美國“陸軍技術(shù)”網(wǎng)站2014年3月13日發(fā)表了貝勒奈西 貝克的文章介紹了排爆機(jī)器人的發(fā)展歷史以及最新研究進(jìn)展。作者在文章詳細(xì)介紹了“彎刀”機(jī)器人、“背包機(jī)器人”以及機(jī)器人“莎莉”的性能，并在文章最后簡(jiǎn)單預(yù)測(cè)了排爆機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)。

　　20世紀(jì)70年代，原先用于民防組織的遠(yuǎn)程操作排爆機(jī)器人開始加入軍隊(duì)服役，在非對(duì)稱戰(zhàn)爭(zhēng)中支持軍方的行動(dòng)，至今已經(jīng)拯救了無數(shù)人的生命。隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在的排爆機(jī)器人速度更快,機(jī)動(dòng)性能更好，其靈巧性已經(jīng)能夠與爆炸物處理技術(shù)人員的親手操作相媲美。

　　對(duì)于爆炸物處理機(jī)器人的工作描述相當(dāng)簡(jiǎn)單，也就是使爆炸物失去效用或者安全引爆裝藥，與此同時(shí)，操作人員與其保持一個(gè)安全的距離。1972年，第一臺(tái)“手推車”(Wheelbarrow)機(jī)器人問世，直到今天其后裔仍然在軍隊(duì)服役，同時(shí)，工程師和研究人員也在不斷升級(jí)排爆機(jī)器人，以應(yīng)對(duì)不斷變化的挑戰(zhàn)。最新的排爆機(jī)器人展示了令人驚訝的多功能性、靈活性和多樣性，它們能夠支持排爆技術(shù)人員比以往更加安全、高效地實(shí)現(xiàn)自己的目標(biāo)。

　　“彎刀”（CUTLASS）機(jī)器人

　　諾斯羅普?格魯門公司不但將“手推車”機(jī)器人帶入了21世紀(jì)，而且在2012年9月通過其英國子公司RemotecUK為英國武裝部隊(duì)設(shè)計(jì)了一款新型機(jī)器人。這款機(jī)器人被稱為“彎刀”，這是一種速度較快、易操縱的輪式機(jī)器人，能夠單獨(dú)勝任評(píng)估威脅以及處理爆炸物的任務(wù)。

　　“‘彎刀’機(jī)器人可以取代兩臺(tái)傳統(tǒng)的機(jī)器人，因?yàn)樗闪撕芏嗟哪芰Γ?amp;rdquo;諾斯羅普?格魯門公司信息系統(tǒng)歐洲事務(wù)總經(jīng)理丹尼?米利根（DannyMilligan）解釋說，“它可以深入爆炸物現(xiàn)場(chǎng)，“注視”著爆炸物并選擇適當(dāng)?shù)墓ぞ邅硖幚砣魏伪话l(fā)現(xiàn)的爆炸物。”

　　相比之下，傳統(tǒng)的排爆處理往往需要一臺(tái)機(jī)器人使用攝像頭捕獲現(xiàn)場(chǎng)狀況，另一臺(tái)機(jī)器人使用工具來處理它，或者是一個(gè)機(jī)器人捕獲關(guān)于爆炸裝置的信號(hào)后，返回到操作人員處，更換工具后再返回排爆。“彎刀”機(jī)器人配備車載傳感器和攝像頭，操作人員使用這些設(shè)備來評(píng)估威脅，并在其移動(dòng)過程中從大量的車載工具包中選擇合適的工具來完成任務(wù)。操作人員利用“彎刀”機(jī)器人的攝像頭所反饋的信息，通過一個(gè)指揮和控制裝置在一段距離之外來操控機(jī)器人，例如，在車輛的后面。

　　“傳統(tǒng)的機(jī)器人部署時(shí)，操作人員需要直接觀察機(jī)器人，”米利根說，“但是使用‘彎刀’機(jī)器人時(shí)，你可以在一段距離之外或者障蔽物之后操控它。”

