“机器人”战士何时上战场？

赵小川+梁冠豪

近日，正在热映的《星球大战：原力觉醒》创造了《星球大战》系列电影有史以来的最高的票房，并打破了影片《阿凡达》的票房纪录。作为星战系列电影中的延续，该片中多款的机器人相继登场，既有新朋，也有旧友，成为本片的亮点之一。

C-3PO、R2-D2与军用仿人机器人

C-3PO与R2-D2是星战系列电影中出现频率最高的两个机器人角色。C-3PO是天才少年天行者阿纳金使用废弃的电子残片和回收物拼凑而成的人形礼仪机器人。在影片中，C-3PO机器人由丹尼尔斯饰演，经常以喜剧的形象出现，语言风趣幽默、行动机械笨拙。然而，如果让这看似简单的功能在当前真实的仿人机器人身上实现，还存在一定的困难。尽管目前一批外形美观、动作流畅与具有一定应答水平的人形机器人已陆续进入公众视野，但就连智能化水平最高的阿西莫机器人也依然无法与星战系列电影中的C-3PO机器人相媲美。2015年6月，美国国防部高级研究计划局举办的机器人挑战赛可谓是代表了当前仿人机器人的最高水平，但其人工智能技术、语音识别技术、人机自然交互等关键技术依然尚不完善。

R2-D2由贝克饰演，其从外观结构上看，比C-3PO简单一些。这样一位看似简单却内有乾坤的宇航技工机器人不仅与自己的好搭档C-3PO配合搞怪，而且协助主人完成了星际航行、侦察敌情、维修飞船、甚至解救同伴等多样复杂的任务。该机器人内存信息量巨大，可以录音录像，存储星际行星轨与星图，投影三维全息影像，内藏丰富工具库；其自身具有三足静定式结构，能够实现机器人的稳定移动。此外，他分别在机体与两条摆臂末端配置了助推器，以实现R2-D2在垂直空间内的移动。

可以不夸张地说，R2-D2在功能与智能上都要比C-3PO高级与专业。无论陌生还是熟悉的角色，都能听懂R2-D2只有音调区别的音频语言。从现实的机器人角度来看，R2-D2更符合如今功能类机器人的设计，即首先注重功能的完善性与实用性，其次才是外观与结构的美观与简洁。

在军事领域，仿人机器人最大的用途便是战地营救，美军便十分重视这类机器人的研发，如Bear机器人便是其中典型的代表。

BB8与军用球形机器人

在《星球大战：原力觉醒》中，反抗军的宇航技工机器人迎来了更具科幻色彩的新伙伴BB8。据说大部分比较萌的东西都具有一个共同的特点，那就是“圆”。如果从这一点看，BB8绝对是星战系列电影里最萌的球形机器人。其球型的躯体能够在沙漠地形上自由快速地移动，而以往R2-D2机器人则较难在沙漠类地形的星球上自由移动。

在电影中，细心的观众不难发现，BB8的“头部”与躯体之间是悬浮关系，而随着球型躯体的快速移动，头部可以不受躯体滚动的干扰，保持对称轴线与地面的垂直或形成一定的夹角，从而能够为自身的视觉导航系统提供较为稳定的周围环境视野，以进一步规划自身的运动轨迹。正是其萌萌的造型与悬浮的脑袋，给观众带来了极强的科幻感。

如果把这个机器人搬进现实世界，它会是怎样的呢？从当前技术可实现的角度出发， BB8头部与身体的配合方式可以采用磁力连接的方式，但是暂时无法实现磁悬浮连接，而接触式的磁力连接不难实现。在BB8的躯体内，需要配置陀螺仪与相应的主控中心以解决自身的平衡问题，并在两个相互垂直的方向上分别配置麦克纳姆万向轮，用以实现躯体自身任意方向上的滚动。

