建立人与无人系统协同的信任机制

泰米尔·埃舍尔

人机协同是当前无人机发展的热点，而建立信任机制是人机协同技术的关键。要成为队友，机器人等无人系统必须首先赢得士兵的信任。

军用无人车的人机协同

随着无人驾驶车辆的快速成熟，预计五到十年内将成为日常生活的一部分，按规律随之将迎来军用机器人发展，但根据以色列航空工业公司（IAI）机器人系统部总经理梅尔·沙巴泰（Meir Shabtai）的说法，军用机器人已经成熟。梅尔·沙巴泰表示，“系统已经准备好，技术已经成熟，但部队还没有接受它们作为作战编队的一部分。军用机器人不同于民用无人车辆，其主要需求不是安全地输送人员，而是在危险任务中代替人员，从而降低人员伤亡。”

为了赢得士兵的信任，军用机器人必须像训练有素的士兵一样安静秘密地搬运货物。它们必须在火力下有效地操作传感器和武器，并向前线运送补给。它们必须在战场上生存下来，击退敌人的攻击，冲破反制措施。机器人还必须有能力完成人类士兵几乎无法完成的任务——在爆炸装置爆炸前就将其处理掉，并在人类无法存活的危险环境中感知和操纵工具。

以色列航空工业公司公司提供的产品包括数组军用机器人。其中，重量最轻的是一种小型车，用于紧密支持一支战斗人员小队，运送货物和执行基本的作战支持任务，减少小队对徒步部队载货的依赖。无人驾驶卡车可以相互跟随形成一个自主护送车队，推动后勤对作战单元的支援。以色列航空工业公司还提供基于多用途轮式或履带式车辆的半自主或全自主式机器人系统，配置有特定任务包，可承担特定任务。

小型机器人骡子设计成在士兵活动半径工作，对管理和控制的需求最小，它们会跟随士兵并听从语音指令和手势。另外，更大一些的作战机器人可以自主移动，充当“僚机”，在支持其他单元的情况下工作，或与执行独立任务的少数机器人（如高级警卫）组合工作。

梅尔·沙巴泰说：“每种机器人系列都有特定的参数，但共享通用功能”。以色列航空工业公司的机器人工具包可以处理常见的任务，将每一辆车变成一个自主平台。该机器人工具包是由机电、电子硬件组件以及为操控机器人平台所需的软件应用程序所组成的集合。工具包可以安装在所有类型的车辆上，包括APC和卡车以及推土机，将这些有人驾驶的车辆转换为可供选择的有人（两用）或無人驾驶平台。

开发人员在研发机器人任务过程中遇到了大的挑战——在未知地形中对机器人的自主控制和在清晰标记的车道上移动有很大不同，而在机器和控制器熟悉的区域进行遥控操作情况也不一样。当车辆在复杂地形（如泥、沙、深雪、巨石、灌木或城市或崎岖地区）中行进时，对车辆进行越野任务规划、可穿越性评估和操作任务传感器将变得非常具有挑战性。需要探测、避开障碍物区并灵活识别地形特征。机器人车辆的经济性是另一个挑战，沙巴泰补充说：“平台更大，机动性也就更好，但会更昂贵，需要专业的操作人员。以色列航空工业公司的目标是使这些平台具备更好的性能和可用性，让士兵只需花最少的培训和技能就能操作它们。”

“我们支持的平台类型能满足用户需求。我们熟知如何使所有车辆机器化和自动化。”沙巴泰说。具有不同重量和尺寸的履带式和轮式平台可以满足这些需求。根据地形类型、移动的独立性和所预测的障碍物，以色列航空工业公司将平台分为专门的机器人平台，如轮式机器人无人车（UGV）。梅尔·沙巴泰说：“我们努力使机器人平台的运动精度、传感器操纵和武器控制能在复杂地形中执行各种各样的任务，并保持作战节奏。”

机器人成为“战争机器”

战斗无人地面系统（UGS）代表着军事机器人技术的下一个阶段，引入了能自主移动和操作传感器、自主或在人类监督下操作武器的平台。它们被设计成能独立执行任务，或作为战术编队（连、营）的一部分。

这类车辆具有足够的机动性、发电能力和自主性，可维持延长任务，提供情报和火力，成为未来作战小组的一个可行元素。

要成功部署机器人系统，人员方需要观念上的改变。为了完全拥抱机器人技术，士兵们必须认识到机器人也是值得信任的队友。为了赢得这种信任，机器人应广泛用于培训，并将培训能力嵌入其操作系统中。此类培训辅助工具应通过向用户提出综合威胁和障碍来吸引用户，增加训练的真实性。这将有助于培养部队对机器人系统的信心。

