美军新概念机器人大盘点

颜慧

“乐高”变形机器人

近期，美国陆军与美国麻省理工学院合作研制了一种类似于乐高结构的晶格材料，这种材料可以让机器人自行重新配置，从而实现“由机器人自造机器人”的目的。美国陆军作战能力研发司令部（CCDC）陆军实验室的专家表示：“就像蚂蚁连接起来搭建临时桥梁一样，未来的微型机器人集群可能也会变形组合成一座横跨河流的桥梁，在帮助士兵穿越战场后，再重新配置组合以执行另一项任务。”某些应用程序甚至还可以实现将机器人变形为能吸收冲击力（如爆炸引起的冲击力）的高性能机器人。这是美国陆军为推进陆军机动性而进行的一项研究。

这种“乐高”变形机器人具有适应性、可重构性和灵活性强的特点，但这只是美国陆军实验室结构机器人技术概念的一个实施案例。研究人员还尝试利用能吸收冲击或爆炸的材料制造此类机器人。为了让材料快速组装成型，研究人员将“乐高晶格”配置与注塑制模相结合，这样也有助于它们形成多种组合特征，例如，可根据需要在受力时变厚、变硬或变软。研究人员表示，以这种方式使用材料，可以将更大的结构组合在一起。

美国陆军作战能力研发司令部的另一个项目是通过化学方法开发高级塑料，这将使单个无人机或机器人即使在飞行或行驶中也能自行变形。它们或许不会像《终结者》系列电影中的T-1000机器人一样拥有可随时“变身”的液态金属，但是它们可以使用一种具有记忆功能的类似于塑料的材料实现变形。在实验室中造出变形无人机或机器人无疑是实现梦想的第一步。

日常生活中常见的塑料在制成零件后会一直保持原有的形态。美国陆军实验室引入的新型化学反应技术，可以通过某种外部刺激改变塑料的形状，从而循环利用材料。研究人员还对材料进行编程，使其“记住”之前保持的形状或在接收激发指令后变形为操作员选择的新形状。未来，美国陆军实验室将引入人工智能系统，并根据多种作战需要实现多种机器人的智能组合和形态变换。

反应灵敏的战斗机器狗

在2021年美国陆军协会年度会议上，一款造型独特的“战斗机器狗”刚刚面世就引发了各界关注。它是由美国幽灵机器人公司与宝剑国际公司联合研发打造的，目前已在美国空军服役。这款战斗机器狗为四足无人载具，重约7.7千克，反应灵敏，能够自主避障，配有降低重心的蹲伏模式和改变腿部灵活性的高步模式，速度最快可以达到2.3米每秒，能较好地适应崎岖的地形。战斗机器狗还配备多型传感器，可为操控者提供360度态势感知，实现昼夜连续警戒巡查，拓展了操控者的视野和控制范围。

宝剑国际公司的研究人员将该公司研制的“特殊用途无人步枪”SPUR系统安装在战斗机器狗的背部。这是一款6.5毫米口径的克里德摩尔步枪，与目前美军特种部队使用的7.62毫米口径子弹相比，6.5毫米口径子弹具有更稳定的弹道和更远的射程。按照幽灵机器人公司的介绍，战斗机器狗装备这款无人步枪后，能在1200米范围内实现精准射击，其稳定性非常出色。一些军事专家认为，未来这款战斗机器狗很有可能被用于执行暗杀任务。

此外，战斗机器狗的尺寸并不大，可以更轻松地进入狭小的空间。在侦察任务和城市巷战中，它们不仅可以成为美军士兵的眼睛和耳朵，还能在有效距离内提供精准打击，进一步提高部队的战场生存率和作战效率。

目前，幽灵机器人公司尚未透露这款战斗机器狗是否会进入美军特种部队或情报部门服役。一些专家分析认为，随着电池、传感器、人工智能等技术越来越成熟，未来各国军队除了在巡逻、侦察等领域会大量使用仿生机器人之外，战斗机器人也将是新的研发应用舞台。

近年来，小型机器人因体形小、机动灵活等优点，被美军广泛用于执行警戒、侦察、排爆、危险品探测等任务。同时，为提高实战性能和应对潜在威胁，美军不断提升其攻击属性，引发不少争议。不少美国学者担心，此类战斗机器狗应用广泛且易于隐蔽，一旦出现失控或被恐怖分子利用的情况，或将变成恐怖的作战机器，后果不堪设想。

“幽灵军”机器人战车

为降低士兵面临的风险，美军从2019年开始开发具有特色用途的机器人战车（RCV）。这也是美国陆军“下一代战车”计划的一部分。该项目负责人将这种机器人战车比作美军在第二次世界大战中组建的“幽灵军”。这种机器人战车不需要人类驾驶员，比当前类似的战斗平台更具杀伤力和生存能力，而且体积更小、重量更轻、燃油效率更高，部署更方便。美军希望使用这种战车完成战场上的侦察和火力支援任务，以减少非传统以及高危作战环境下人员的伤亡，同时抗衡敌方主战坦克部队。机器人战车包括三种不同底盘重量的车辆：轻型（RCV-L）、中型（RCV-M）和重型（RCV-H）。这些机器人战车的任务主要有：侦察战场，应对与人类或其他机器人侦察兵的小规模冲突以及与全副武装的敌人进行全面战斗。