由于球形机器人具有运动灵活、地形适应性强以及能耗相对较低的特点，其在军事领域也有广阔的应用前景。由以色列研制的Eyeball机器人是其典型的代表。Eyeball机器人是由以色列ODF光电公司研制的适用于城市作战的小型侦察机器人，该机器人内装有运动探测器、全向相机、近红外发光二极管照明灯、麦克风、声音记录器、无线电发射机、锂电池等部件。外面包有三层橡胶，因此相当坚固和结实，即使从两层楼抛下或被掷向混凝土墙时也不会受损。由于重量集中在底部，Eyeball机器人滚动一段距离后可以直立，并能在操作人员遥控下以4圈/每分钟的速度旋转或停止旋转。毋庸置疑，Eyeball机器人还是一种遥操作机器人，其智能化水平和BB8机器人相差甚远。

星战中的多腿式机器人

影片中的大反派帝国军团使用的是三足变形式机器人。该款机器人被设计成可变形主要是为了解决其平面上快速移动的问题。尽管该款战斗机器人三足的配置方式在平面上具有较强的稳定性能，但同时三足配置方式大大降低了机器人的快速移动性能。然而，该款机器人可以变形为轮式移动平台，正好弥补了三足机器人移动缓慢的不足，大大提高了战斗机器人的机动性能。所以，变形的思想除了可以节省机器人的存储空间，也能从改变机器人结构的方式来提高机器人的移动性能。

除了上述这些身形娇小，动作灵活的机器人以外，星战系列电影中的巨型机器人移动平台也是给观众留下了深刻印象，其中的代表则AT-AT与AT-TE巨型移动机器人。二者基本都以四足的形式出现，就像是机器人世界里的“大象”与“犀牛”。它们留给观众的印象是体型庞大，移动缓慢，攻击力强，给人以无比的压迫感。在现实世界里，如果需要建造这样的庞然大物并能够使其移动，需要相当大的能量源才能为其提供足够的动力。然而，为其提供动力的装置也存在自身自重且非常可观的问题，无法忽略。所以，能源来源问题，自身结构强度问题等诸多问题都会致使建造这样庞大且复杂的移动平台成为一种不可能的任务，使其只能存在于科幻的世界里。

近年来，美国波士顿动力学工程公司在美国国防高级研究计划局“腿形班组支援系统”和“机动性与操纵能力最大化”项目的支持下，研制了“大狗”机器人、驴型机器人LS3、“野猫”机器人、“猎豹”机器人，并在美军海军陆战队中得到了应用。但在应用过程中还有噪声大、能耗大等问题亟待解决。

星战中的多臂机器人

在星战系列电影中，机器人除了作为士兵出现在电影里以外，还有以反派小头目的形象出现的机器人。其中的主要代表就是格里弗斯将军，一个外形冷酷，拥有可变形的四条手臂并能够娴熟运用绝地武士激光剑的独立星系联邦将军。可变形的设计也在其结构上体现。主要是上肢双臂能够分别拆分成两支灵活自如的上肢，使用其激光剑时能够为自身构建起一道保护屏障。当然，影片里格里弗斯将军如此娴熟运动技能也是大大得益于当时的电脑CG制作水平。如果在现实世界的机器人身上实现这样流场迅速的动作，科学家与工程师估计会觉得那要比登天还难。

机器战士离实用有多远

科幻世界带给人们的乐趣在于“只有你想不到，没有不可能”。尽管科幻不等同于现实，但是却又源于人们对现实经验的加工与遐想。这也正是科幻吸引人们之所在。享受科幻，享受星战。毫无疑问，“星战”影片中的机器人也反映了未来军用机器人的发展趋势：侦察/打击一体化、作业作战群体化、设计理念仿生化、人机交互自然化。

从机器人的发展现状和发展方向来看，军用机器人有巨大的发展潜力，大有一举颠覆地面战传统战法的势头。不过机器人作为朝阳技术还不算很成熟，部分关键技术尚未彻底突破。在现实中，如何将机器人运用到真实战场上目前还存在较多的困难：如可靠性问题、能源供给问题、人机交互问题等。因此，军用机器人离大规模服役还有相当长的一段道路要走，任重道远。