在核生化環境下
偵察機器人能否扭轉戰局?
充滿核輻射的廢墟,若隱若現的大火,壹個略顯奇怪的機器人暴露在跳動的陰影中,透明容器的頭部跳動著生物的大腦。
在遊戲作品中,腦控機器人往往以生物大腦為控制中樞,實現在高輻射環境下工作的功能。這個別出心裁的創意吸引了無數目光。由於人腦更換了脆弱的電子元件,不僅獲得了抗輻射能力,而且具有極高的智能,使其能夠承擔調查核汙染環境的任務。
隨著核武器、化學武器和生物武器的迅速發展,如何實現對汙染環境的調查成為不得不考慮的問題。然而,腦控機器人不僅難以實現,而且還存在人際關系問題。目前,核生化偵察機器人最終屬於機械結構,各國近年來壹直在不斷研究核生化偵察機器人。
那麽,為了配合核生化環境的調查,它有什麽特點呢?目前典型的核生化和偵察機器人是什麽樣的?未來的核、生化、偵察機器人該何去何從?
走進戰鬥環境:核、生化和偵察機器人的特點
核生化及偵察機器人是壹種遙控偵察機器人,可以在被核生化戰劑汙染的地區無人值守。由於應用場景是核生化汙染的戰場環境,環境條件的最大特點是高輻射、高腐蝕、地形復雜。
在高輻射環境下,機器人中的半導體元件中的大量原子會被輻射激發,導致機器人失效甚至損壞。
因此,需要對機器人的弱電部分進行屏蔽,以保證其正常工作。而相機、生化戰劑探測儀等傳感器單元由於功能需要,不可避免地會受到壹定程度的輻射,這對這類元器件提出了更高的要求。
在最基礎的傳感器相機上,普通數碼相機的光電傳感器會受到輻射的嚴重影響,不僅成像噪點增加出現大片白光,強烈的輻射還會導致感光器直接報廢。機器人電子元器件的抗輻射能力幾乎決定了其在輻射環境中的工作能力和持續時間。
強腐蝕性的核生化環境和多變的戰場環境對機器人的高壓部分和機械部分提出了耐腐蝕、堅固、輕便的要求。
因此,其機體需要具備處理氣態腐蝕性物質的能力,在核、生化、偵察任務中不可避免地要面對崎嶇的地形或狹小的空間,因此外掛的耐腐蝕替換件不可能很大,所以機電設備的耐腐蝕壹直是研究的熱點和難點。同時,為了在狹窄的環境中工作,其機械手應具有較高的靈活性,以方便取樣和測試。
賦能發展方向:國外典型機器人
短劍無人地面車。它是美國諾斯羅普·格魯曼公司生產的產品。它曾被英國國防部EOD部門的專家認為是世界上最可靠、功能最強的無人地面機器人。
它已在英國各地投入使用,其應用結果證明了它在惡劣環境中的適用性。它的機械手有九個自由度,能在狹小的空間裏保持敏捷;機體可根據用戶要求模塊化,因此具有完成化學、生物、輻射和核(CBRN)環境偵察任務的能力。得益於六輪設計和自動車輛穩定系統,它可以在各種地形和天氣下保持機動性和穩定性。
Kobra-725無人地面車。它由美國Teledyne FLIR防務公司在2022年歐洲貿易展上推出。
高清攝像頭和高超的通信能力使其能夠進行深度探測;它的機械臂展開後可以觸碰到4米左右高的物體,在強大動力的推動下可以舉起330斤重的重物;模塊化組件使其具有遠程CBRN檢測的效用;兩側履帶驅動,具有在崎嶇復雜地形下保持高速機動的性能;作為重型通用機器人系統(CRS-H)機器人平臺,已被美國宣布部署在陸軍。
SkyRaider無人機。Teledyne FLIR國防公司的產品比無人駕駛地面車輛更輕、更快。
它的傳感器可以根據操作要求裝載。使用MUVE R430輻射檢測儀,操作者可以從遠處快速定位並準確識別放射源;MUVE B330負載和MUVE C360多種氣體探測器可分別探測生物戰劑和化學戰劑。
綜上所述,國外典型機器人具有模塊化、高機動、強通信的特點,但也存在價格高、不適合戰爭模式的缺陷,這為未來核、生化偵察機器人的發展方向提供了明確的目標。
模擬未來:低成本模塊化智能
最近,英國可能向烏克蘭發送貧鈾彈的消息讓人們想到,在日益緊張的國際形勢下,我們可能面臨類似於俄烏沖突中釋放生化戰劑和放射性汙染物擴散所造成的核、生、化汙染環境。為提高軍隊三防水平,促進核生化汙染後的重建重生,未來核生化發展將向低成本、模塊化、智能化方向發展。
就低成本而言。生化試劑和放射性汙染物的釋放通常範圍大、擴散快、面積廣,難以保證機器人在惡劣的核生化工作條件下的壽命。
因此,為了應對高頻率、大規模的汙染,核生化及偵察機器人必須成本低廉、結構簡單並能大規模生產,才能有效地在規模上提高三防水平。
模塊化。因為世界上很少有核生化事故和戰爭,所以現在的核生化偵察機器人都是高度定制化和非標準化的。不僅零件局部損壞難以更換,而且難以適應不同的工況。高度模塊化的機器人不僅可以解決上述問題,而且統壹的標準和接口協議可以有效降低機器人本身和各個模塊的開發周期和成本。而且統壹的標準模塊更容易量產,當部分機器人損壞嚴重時,只需要更換模塊,而不需要整體報廢。這使得模塊化成為核生化和偵察機器人的重要發展趨勢。
在智能化方面,如上所述,輻射等惡劣環境對機器人的可靠性和安全性提出了很高的要求。由於核生化環境中的偵察機器人需要做壹些屏蔽工作,不僅會影響遙控的穩定性,還會嚴重限制機器人的接口,其輸入信息的通道也不會很寬。因此,智能化也是核生化偵察機器人的發展方向之壹。
不局限於自動避障、提前規劃輸入等簡單任務。機器人要在惡劣環境限制的傳感器條件下做出適當的決策,並具有壹定的自我修復能力,以應對核生化環境中可能出現的意外。隨著目前人工智能的發展,衍生出的低功耗、自主式人工智能有可能推動核、生化、偵察機器人的智能化發展。