1、机器人在军事上的应用作者：刘雪静 学号：2012302590119 院系：遥感科学与技术【摘要】我们知道工业机器人是当今最热门的技术,甚至在一些国家中,把应用机器人看作是新技术革命的标志。而随着科学水平的发展，现代战争已不在像以往那样对士兵依赖性较高，并且现代战争武器威力越来越大，战争越来越残酷。为了保护士兵的生命，无人作战系统的应用越来越广泛，各种类型的军用机器人大量涌现。美国发表的21 世纪战争技术一文认为：“20 世纪地面作战的核心武器是坦克，21 世纪则很可能是军用机器人”所以机器人或许会在以后在战争上扮演着相当重要的作用。 【关键词】机器人；军事应用；发展目录：1、定义2、分类3、产
2、生及发展4、结构组成5、具体应用6、影响军用机器人发展的瓶颈7、发展前景1、定义：机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。机器人的国际名称叫“罗伯特”(ROBOT)。原意是用人手制造的工人。该词源于捷克作家卡列尔查培于 1920年创作的一部名叫洛桑万能机器人公司的幻想剧中。而军用机器人则是一种用于军事领域的具有某种仿人功能的自动机，它是为满足各种国防和军事需求而设计的的机器人。它的活动范围可以是空中、陆地和水下。2、分类：地面
3、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地面军用机器人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。地面军用机器人包括排雷(弹)机器人、 侦察机器人、保安机器人，还有地面微型军用机器人等等。空中机器人空中军用机器人包括侦察无人机、电子对抗无人机、攻击型无人机及多用途无人机。新型无人机还配备了 空射导弹、激光制导、电子干扰器等先进武器装备，可配合有人机进行空中打击。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
4、的基本类型已达到300多种，目前在世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无人机前推进的。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。纵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。水下机器人水下机器人可以长时间地在水下侦察敌方潜艇、舰船的活动情况，也可以在水下对 船只进行检修。美国、俄罗斯、英国等国家已经研制出可以载弹进行水下攻击的“攻击型水下机器人” ，它们能够悄无声息地接近敌方的舰
5、艇，对敌人进行出其不意 的打击。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， “科夫”就是其中的一种。它适于长水下军用机器人时间、大范围的考察任务，近20年来，水下机器人有了很大的发展，它们既可军用又可民用。随着人对海洋进一步地开发，21世纪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
6、AUV。有缆机器人都是遥控式的，按其运动方式分为拖曳式、 （海底）移动式和浮游（自航）式三种。无缆水下机器人只能是自治式的，目 前还只有观测型浮游式一种运动方式，但它的前景是光明的。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。3、产生及发展广义来说，军用机器人可追溯至第二次世界大战与冷战，分别成形于德国的Goliath tracked mine与苏维埃的 teletan
7、k。机器人从军虽晚于其他行业，但自 6年代在印支战场崭露头角以来，日益受到各国军界的重视。作为一支新军，眼下虽然还难有作为，但其巨大的军事潜力，超人的作战效能，预示着机器人在未来的战争舞台上是一支不可忽视的军事力量。军用机器人脱胎于现代工业机器人，而它的“祖先“可追溯到遥远的古代。（一）中国的机关人世界最早的机器人现在一提机器人。许多人都认为发明权是美国。其实。我国早 2000多年前；就有关于“机关人”的记载。 列于汤问篇中，曾记述了西周穆王时。有位名叫 偃师的能工巧匠就制造了一个“能歌善舞”凡能乱真的木质机关人。而三国时期，诸葛亮自设计制作的“木牛流马” ，堪称世界上最自用于军事领域的“自动
8、机” 了，其中奥妙，至今仍是不解之谜。如果说，上述记载还多少带点传奇色彩的活，那么，汉朝发明的指南车，利用齿轮定向机构，使车上本人的右手始终指向南方， 则可以认为是迄今为止得到证实的世界最早的机器人。这比欧洲发明的报时机器人早了 1000多年。因此，可以毫无愧色的说，机器人的“祖先“在中国。（二）军用机器人发展三部曲机器人投入工业实用性研究组于本世纪 40年代，是从研究假肢起步的，至今已发展到第三代。1958年，美国阿拉贡试验室李先推出世界第一个现代实用机器人仆从机器人。这是一个装在四轮小车上的遥控机器人，其精彩的操作表演，曾在第二届和平 利用原子能大会上引起与会科学家的极大兴趣。此后，英、法