自主作战勤务保障

对于前线部队的后勤供应问题，现在有了一种新的解决方法。目前所使用的长车队卡车和安全车辆使部队不得不投入大量资源来确保车队安全，规划长间隔的补给安排。如果使用独立运行的无人卡车或更少车辆的车队，可使补给更方便，且所需护送也更少。也可与其他有人或无人驾驶车辆相组合。在这些应用中，传统卡车配备机器人组件后其主要行驶都可在公路上进行。可将补给运送到前线部队，不会危及驾驶员、后勤人员和警卫的生命安全。

以色列航空工业公司对以上能力提供完整的解决方案，也可提供能满足特定用户需求的独立系统能力，在GPS拒止环境中维持弹性通信、移动和操作。例如，以色列航空工业公司的机器人后勤包括在每辆有人或无人驾驶车辆上安装机器人贴花套件，使用户能配置物流操作以满足操作要求。凭借先进的传感器和智能处理器，该套件的处理器运行先进的算法和人工智能，可提供更聪明、更灵活的操作。

这些护送车队能在所有能见度和天气条件下（包括白天、夜间、雨水、灰尘、冰、烟和对抗措施）以安全可靠的方式完成任务。它们必须有能力与许多车辆一起工作，不需要通信和GPS就能绕过障碍物，从而可使用户在友好熟悉的地域范围内尽可能快地移动护送车队，而在那些可能遭受敌人攻击的区域选择跟随领头车或自主驾驶。这些贴花机器人套件的设计成本低廉且易于安装，通过引入可选的人工操作，还可使部队在未来保留现有的车辆车队。

机器人搬运工——不仅仅是骡子

从前线向部队运送补给是另一类机器——机器人骡子的任务。处理这“最后一英里挑战”需要使用自主、半自主或在人的监督下操作的机器人车辆，用它们来装载货物、帮助部队卸载一部分货物和为电池充电，以此支持部队执行延长任务。一些机器人骡子还可以用担架将伤员疏散回安全的地带。当配有其他传感器时，机器人骡子还可以提供监视、看守和保护战术行动以及野外部署能力。

这种骡子就是以色列航空工业公司公司研发的REX，它是一种小巧轻便的4×4轮式平台，可以用车辆或直升机运输，可部署在士兵活动范围并以12km/h的速度随车队移动。REX能携带250kg的有效载荷，足以支持一个徒步步兵班。当小队的货物卸包后，REX可以配装一个安装了光电传感器的底座，继续支持该作战单元。车辆可在远程控制模式或“跟随我”模式下操作（“牵连”至一名小队成员，紧跟其后），而这些模式下操作员对机器的操作关注需求是最小的。机器人骡子通过使用专为任务定制的“外套”（编注：类似于马鞍）来适应特定任务，该“外套”为REX配置不同的设备和军械组合。例如，一个后勤外套含有一个带挂钩和附件的平板拖车，用来装入背包、容器、弹药箱和担架;智能外套则是在底座上加了一个光电载荷，还加了三脚架、控制器和电源，以支持传感器进行拆卸操作。

空中和地面机器人集成操作

以色列航空工业公司正在探索加强机器人系统在联合空对地作战中的应用。以色列航空工业公司军用飞机集团总经理、执行副总裁肖·沙哈尔（Shaul Shahar）说：“不同领域平台之间的协同作用使我们能利用每个平台的优势，提供一个卓越的整体解决方案。”以色列航空工业公司正在考虑利用地面和空中机器人组合系统在偏远地区进行边境巡逻、侦察和监视操作。作为一种综合解决方案，该系统可在复杂地形和有挑战的地形下以远距和非视距（NLOS）方式连续工作。该系统集成了来自以色列航空工业公司的三种机器人平台——Robattle无人驾驶车、BirdEye 650D无人驾驶飞行器和能建立非视距连接的通信网络。

通过紧密协同，Robattle无人驾驶车可携带像“黑色花岗岩”这类传感器开展持续监视。它还可以安装一个远程操作的武器站来提供可操作的响应。小型无人机可以从车辆上发射，调查感兴趣的区域，而同时无人地面车辆则像有人侦察兵一样在战壕中保持位置。无人机在该区域上空飞行，可以看到该地区的全景，为地面部队提供视线以外的敌方活动预警，还能建立可靠的通信中继，将指挥所与地面无人地面车辆连接起来，即使车辆距离视线很远。在这类任务中，Robattle无人驾驶车可以在没有补给的情况下自主运行72h。

（李悦霖编译）