　　然而，操縱這樣一個(gè)先進(jìn)的機(jī)器人并不容易。要想使機(jī)械手臂發(fā)揮最大的靈活性，其操控系統(tǒng)一定會(huì)非常復(fù)雜。但國際版“彎刀”機(jī)器人卻已經(jīng)顯著簡(jiǎn)化了操控系統(tǒng)。

　　“我們已經(jīng)證明操作人員使用目鏡和一個(gè)操縱柄就可以有效地控制機(jī)器人，目鏡實(shí)際上就是一個(gè)iPad。”米利根補(bǔ)充說。

　　“彎刀”機(jī)器人仍在不斷改進(jìn)，以迎接新的挑戰(zhàn)。最近，諾斯羅普?格魯門公司已經(jīng)為“彎刀”機(jī)器人開發(fā)出一種新的附加裝置，旨在應(yīng)對(duì)一種與爆炸物定位有關(guān)的特定威脅，但具體細(xì)節(jié)目前沒有透露。

　　安全與防務(wù)展的與會(huì)者可能已經(jīng)在展會(huì)上看到了諾斯羅普?格魯門公司生產(chǎn)的“龍蝦”（Lobster）機(jī)器人，這是該公司迄今為止最靈巧的機(jī)器人，它配備了雙機(jī)械手，這些機(jī)械手如此靈巧，即使一個(gè)人俯臥在地上，它們也可以從其口袋中取出物品。雖然諾斯羅普?格魯門公司大多數(shù)的研發(fā)工作都是該公司獨(dú)立完成的，但是“龍蝦”機(jī)器人卻是與其他公司協(xié)作的產(chǎn)物。

　　“我們已經(jīng)與應(yīng)用思維公司（AppliedMinds）合資研發(fā)‘龍蝦機(jī)器人，應(yīng)用思維公司總部位于洛杉磯，該公司與諾斯羅普?格魯門公司有著長(zhǎng)期的合作關(guān)系。他們的一些研究項(xiàng)目有助于我們實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。”米利根說。

　　iRobot公司生產(chǎn)的全任務(wù)排爆機(jī)器人

　　如果說“彎刀”機(jī)器人是為了專門滿足英國軍方的要求而開發(fā)，那么iRobot公司引以自豪的則是能夠?yàn)樗腥蝿?wù)提供一系列無人排爆解決方案。

　　iRobot公司機(jī)器人產(chǎn)品總監(jiān)馬克?貝朗格（MarkBelanger）解釋說：“我們最小的機(jī)器人產(chǎn)品名為“第一眼”（FirstLook），這款機(jī)器人重約5磅，適合放在背包中攜帶，主要從事下車排爆行動(dòng)；最大的機(jī)器人產(chǎn)品是“710型勇士”（710Warrior），重500磅，適合處理車載簡(jiǎn)易爆炸裝置、隱藏在基礎(chǔ)設(shè)施中的或者更大的炸彈。”

　　但到目前為止，iRobot公司最受歡迎的機(jī)器人產(chǎn)品是60磅重的“背包機(jī)器人”（PackBot），“背包機(jī)器人”自2001年開始部署，并且基于客戶反饋不斷改進(jìn)，以應(yīng)對(duì)不斷發(fā)展的威脅。

　　“這是一種多用途機(jī)器人，”貝朗格說，“它配備的三自由度（三個(gè)關(guān)節(jié)）機(jī)械臂使其能夠在廣泛的范圍內(nèi)抓取物品，這些是其他機(jī)器人不可能做到的。它可以進(jìn)入密閉空間，能夠集成各種化、生、放、核傳感器，還可以進(jìn)入已經(jīng)壓低的飛機(jī)通道并且到達(dá)前方的機(jī)艙。”