9、、意大利等国也相继开展实用机器人的研究，并先后推出了各自研制的机器人。机器人真正进入人类生活，是本世纪 60年代的教 1960年，美国在市场上推出了首批用于工业生中的机器几 Z后，机器人技术流入日本、西欧等国。从此，机器人在全世界蓬勃发展起来。早期的实用机器人（第一代） ，是一种固定程序、靠存贮器控制，并仅有几个自由度的机器人。由于这代机器人大脑先天不足，四肢不全，又无“感官” 。只能进行简单的“取放”劳动，缺少起码的“军人亲质” 。除有选择地用于国防工业生产流水线上外，应征入伍者寥寥无几。到了 60年代中期，电子技术有了重大突破，一种以小型电子计算机代替存贮器控制的机器人出现了。机器人开始有
10、了“某种感觉”和协调能力，能自主地或在人的 控制下从事稍微复杂一些的工作，这就为军事应用创造了条件。1966年，美国海军使用机器人“科沃” ，港至 750来深的海底。成功地打捞起一枚失落的氢 弹。这轰动一时的事件，使人们第一次看到了机器人潜在的军事使用价值。之后美、苏等国又先后研制出“军用航天机器人” 、 “危险环境工作机器人” 、无 人驾驶侦察机”等。机器人的战场应用也取得突破性进展。1989 年，美国在越南战争中，首次使用机器人驾驶的列车，为运输纵队排险除障，获得巨大成 功。在英国陆军服役的机器人“轮桶” ，在反恐怖斗争中，更是身手不凡，屡建奇功，多次排除恐怖分子设置的汽车炸弹。这个时期，
11、机器人虽然以新的姿态走 上军事舞台，但由于这代机器人在智能上还比较低下，动作也很迟钝。加之身价太高， “感官”又不敏锐，除用于军事领域某些高体能消耗和危险环境工作外，真正用于战场的还极少。进入 70年代，特别是到了 80年代，人工智能技术的发展，各种传感器的开发使用，一种以微电脑为基础，以各种传感器为神经网络的智能机器人出现了。这代机 器人，四肢具全，耳聪目明，智力也有了较大的提高。不仅能从事繁重的体力劳动，而且有了一定的思维、分析和判断能力，能更多地模仿人的功能，从事 较复杂的脑力劳动。再加上机器人先天具备的刀抢不入、毒邪无伤、不生病、不疲倦、不食人间烟火、能日以继夜高效率工作等。这些常人所
12、不具备的优良品风激起 了人们开发军用机器人的热情。据外刊透露，苏、美、日、英等国，都制订了发展军用机器人的宏伟计划，仅美国列入研制计划的各类军用机器人就达 100多种， 苏联也有 30多种，有的已获得可喜成果。如美国最近装备陆军的一种名叫“曼尼”胡机器人，就是专门用于防化侦察和训练的智能机器人。该机器人身高 18 米，全行走、蹲伏、呼吸和排汗、其内部安装的传感歌，能感测到万分之一盎司的化学毒剂，并能自动分析、探测毒剂的性质，向军队提供防护建议和洗消的措施 等。而外刊报道的“决策机器人”就更掉了，它们凭借“发达的大脑” ，能根据输入或反馈的信息，向人们提供多种可供选择的军事行动方案。总之，随着智
13、能机器 人相继问世和科学技术的不断发展，军用机器人异军突起的时代已为期不远了。4、结构组成（1）军用机器人并非都象人现在不少人有个错觉，以为机器人就是外貌象人的机器。其实，科学意义上的机器人。除了某些功能是仿人的外，绝大多数机器人几乎同人毫无相似之处。机器人的 形体艺术完全根据实际工作需要由人口由塑造。如果单从外形上看，它们很可能是一部灵巧的汽车，一辆无人驾驶的坦克。一架飞机，一门火炮，甚至是四 不象的怪物。当然，也有外形象人的。不管它们外形如何千差万别，只要符合“具有某种仿人功能的自动机”这一条；就毫无例外属于机器人家族。因此，鉴定某种 机器是否属于机器人，决不能只看其外表是否象人，而要透过
14、现象看本质，着其是否具有机器人的品质，符合机器人的条件。（二）军用机器人的组成千姿百态的机器人，虽在形体上看不出与人有任何联系，但在内部“器官”的组成上，却有很多与人相通之处。可以说，机器人的“人的属性” ，主要表现在其仿人的结构功能上。（1）操作系统。主要是承担人手担负的功能，所以，通常又称这一部分为“机械臂” 、 “机械手” 。它是主要由齿轮、杠杆、油压及劳动工件等连接而成的机械装 置，能转动、弯曲、放松和捏紧夹具，是机器人体力劳动系统。其作用是抓住一个工作对象，使其按工作或作战要求动作。（2）感测系统。包括各种光、电、磁、声及力度传感器和探测器，如开、闭路电视，红外探测仪，射线探测仪等。
