放在背包中攜帶，主要從事下車排爆行動(dòng)；最大的機(jī)器人產(chǎn)品是“710型勇士”（710Warrior），重500磅，適合處理車載簡易爆炸裝置、隱藏在基礎(chǔ)設(shè)施中的或者更大的炸彈。”

　　但到目前為止，iRobot公司最受歡迎的機(jī)器人產(chǎn)品是60磅重的“背包機(jī)器人”（PackBot），“背包機(jī)器人”自2001年開始部署，并且基于客戶反饋不斷改進(jìn)，以應(yīng)對(duì)不斷發(fā)展的威脅。

　　“這是一種多用途機(jī)器人，”貝朗格說，“它配備的三自由度（三個(gè)關(guān)節(jié)）機(jī)械臂使其能夠在廣泛的范圍內(nèi)抓取物品，這些是其他機(jī)器人不可能做到的。它可以進(jìn)入密閉空間，能夠集成各種化、生、放、核傳感器，還可以進(jìn)入已經(jīng)壓低的飛機(jī)通道并且到達(dá)前方的機(jī)艙。”

　　它的多功能性使其廣受部署在伊拉克和阿富汗的美軍和國際聯(lián)軍的歡迎，其受歡迎程度甚至已經(jīng)引起了美國戰(zhàn)后設(shè)置執(zhí)法部門的關(guān)注。至今“背包機(jī)器人”已經(jīng)生產(chǎn)了大約6,000臺(tái)，其中美軍列裝了大約4500臺(tái)，其余1500臺(tái)列裝了美國的35個(gè)盟國或者伙伴國，其范圍遍及歐洲、中東地區(qū)和亞太地區(qū)。

　　“‘背包機(jī)器人’正在全球部署，它能夠適應(yīng)各種各樣的環(huán)境，美軍主要將其部署在伊拉克和阿富汗的沙漠環(huán)境中，”貝朗格說，“它既能夠適應(yīng)高熱和高濕以及太平洋地區(qū)不同的環(huán)境，又能夠適應(yīng)中東地區(qū)的高溫和沙塵以及歐洲的不同氣候。”

　　iRobot公司生產(chǎn)的爆炸物處理機(jī)器人的控制方式隨著平臺(tái)的尺寸和性能的變化而變化。較大的“背包機(jī)器人”和“710型勇士”機(jī)器人使用一臺(tái)基于筆記本電腦的控制器，而“第一眼”機(jī)器人使用一種集成屏幕的、直觀的輕量級(jí)2磅重的手動(dòng)控制器，并且不需要培訓(xùn)。

　　“對(duì)于30磅重的310型小型無人地面車輛（SmallUnmannedGroundVehicle，SUGV），我們已經(jīng)銷售了超過1000臺(tái)，我們?yōu)檫@款機(jī)器人集成了Xbox控制器與仰視顯示器，”貝朗格解釋說，“我們想給予我們的客戶和操作人員更加直觀的感受，確保我們的產(chǎn)品易于使用，并且外觀和感受類似于他們?cè)谄矫裆钪惺煜さ氖挛铩?amp;rdquo;

　　在技術(shù)走向方面，貝朗格說，從伊拉克到阿富汗，機(jī)器人已經(jīng)變得更小、更輕，能夠在有限的基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)支持模塊化的排爆任務(wù)。例如，“第一眼”機(jī)器人，最初被設(shè)計(jì)成一臺(tái)偵察機(jī)器人，現(xiàn)在它已經(jīng)配備了輕巧的機(jī)械臂和熱成像相機(jī)來處理爆炸物威脅。在目前的后阿富汗時(shí)代，需要較大型的機(jī)器人來處理車載簡易爆炸裝置和其他你可以在城市場景中遇到的威脅。

　　“在伊拉克和阿富汗，軍方進(jìn)行了大量的就地引爆來清除簡易爆炸裝置的威脅，”貝朗格解釋說，“在市區(qū)的平民中間，要做到這一點(diǎn)并不容易，你需要一個(gè)機(jī)器人來承擔(dān)威脅，并確保不會(huì)傷及無辜。”

　　“背包機(jī)器人”也被升級(jí)應(yīng)用于爆炸物處理之外的領(lǐng)域，iRobot公司最近曾為背包機(jī)器人集成了化學(xué)、生物、放射性和核傳感器。

