无人作战系统之九
- 来源:轻兵器
- 关键字:无人作战 系统之九
- 发布时间:2010-05-17 13:53
承前启后的“魔爪”
“魔爪”作为自上世纪末投入现役的第一代机器人，谁也无法忽略其对后来机器人发展的影响。
“魔爪”在机械臂折叠时高约42.7cm，机械臂展开时高1.3m，宽57cm，长86.4cm。机械臂向下可探至底盘下60cm。整个系统质量根据不同任务配置要求在52～71kg之间。行进速度方面，“魔爪”也达到8.3km的时速，能够跟上步兵机动。“魔爪”可以攀爬43°的斜坡、在45°侧斜的陡坡上行驶，并可在40cm厚的积雪中正常运行。
“魔爪”的负载能力较强，通常其有效载荷达45kg，牵引质量高达680kg，其有效载荷(牵引)/系统总质量比与刚服役或目前在研的无人平台相比，也毫不逊色。
“魔爪”的动力由模块蓄电池组提供，早期采用输出36伏直流电压、电能为300瓦·时的铅酸电池，在正常使用条件下可持续使用2.8小时，后期则采用相同电压输出的锂离子电池，其电能为750瓦·时，可持续使用4.5小时。
“魔爪”自身携带3部基本视频传感器，这些视频传感器具有自动聚焦(12倍光学～25倍数字变焦)功能，可在较暗环境中从较远距离观察细节信息。此外，它还能根据任务需求加装其他传感器，如微光视频传感器，放射性、化学传感器等。
“魔爪”的数据接口采用商用标准，可通过两个RS－232接口和一个USB接口与负载模块相连。与遥控单元连接则有两种模式，一是采用无线数字信号，在实时传输数字信息和视频时，其遥控距离为500～800m，在加配高灵敏度接收天线后，遥控距离可扩大到1200m；二是采用有线光纤信号，光纤缆线长度为300m，适用于曲折复杂的环境，如高频无线信号无法穿透的复杂坑道。
“魔爪”经典配置
自从第一台“魔爪”问世以来，其生产商福斯特·米勒公司一直紧跟需求，不断扩大“魔爪”的应用领域并完善其功能。现在，“魔爪”已形成多个系列数十种机器人系列。下面介绍“魔爪”的几种常见负载模块。
模块化军用武器组件为增强“魔爪”的攻击性，福斯特·米勒公司从“魔爪”问世之日起就一直努力为其配备各型武器。不过种种努力在2006年才见成效。前些年公司曾为驻中东反恐作战的美军开发过被誉为“巷战之王”的集观测、侦察、打击于一体的无人战斗机器人系统，即“剑”式机器人，也称“剑”武装无人地面车。“剑”式机器人系统是“魔爪”配置模块化武器组件的型号。然而，由于该系统在训练以及实战中屡屡出错，加之缺乏有效的敌我识别手段，使其有时会不分敌我，乱打一气。比如，“剑”式机器人的火力控制软件虽规定必须得到操作人员的加密指令之后方能射击，但在伊战战场上就曾多次无故开火。随后，美军不得已“解除”了它的武装，只用其执行搜寻可疑物品、建筑的任务，这表明无人作战平台距离真正的实战仍有不少差距。
之后，福斯特·米勒公司根据“剑”式机器人的问题，改进开发了武器平台，这就是可使用多种轻武器的“模块化先进武装机器人系统”(MAARS)。
配备MAARS平台后，“魔爪”从外观上看极似一辆缩微版履带式装甲车辆，整个平台由一部可全方位转向的底座、一只主控传感器组和两副武器挂架组成。操作者可通过控制屏幕全程监控武器的使用。以最常见的武器配置为例，MAARS平台左侧挂载一支由弹链供弹的M240B中口径机枪和一个备弹400发的弹箱，右侧则挂载4支40mm口径的多功能榴弹发射器，其可使用多种弹药，包括非致命性催泪榴弹、烟幕弹，甚至致命性高爆榴弹。右侧挂架位置也能换成其他类型的装置，如激光眩目器、高音扩音器等。
另外，MAARS平台还可加装增强型机械臂，它能举起62kg重物，比常规机械臂拾举能力提升近一倍。在此基础上，更多依托MAARS平台的功能模块也在开发中，比如用于伴随步兵作战的后勤、弹药保障载物架、战地急救用单人担架等。
低强度冲突组件