15、它相当于人的视觉、听觉、触觉、味觉等感官功 能。甚至人体不能感知的信息，如放射性、磁场、超声波、紫外线等等，机器人也能感知。其作用是观察、测量工作对象及其周围环境的信息，通过搜集这些信息， 将其反馈给控制中心，做为对机器人行为控制和协一调的依据。（3）信息传输系统。它相当于人体内的神经网络。主要指各种信息传输设备，如有、无线电通信系统、声纳系统、液压控制管等。其功能是将传感器和观测器获得的各种信息下传上达，送到控制中心，然后将控制中心发出的各种指令上传下达，交给各执行机构执行。（4）动力系统。它犹如人的心脏，负责向机器人提供工作的动力。主要设备有各种电池，各种发动机、电动机及其附属设备。（5）
16、移动装置。它是机动机器人身上才有的装置。不同用途的机器人，人们给安装的移动装置是不同的，有的是安装仿人的腿，有的则是滚动的车轮，飞行的翅膀，航行的推进器等。其作用是让机器人获得执行任务需要的空间行动自由。（6）指挥、控制系统。它是机器人的“大脑” 。主要由计算机、存贮器、显示器等组成。内装各种编码程序，使机器人具有一定的思维、判断、决策、控制、对话等能力。其作用是加工处理各种信息，指挥、控制机器人的各部行动。（7）军事专用系统。它是军用机器人特有的装备，也是展露机器人军事才华和风貌的系统。不同军事用途的机器人，其专用系统是不一样的。如侦察机器人，安装的是各种侦察设备；作战机器人，安装的则是各种
17、战斗武器、目标搜索和瞄准器器材等。以上是一个“完人“机器人通常应具备的功能系统。然而在实际生活中，人们并不要求每种用途的机器人都要“五官齐全” ，功能皆备。相反，按照军事活动的需 要，往往要强化机器人某部分功能，削弱以至舍弃某部分功能。如用于固定防御的机器人，就没有移动装置，而从事简单劳动的机器人，很多也没有安装复杂的大脑。因此，出现四成不全，头脑简单的军用机器人也就不中为怪了。5、具体应用（一）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。它是一种外形象“铆钉”的战斗机器人，身上装有目标探
18、测系统、各种武器和武器控制系统，固定配置于防御阵地前沿，主要遂行防御战斗任 务。当无敌情时，机器人隐蔽成半地下状态；当目标探测系统发现敌人冲击时，即靠升降装置迅速钻出地面抗击进攻之敌。2奥戴提克斯 I型步行机器人。这种机器人由美国奥戴提克斯公司研制，主要用于机动作战。它外形酷似章鱼，园形“脑袋”里装有微由脑和各种传感器和探测 器由电地提供动力，能自行辨认地形，识别目标，指挥行动。安装有 6条腿，行走时 3条腿抬起。另 3条腿着地。相互交替运动使身体前进。腿是节肢结构，能象 普通士兵那样登高、下坡、攀越障碍，通过沼泽；可立姿行走，也可象螃蟹一样横行，还能蹲姿运动。脑袋虽不能上下俯仰，但能前后左右
19、旋转，观察十分方便。该 机器人负重也是人所不及，停止间可提重 953公斤，行进时能搬运 408公斤。它系美国设计的士兵型基础机器人，只要给其加装任务所需要的武器装备，就立即能成为某一部门的“战士” 。为适应不同作战环境遂行战斗任务的需要，美国还打算在此机器人基础上，进一步研制高、矮、胖、瘦等不同型号的奥戴提克斯机器人。3阿尔威反坦克机器人。它是一种外型类似小型面包车的遥控机器人，车上装有反坦克导弹、电视摄相机和激光测距机，由微电脑和人两种控制系统控制。当发现 目标时，机器人能自行机动或由远处遥控人员指挥其机动，占领有利射击位置，通过激光测距确定射击诸元，瞄准目标发射导弹。它是配属陆军遂行反坦克
20、任务的机 器人。4榴炮机器人。它是一种外形象自行火炮的遥控机器人。车上火炮由机械手操作。作战时，先由机器人观察捕捉目标，报告目标性质和位置，再由机器人控制指挥中心定下决心，确定射击诸元，下达射击指令，然后机械手根据指令操作火炮射击。它是装备炮兵的机器人。5飞行助手机器人。它是一种装有微电脑和各种灵敏传感器的智能机器人。该机器人安装在军用战斗机上，能听懂驾驶员简短的命令，主要通过对飞行过程中或飞 机周围环境的探测、分析，辅助驾驶员遂行空中格斗任务。它能准确及时报告飞机面临导弹袭击的危险和指挥飞机采取最有利的规避措施。更奇特的是，它通过监视 飞行员的脑电波和脉博等，能确定飞行员的警觉程度，并据此向
21、飞行员提供各种飞行和战斗方案，供飞行员选择。6海军战略家机器人。它是美国海军正在研制的高级智能机器人，主要装备小型水面舰艇，用于舰艇操纵、为舰艇指挥员提供航行和进行海战的有关参数及参谋意 见。其工作原理是，通过舰艇上的计算机系统，不断搜集与分析舰上雷达、空中卫星和其他探测手段获得的各种情投资料，从中确定舰艇行动应采取的最佳措施，供指挥员决策参考。类似的作战机器人还有“徘徊者机器人” 、 “步兵先锋机器人” 、 “重装哨兵机器人” 、 “电子对抗机器人” 、 “机器人式步兵榴弹”等。（二）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。机器人作为从事危险工作最理想的代理人，