　　它的多功能性使其廣受部署在伊拉克和阿富汗的美軍和國際聯(lián)軍的歡迎，其受歡迎程度甚至已經(jīng)引起了美國戰(zhàn)后設(shè)置執(zhí)法部門的關(guān)注。至今“背包機(jī)器人”已經(jīng)生產(chǎn)了大約6,000臺(tái)，其中美軍列裝了大約4500臺(tái)，其余1500臺(tái)列裝了美國的35個(gè)盟國或者伙伴國，其范圍遍及歐洲、中東地區(qū)和亞太地區(qū)。

　　“‘背包機(jī)器人’正在全球部署，它能夠適應(yīng)各種各樣的環(huán)境，美軍主要將其部署在伊拉克和阿富汗的沙漠環(huán)境中，”貝朗格說，“它既能夠適應(yīng)高熱和高濕以及太平洋地區(qū)不同的環(huán)境，又能夠適應(yīng)中東地區(qū)的高溫和沙塵以及歐洲的不同氣候。”

　　iRobot公司生產(chǎn)的爆炸物處理機(jī)器人的控制方式隨著平臺(tái)的尺寸和性能的變化而變化。較大的“背包機(jī)器人”和“710型勇士”機(jī)器人使用一臺(tái)基于筆記本電腦的控制器，而“第一眼”機(jī)器人使用一種集成屏幕的、直觀的輕量級(jí)2磅重的手動(dòng)控制器，并且不需要培訓(xùn)。

　　“對(duì)于30磅重的310型小型無人地面車輛（SmallUnmannedGroundVehicle，SUGV），我們已經(jīng)銷售了超過1000臺(tái)，我們?yōu)檫@款機(jī)器人集成了Xbox控制器與仰視顯示器，”貝朗格解釋說，“我們想給予我們的客戶和操作人員更加直觀的感受，確保我們的產(chǎn)品易于使用，并且外觀和感受類似于他們?cè)谄矫裆钪惺煜さ氖挛铩?amp;rdquo;

　　在技術(shù)走向方面，貝朗格說，從伊拉克到阿富汗，機(jī)器人已經(jīng)變得更小、更輕，能夠在有限的基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)支持模塊化的排爆任務(wù)。例如，“第一眼”機(jī)器人，最初被設(shè)計(jì)成一臺(tái)偵察機(jī)器人，現(xiàn)在它已經(jīng)配備了輕巧的機(jī)械臂和熱成像相機(jī)來處理爆炸物威脅。在目前的后阿富汗時(shí)代，需要較大型的機(jī)器人來處理車載簡(jiǎn)易爆炸裝置和其他你可以在城市場(chǎng)景中遇到的威脅。

　　“在伊拉克和阿富汗，軍方進(jìn)行了大量的就地引爆來清除簡(jiǎn)易爆炸裝置的威脅，”貝朗格解釋說，“在市區(qū)的平民中間，要做到這一點(diǎn)并不容易，你需要一個(gè)機(jī)器人來承擔(dān)威脅，并確保不會(huì)傷及無辜。”

　　“背包機(jī)器人”也被升級(jí)應(yīng)用于爆炸物處理之外的領(lǐng)域，iRobot公司最近曾為背包機(jī)器人集成了化學(xué)、生物、放射性和核傳感器。

　　“我們的研究領(lǐng)域之一就是讓我們的機(jī)器人具備更多的功能，因此，當(dāng)它們不是隨同排爆小組進(jìn)行部署時(shí)，它們也可以使用核、生、化以及其他傳感器完成排爆以外的任務(wù)，”貝朗格總結(jié)道。

　　機(jī)器人“莎莉”（RoboSally）

　　雖然諾斯羅普?格魯門公司和iRobot公司的大多數(shù)研發(fā)工作都是在公司內(nèi)部獨(dú)立完成，但是它們也偶爾與學(xué)術(shù)和研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行協(xié)作。與學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)協(xié)作開發(fā)先進(jìn)技術(shù)更重要的原因是吸引軍方的眼球。位于馬里蘭州勞雷爾市的約翰斯?霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室（AppliedPhysicsLaboratory，APL)的研究人員為被截肢人員研發(fā)的高度靈巧的義肢現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用于排爆機(jī)器人，人們親切稱呼這臺(tái)機(jī)器人為“莎莉”。