　　“我們的研究領(lǐng)域之一就是讓我們的機(jī)器人具備更多的功能，因此，當(dāng)它們不是隨同排爆小組進(jìn)行部署時(shí)，它們也可以使用核、生、化以及其他傳感器完成排爆以外的任務(wù)，”貝朗格總結(jié)道。

　　機(jī)器人“莎莉”（RoboSally）

　　雖然諾斯羅普?格魯門公司和iRobot公司的大多數(shù)研發(fā)工作都是在公司內(nèi)部獨(dú)立完成，但是它們也偶爾與學(xué)術(shù)和研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行協(xié)作。與學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)協(xié)作開發(fā)先進(jìn)技術(shù)更重要的原因是吸引軍方的眼球。位于馬里蘭州勞雷爾市的約翰斯?霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室（AppliedPhysicsLaboratory，APL)的研究人員為被截肢人員研發(fā)的高度靈巧的義肢現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用于排爆機(jī)器人，人們親切稱呼這臺(tái)機(jī)器人為“莎莉”。

　　“我們通過國防高級(jí)研究計(jì)劃局資助的‘完美義肢’(RevolutionizingProsthetics，RP）項(xiàng)目參與了高度靈巧的機(jī)器人肢體研發(fā)工作，這些機(jī)器人肢體可以模仿一切人的肢體動(dòng)作。”應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室探測研究與發(fā)展部門首席工程師邁克爾?麥克洛克林（MichaelMcLoughlin）說，“‘完美義肢’項(xiàng)目中的義肢研發(fā)工作完成后，我們開始思考還有什么領(lǐng)域有可能利用這些技術(shù)。排爆機(jī)器人顯然是一個(gè)可以應(yīng)用這一技術(shù)的項(xiàng)目，因?yàn)槲覀冊(cè)?jīng)參與了很多義肢解決方案的制定，這些士兵都是被簡易爆炸裝置所炸傷的。”所以應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室的研究人員參與了美國海軍的“先進(jìn)排爆機(jī)器人系統(tǒng)”（AdvancedEODRoboticSystem，AEODRS）計(jì)劃并設(shè)計(jì)制造了機(jī)器人“莎莉”，這是一個(gè)模仿人形的軀干配備了“完美義肢”項(xiàng)目生產(chǎn)的義肢，旨在驗(yàn)證高度靈巧義肢的排爆機(jī)器人。

　　“完美義肢”項(xiàng)目設(shè)計(jì)的義肢旨在由截肢人員或者脊髓損傷人員單靠思想來操控。對(duì)于爆炸物處理人員來說，應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室制定了一種遙控操作方案，通過配備了傳感器的手套確保機(jī)器人“莎莉”的手臂能夠模仿操作人員的抓取動(dòng)作。

　　“我們還利用了稱之為半自動(dòng)控制的計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)，以幫助減輕操作人員的負(fù)擔(dān)，”麥克洛克林解釋說，“如果機(jī)器人想要抓取一個(gè)物體，它可以首先識(shí)別這個(gè)物體，然后機(jī)械臂調(diào)動(dòng)其自身的內(nèi)部能力和嵌入式傳感器，最后緊緊抓住目標(biāo)物，同時(shí)保持合適的壓力不使其滑落。”

　　傳統(tǒng)的爆炸物處理機(jī)器人只有一個(gè)自由度（一個(gè)關(guān)節(jié)），并且僅配備了一個(gè)可以打開、關(guān)閉和旋轉(zhuǎn)的簡單鉗形裝置，而機(jī)器人“莎莉”有五個(gè)手指，并且可以獨(dú)立地進(jìn)行控制。其腕部具有三個(gè)自由度（三個(gè)關(guān)節(jié)），所以它不但能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，而且還可以彎曲以及延伸手腕的偏移，使其看起來更像人類的手腕，其能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前已經(jīng)部署的所有排爆機(jī)器人平臺(tái)。

　　應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室將繼續(xù)致力于“先進(jìn)排爆機(jī)器人系統(tǒng)”項(xiàng)目，基于“完美義肢”項(xiàng)目設(shè)計(jì)的義肢，集成更先進(jìn)的機(jī)械手到一個(gè)更小的非人形平臺(tái)。

　　“對(duì)于排爆系統(tǒng)，通常你希望其更堅(jiān)固，能抓取更重的重量，但是機(jī)械臂的靈敏度同樣重要，”麥克洛克林說，“我想今后你會(huì)看到與機(jī)器人“莎莉”具有相同的功能，但外形不同的機(jī)器人，因?yàn)樗m應(yīng)軍事環(huán)境。”