除了广泛的军事用途外，“魔爪”同样也能胜任SWAT/MP等执法部队所处的低强度冲突任务。它可配备12号口径的霰弹枪执行近距离战斗任务，配备多组夜视、红外摄像机执行陌生环境的侦察任务，或携带扩音器遂行镇暴任务等。比如，当“魔爪”配备霰弹枪时，枪支被安装在特制的机械臂上，同时机械臂前端还会加配两支激光指示器，一支发出可见激光，另一支发出肉眼无法看到的红外波段激光。使用时，操作者通过激光指示器进行瞄准，用控制器遥控机械臂的动作，特制的高敏感性机械臂的操作非常灵活，转动也很快。
“魔爪”安装扩音器后也能在镇暴现场发挥重要作用。通常，扩音器和霰弹枪同时配备，现场震慑力极强。操作人员可在800m外通过摇控器控制“魔爪”的动作，并使用麦克风通过扩音器放大音量，警告、驱散暴徒。扩音器的音量分为4档，从正常声音到120分贝的巨大噪声可调，当音量开到最大时，几十米内的人群都无法忍受其巨大的声响，因此可达到强制驱离的效果。
磁性天线安装基座在高危作战环境中，如何安全操作机器人完成任务成为重中之重。为此，福斯特·米勒公司设计了磁性天线安装基座，让操作人员坐在步战车内就能完成操作。它由一个直径13cm的永磁底座、长约0.5m的XXX(高增益、低噪声)天线和一根0.65m的导线组成。使用时，将底座磁粘在防护车辆顶部，再将导线与操作单元相连，即可克服封闭金属壳体对电磁信号的屏蔽效应。与车体搭载天线相比，这种天线的无线收发性能更稳定，遥控距离也更远。
辅助越障橇与《轻兵器》杂志2010年5(上)期介绍过的PackBot机器人一样，由于自身尺寸比较“娇小”，“魔爪”在克服一些看似不起眼的障碍时也会遇到困难，但与PackBot采用可调前置履带的技术解决方案不同，“魔爪”主要利用在机械臂肘节处安装辅助越障橇达到同样的目的。辅助越障橇安装在机械臂的第二个肘节处，当“魔爪”需要跨上垂直台阶时，它会停在台阶前，同时机械臂弯曲，使辅助越障橇倾斜以大角度靠上台阶沿，由于辅助越障橇与肘节固定的一端可作轴向旋转，故而当机械臂第一、第二肘节固定后，辅助越障橇从开始朝上逆时针旋转至朝下的过程中，就会使“魔爪”以其后端履带末端为支点抬高车体前端。其前端抬高后，履带继续朝前行进，就会让履带前端齿廓挂上台阶前沿，达到跨越台阶的目的。
通用工程装备“魔爪”的通用工程装备主要有两类，美军在实战中检验陆上军用机器上人，最早可追溯至20世纪末响科索沃战争，第一代小型，笨拙、遥控的“魔爪”(Talon)履带式机器人就这桩出坝在战场上，开启了大规模运用作战机器人的时代……
承前启后的“魔爪”
“魔爪”作为自上世纪末投入现役的第一代机器人，谁也无法忽略其对后来机器人发展的影响。
“魔爪”在机械臂折叠时高约42.7cm，机械臂展开时高1.3m，宽57cm，长86.4cm。机械臂向下可探至底盘下60cm。整个系统质量根据不同任务配置要求在52～71kg之间。行进速度方面，“魔爪”也达到8.3km的时速，能够跟上步兵机动。“魔爪”可以攀爬43°的斜坡、在45°侧斜的陡坡上行驶，并可在40cm厚的积雪中正常运行。
“魔爪”的负载能力较强，通常其有效载荷达45kg，牵引质量高达680kg，其有效载荷(牵引)/系统总质量比与刚服役或目前在研的无人平台相比，也毫不逊色。
“魔爪”的动力由模块蓄电池组提供，早期采用输出36伏直流电压、电能为300瓦·时的铅酸电池，在正常使用条件下可持续使用2.8小时，后期则采用相同电压输出的锂离子电池，其电能为750瓦·时，可持续使用4.5小时。
“魔爪”自身携带3部基本视频传感器，这些视频传感器具有自动聚焦(12倍光学～25倍数字变焦)功能，可在较暗环境中从较远距离观察细节信息。此外，它还能根据任务需求加装其他传感器，如微光视频传感器，放射性、化学传感器等。
“魔爪”的数据接口采用商用标准，可通过两个RS－232接口和一个USB接口与负载模块相连。与遥控单元连接则有两种模式，一是采用无线数字信号，在实时传输数字信息和视频时，其遥控距离为500～800m，在加配高灵敏度接收天线后，遥控距离可扩大到1200m；二是采用有线光纤信号，光纤缆线长度为300m，适用于曲折复杂的环境，如高频无线信号无法穿透的复杂坑道。