22、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。它配属侦察分队，担任前方或敌后侦察任务。该机器人是一种仿人形的小型智能机器人，身上装有有步兵侦察雷达，或红外、电磁、光学、音 响传感器及无线电和光纤通信器材，既可依靠本身的机动能力自主进行观察和侦察，还能通过空投、抛射到敌人纵深，选择适当位置进行侦察，并能将侦察的结果及 时报告有关部门。2三防侦察机器人。它用于对核沾染、化学染毒和生物污染进行探测、识别。标绘和取样。前面介绍的美陆军机器人“曼尼”就是这一种三防侦察机器人。3地面观察员目标指示员机器人。它是一种半自主式观察机器人，身上装有摄象机、夜间观测仪、激光指示器和报警器等，配
23、置在便于观察的地点。当发现特定 目标时，报警器使向使用者报警，并按指令发射激光镇定目标，引导激光寻的武器进行攻击。一旦暴露，还能依靠自身机动能力进行机动，寻找新的观察位置。类似的侦察机器人还有“便携式电子侦察机器人” 、 “铺路虎式无人驾驶侦察机” 、 “街道斥候机器人”等。（三）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。它是一种类似平板车的多功能机器人，上面装有机械手和无线电控制、电视反馈操作系统，可担负运送舟桥纵列和土石方的任务，同时，还能承担运送油桶
24、、弹药等后勤保障任务。2布雷机器人。它是一种仿造现行布雷机械制作的智能机器人，装有遥控和半自主控制两套系统，可以自主设置标准布局的地雷场。它工作时，能严格按照控制者的布雷计划挖坑，给地雷安装引信、打开保险、理雷、填土，并能自动标示地雷场的界限和绘制埋雷位置图等。3排雷机器人。它是一种装有探雷器和使地雷失效装置的机器人，主要用于协助攻击分队在各种雷场中开辟通路，并进行标示。4海卡尔思飞雷机器人。它是一种外形似导弹的小型智能机器人，全重50多公斤，装有小型电脑和磁、声传感器，可由飞机投送，也可依靠自身火箭机动。当接 近目标区时，它身上的深测设备即工作，自行成战斗状态。当发现目标接近时，小火箭即点燃
25、、起动向目标攻击。攻击半径为 500至 1000米，速度可达 100 公里小时。5烟幕机器人。它装有遥控发烟装置，可自行运动到预定发烟位置，按人的指令发烟，完成任务后，自主返回。该机器人主要协助步兵发烟分队。6便携式欺骗系统机器人。它身上装有自动充气的仿人、车、炮等，主要用于战术欺骗。它可模拟一支战斗分队，并发出相应加声响，自行运动到任务需要的地区去欺骗敌人。（四）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” 、 “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。
26、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。（五）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。（六）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
27、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。6、当前影响机器人军事应用的瓶颈主要在两个方面，一个是智能控制，还有一个是动力。智能控制方面，现在的机器人是无法替代人的，它们在结构、环境， 突发事件处理等方面都无法像人一样随机应变，在对事物的感知、识别和判断等方面，都还有人为的因素在内。学术界有“结构化环境”和“非结构化环境”两个术 语，前者是指约定好的、不会变化的环境，后者是指可变的、不可预知的环境。机器人只适合在“结构化环境”下根据原先的程序规划完成既定的任务。从技术的本 质来说，现在的机器人基本上还是预先编程的，人工智能的实现
28、具有极强的挑战性。第二，在动力方面。要让机器人特别是军用机器人持续工作，动力是很大的问 题。只好让机器人携带很多油料或电池，但是这会影响它的行动。生物本身可以通过摄取食物来再生能源，而机器人就不行。因此说，智能控制和动力是目前制约机 器人军事应用的直接因素。7、军用机器人的发展前景（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
29、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、判断和决策能力，使之更加适应战场情况复杂多变的需要。（二）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。（三）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。