RCV-L是全重约7吨的轻型平台，行进速度为40千米每小时，可携带544千克有效载荷。RCV-L可搭载一套完整的探测系统，以引导其他平台对目标进行精确打击。RCV-L还可搭载反坦克导弹或者轻型低后坐力武器。由于RCV-L造价较低、重量轻，被定义为战争中的可消耗品，通过直升机和运输机就可快速部署到战场上。美国陆军计划于2024年底采购624辆RCV-L。除此之外，美国陆军还计划将装甲运输车无人化，使其具备自动驾驶和跟随的功能，并對M160扫雷机器人进行升级以提升工兵装备的现代化。RCV-M是重量为10～20吨的中型平台，配备中口径机关炮和反坦克导弹，中口径火炮或者大口径低后坐力武器。RCV-M可由C-130“大力神”运输机运输并部署到战场上。

据悉，美国陆军已决定由优胜公司建造RCV-L和RCV-M两种机器人战车作战平台。目前，轻型和中型机器人战车已经在公司范围内展开试验。此外，美国陆军已从2020年开始进行排级单位的机器人作战车辆测试以及虚拟作战环境技术试验，这些测试和试验结果将有助于陆军在2023年决定如何在战场上使用机器人战车。在2019年的美国陆军协会年会上，研究团队已经展示了Ripsaw M5机器人战车，它在无人地面车辆的技术基础上，增加了可伸缩装甲和悬架，提高了机动性方面的技术，以应对未来战斗中的挑战。

RCV-H是三种机器人战车中体积最大的作战平台，重量为20～30吨，可搭载大口径直瞄火炮或者其他重型武器，具有射击致命能力。预计2023年研发机构将对该型机器人战车进行实战测试。此外，该款战车还可搭载各种传感器组件，能够与无人机协同作战，也符合近年来美军提出的“多域作战”的理念。目前，美国陆军正在使用M113装甲运兵车模拟RCV-H，将其改装成无人驾驶战车。这项工作的重点是将“僚机”机器人战车放在一个“有人”与“无人”混合的编队中，该编队的核心是一辆有人驾驶的战车，它将作为操控多个机器人的操作平台。不过，RCV-H也存在一些不利因素，如车体太重难以运输，一架C-130“大力神”运输机仅可空运一辆RCV-H战车。

美国陆军的目标是，在2026年装备第一支机器人战车部队。这支部队不仅能通过降低风险和利用新的能力提高作战效能，还将确保指挥官们比敌人更快了解战场，迅速做出决策。

“半机械”昆虫机器人

美国国防部高级研究计划局（DARPA）早在15年前就启动了一项与生物体配对的混合微机电系统计划，即“机器人昆虫”项目。研究人员提出，利用电子遥控或全球定位系统，可在100米范围外控制昆虫，将其送达距离目标5米以内的地方。一旦到达目标，昆虫在获得新的指令前，将无限期停留在目标地点，同时不断向指挥点传回传感器的数据。这种植入昆虫体内的装置是一种微电机系统，它由微型硅晶片打造，充当控制平台，一些微系统载荷设备也被安装在这个平台上，以控制昆虫运动、传感目标地点环境，提供动力。这种昆虫机器人是一种“半机械”飞行器—一半是昆虫，一半是机器。

2008年，DARPA已成功研制出蟑螂机器人。研究人员在蟑螂胸部植入一个电子设备，在操作员的控制下，蟑螂可以做左转、右转和加速等动作。这些指令通过无线传输从一台电脑传到安装在蟑螂身上的接收器上。

目前，研究人员正在研究如何在蜻蜓、蜜蜂、老鼠和鸽子身上安装“遥控炸药探测器”。有证据表明，在蝗虫身上进行的实验获得了成功。顺便说一句，这种昆虫机器人的动力是由昆虫自己产生的，所以不需要额外安装发动机和提供燃料。这一研究的前景十分诱人，但要制作一个半机械昆虫机器人，必须保证信号能直接传入昆虫的神经回路。在这种情况下，即使昆虫试图去做其他的事情，也可以由人工发出阻止指令。

研究者认为，遥控昆虫机器人会像其他智能机器人一样实用。即使应对复杂任务，也会获得符合预期的结果。操作人员只需要对其设置一些参数，然后就可以“坐享其成”。但是，我们必须承认，在测试场景下，机器人可以解决许多问题，在变幻莫测的战场环境中却很难预测会发生什么情况。如果這项研究获得成功，DARPA将打造一系列“空中飞行昆虫机器人”。随着军事作战理论的进一步发展，这些能在空中飞行的秘密小分队也许会改变未来的战场。