“魔爪”经典配置
自从第一台“魔爪”问世以来，其生产商福斯特·米勒公司一直紧跟需求，不断扩大“魔爪”的应用领域并完善其功能。现在，“魔爪”已形成多个系列数十种机器人系列。下面介绍“魔爪”的几种常见负载模块。
模块化军用武器组件为增强“魔爪”的攻击性，福斯特·米勒公司从“魔爪”问世之日起就一直努力为其配备各型武器。不过种种努力在2006年才见成效。前些年公司曾为驻中东反恐作战的美军开发过被誉为“巷战之王”的集观测、侦察、打击于一体的无人战斗机器人系统，即“剑”式机器人，也称“剑”武装无人地面车。“剑”式机器人系统是“魔爪”配置模块化武器组件的型号。然而，由于该系统在训练以及实战中屡屡出错，加之缺乏有效的敌我识别手段，使其有时会不分敌我，乱打一气。比如，“剑”式机器人的火力控制软件虽规定必须得到操作人员的加密指令之后方能射击，但在伊战战场上就曾多次无故开火。随后，美军不得已“解除”了它的武装，只用其执行搜寻可疑物品、建筑的任务，这表明无人作战平台距离真正的实战仍有不少差距。
之后，福斯特·米勒公司根据“剑”式机器人的问题，改进开发了武器平台，这就是可使用多种轻武器的“模块化先进武装机器人系统”(MAARS)。
配备MAARS平台后，“魔爪”从外观上看极似一辆缩微版履带式装甲车辆，整个平台由一部可全方位转向的底座、一只主控传感器组和两副武器挂架组成。操作者可通过控制屏幕全程监控武器的使用。以最常见的武器配置为例，MAARS平台左侧挂载一支由弹链供弹的M240B中口径机枪和一个备弹400发的弹箱，右侧则挂载4支40mm口径的多功能榴弹发射器，其可使用多种弹药，包括非致命性催泪榴弹、烟幕弹，甚至致命性高爆榴弹。右侧挂架位置也能换成其他类型的装置，如激光眩目器、高音扩音器等。
另外，MAARS平台还可加装增强型机械臂，它能举起62kg重物，比常规机械臂拾举能力提升近一倍。在此基础上，更多依托MAARS平台的功能模块也在开发中，比如用于伴随步兵作战的后勤、弹药保障载物架、战地急救用单人担架等。
低强度冲突组件
除了广泛的军事用途外，“魔爪”同样也能胜任SWAT/MP等执法部队所处的低强度冲突任务。它可配备12号口径的霰弹枪执行近距离战斗任务，配备多组夜视、红外摄像机执行陌生环境的侦察任务，或携带扩音器遂行镇暴任务等。比如，当“魔爪”配备霰弹枪时，枪支被安装在特制的机械臂上，同时机械臂前端还会加配两支激光指示器，一支发出可见激光，另一支发出肉眼无法看到的红外波段激光。使用时，操作者通过激光指示器进行瞄准，用控制器遥控机械臂的动作，特制的高敏感性机械臂的操作非常灵活，转动也很快。
“魔爪”安装扩音器后也能在镇暴现场发挥重要作用。通常，扩音器和霰弹枪同时配备，现场震慑力极强。操作人员可在800m外通过摇控器控制“魔爪”的动作，并使用麦克风通过扩音器放大音量，警告、驱散暴徒。扩音器的音量分为4档，从正常声音到120分贝的巨大噪声可调，当音量开到最大时，几十米内的人群都无法忍受其巨大的声响，因此可达到强制驱离的效果。
磁性天线安装基座在高危作战环境中，如何安全操作机器人完成任务成为重中之重。为此，福斯特·米勒公司设计了磁性天线安装基座，让操作人员坐在步战车内就能完成操作。它由一个直径13cm的永磁底座、长约0.5m的XXX(高增益、低噪声)天线和一根0.65m的导线组成。使用时，将底座磁粘在防护车辆顶部，再将导线与操作单元相连，即可克服封闭金属壳体对电磁信号的屏蔽效应。与车体搭载天线相比，这种天线的无线收发性能更稳定，遥控距离也更远。