　　“我們通過國防高級(jí)研究計(jì)劃局資助的‘完美義肢’(RevolutionizingProsthetics，RP）項(xiàng)目參與了高度靈巧的機(jī)器人肢體研發(fā)工作，這些機(jī)器人肢體可以模仿一切人的肢體動(dòng)作。”應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室探測(cè)研究與發(fā)展部門首席工程師邁克爾?麥克洛克林（MichaelMcLoughlin）說，“‘完美義肢’項(xiàng)目中的義肢研發(fā)工作完成后，我們開始思考還有什么領(lǐng)域有可能利用這些技術(shù)。排爆機(jī)器人顯然是一個(gè)可以應(yīng)用這一技術(shù)的項(xiàng)目，因?yàn)槲覀冊(cè)?jīng)參與了很多義肢解決方案的制定，這些士兵都是被簡(jiǎn)易爆炸裝置所炸傷的。”所以應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室的研究人員參與了美國海軍的“先進(jìn)排爆機(jī)器人系統(tǒng)”（AdvancedEODRoboticSystem，AEODRS）計(jì)劃并設(shè)計(jì)制造了機(jī)器人“莎莉”，這是一個(gè)模仿人形的軀干配備了“完美義肢”項(xiàng)目生產(chǎn)的義肢，旨在驗(yàn)證高度靈巧義肢的排爆機(jī)器人。

　　“完美義肢”項(xiàng)目設(shè)計(jì)的義肢旨在由截肢人員或者脊髓損傷人員單靠思想來操控。對(duì)于爆炸物處理人員來說，應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室制定了一種遙控操作方案，通過配備了傳感器的手套確保機(jī)器人“莎莉”的手臂能夠模仿操作人員的抓取動(dòng)作。

　　“我們還利用了稱之為半自動(dòng)控制的計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)，以幫助減輕操作人員的負(fù)擔(dān)，”麥克洛克林解釋說，“如果機(jī)器人想要抓取一個(gè)物體，它可以首先識(shí)別這個(gè)物體，然后機(jī)械臂調(diào)動(dòng)其自身的內(nèi)部能力和嵌入式傳感器，最后緊緊抓住目標(biāo)物，同時(shí)保持合適的壓力不使其滑落。”

　　傳統(tǒng)的爆炸物處理機(jī)器人只有一個(gè)自由度（一個(gè)關(guān)節(jié)），并且僅配備了一個(gè)可以打開、關(guān)閉和旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單鉗形裝置，而機(jī)器人“莎莉”有五個(gè)手指，并且可以獨(dú)立地進(jìn)行控制。其腕部具有三個(gè)自由度（三個(gè)關(guān)節(jié)），所以它不但能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，而且還可以彎曲以及延伸手腕的偏移，使其看起來更像人類的手腕，其能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前已經(jīng)部署的所有排爆機(jī)器人平臺(tái)。

　　應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室將繼續(xù)致力于“先進(jìn)排爆機(jī)器人系統(tǒng)”項(xiàng)目，基于“完美義肢”項(xiàng)目設(shè)計(jì)的義肢，集成更先進(jìn)的機(jī)械手到一個(gè)更小的非人形平臺(tái)。

　　“對(duì)于排爆系統(tǒng)，通常你希望其更堅(jiān)固，能抓取更重的重量，但是機(jī)械臂的靈敏度同樣重要，”麥克洛克林說，“我想今后你會(huì)看到與機(jī)器人“莎莉”具有相同的功能，但外形不同的機(jī)器人，因?yàn)樗m應(yīng)軍事環(huán)境。”