辅助越障橇与《轻兵器》杂志2010年5(上)期介绍过的PackBot机器人一样，由于自身尺寸比较“娇小”，“魔爪”在克服一些看似不起眼的障碍时也会遇到困难，但与PackBot采用可调前置履带的技术解决方案不同，“魔爪”主要利用在机械臂肘节处安装辅助越障橇达到同样的目的。辅助越障橇安装在机械臂的第二个肘节处，当“魔爪”需要跨上垂直台阶时，它会停在台阶前，同时机械臂弯曲，使辅助越障橇倾斜以大角度靠上台阶沿，由于辅助越障橇与肘节固定的一端可作轴向旋转，故而当机械臂第一、第二肘节固定后，辅助越障橇从开始朝上逆时针旋转至朝下的过程中，就会使“魔爪”以其后端履带末端为支点抬高车体前端。其前端抬高后，履带继续朝前行进，就会让履带前端齿廓挂上台阶前沿，达到跨越台阶的目的。
通用工程装备“魔爪”的通用工程装备主要有两类，都是利用其较强的牵引能力来完成诸如在危险环境中翻挖未爆弹药或IED装置、推移不易确定的可疑物品等任务。为此，“魔爪”既可在机械臂前端装上一只铲锹，也可在车体前端装配一只推物铲刀。“魔爪”所使用的铲锹也与常用铲锹不同，其可从中间分开变成一个两齿耙，这样的设计是便于在沙砾地这样的地形下作业·同时，铲锹中间分开处呈锯齿状，还可钩挂塑料袋这类杂物。至于安装在车体前的推物铲刀，其悬置高度可调，既可推移、清理道路上的危险品，从某种程度上也可防护车体前部，以免被弹片、射弹击中损毁。这两种工程装备的安装也很方便，在使用时则通过机械臂前部的视频传感器，在操作人员的遥控操作下遂行任务。
X光检查组件 随着反恐战争的持续，一些对轻微触动极其敏感的爆炸装置也出现在战场上，IED装置也日趋复杂。为完成对高度可疑物品的检查，“魔爪”也可配备一套X光检查组件，能够在不接触物件的情况下直接探查物品性质。此组件由两部分组成——装在车体前部的x射线枪以及附在机械臂末端的成像金属板。此外，检测结果可经高速无线网直接反馈到操作者的控制屏幕上。射线枪也能随被检测物件的高低位置，使俯仰角度在－30～30°间调整，增加了应用的灵活性。
除用于战场外，这种配备x光检查组件的“魔爪”也被国土安全部门广泛采用，用于检查敏感物品。
危险品检测组件“魔爪”的危险品检测组件可搭配多种不同的检测设备，如用于探测深埋在地表下爆炸物的探地雷达，这种运用新探测原理的雷达能减少一般磁探仪过高的虚警率，并可对地下目标和介质结构进行成像；又如用于检测布设在地表爆炸物的Fido痕量爆炸物蒸气传感器及用于检测核生化危险材料的传感器组。
在发现可疑物品后，“魔爪”的强化机械臂便可采取行动。以最新“魔爪”IV型工程机器人为例，它的机械臂与车体连接轴可全向转动，机械臂最长可伸至2.14m外，最大可举起33kg重物，机械臂前端的机械爪可抓握直径不超过15.75cm的物体，最大握力达到530N。使用时，“魔爪”通常同时配备两种探测设备，以最大限度地排查可疑物品。
“魔爪”人机交互的演变
作为一部遥控作战平台，“魔爪”诞生初期，其操控系统比较复杂，控制平台通常采用一部军用笔记本电脑改装而成，笔记本的键盘被撤去，大量按(旋)钮和控制杆填充了其位置，液晶屏幕也被单色监控屏取代。应该说，那时要熟悉使用“魔爪”，必须经过长期的专业训练。然而，原本复杂难懂的操作界面，却因2003年美国陆军发布了一款名为《美国陆军》的战争游戏，而经历了脱胎换骨的变化。
《美国陆军》最初由美国军方开发，用以鼓舞更多的年轻人参军，该游戏在赢得青少年青睐的同时，也迅速引领了战争视频游戏的发展方向。陆军很快就意识到：“未来新兵的征召和训练必须适应新一代依赖互联网环境成长的年轻人的特点……在线或单机视频游戏，正是沟通军方与新一代年轻人的重要关键”。基于此，陆军很快就为“魔爪”开发了一款战术训练软件，官兵可以通过该训练软件反复练习机器人的使用，而为了迎合青年官兵日常玩视频游戏的习惯，新模拟系统借鉴了成熟的游戏手柄，这一做法大获成功，受训官兵通过游戏练习对“魔爪”的操控成为一件乐事。“魔爪”的控制系统也告别了原来的样子，变成了今天的模样。也许不提醒它是用于控制一部作战机器人的话，很多人单凭外观会把它认作是一部XBOX或任天堂Wii的游戏手柄。
关注读览天下微信，
100万篇深度好文，
等你来看……