排爆型無(wú)人地面車的最新進(jìn)展

徐文

隨著恐怖襲擊威脅增加，拆除簡(jiǎn)易爆炸裝置等危險(xiǎn)任務(wù)需求激增。借助遠(yuǎn)距離、零傷亡等先天優(yōu)勢(shì)，無(wú)人地面車在發(fā)現(xiàn)、定位和排除拆除簡(jiǎn)易爆炸裝置等危險(xiǎn)作業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。

在最近的一系列恐怖分子襲擊中，使用最多的方式就是采用簡(jiǎn)易爆炸裝置（IED），包括車載簡(jiǎn)易爆炸裝置（VBIED）和自殺背心簡(jiǎn)易爆炸裝置（SVIED），或放入建筑內(nèi)或配備了自殺背心簡(jiǎn)易爆炸裝置的殺手混入人群，而應(yīng)對(duì)這種威脅的關(guān)鍵手段就是能在安全距離以外發(fā)現(xiàn)、定位和排除這些可疑爆炸物，所以各國(guó)政府和機(jī)器人公司都在加大投資發(fā)展各種具有探測(cè)、排爆功能的無(wú)人地面車（UGV）或排爆機(jī)器人。根據(jù)一份爆炸物排除（EOD）和反簡(jiǎn)易爆炸裝置（CIED）設(shè)備市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告顯示，該行業(yè)的預(yù)計(jì)市場(chǎng)價(jià)值將從2014年的57.4億美元到2023年達(dá)到85.6億美元。其中，又以無(wú)人地面車作為一個(gè)關(guān)鍵要素，帶有便攜式X射線系統(tǒng)、炸彈遏制室、排爆套件、爆炸物探測(cè)器和搜索鏡等設(shè)備，組成一個(gè)“系統(tǒng)中的系統(tǒng)”。

履帶式排爆機(jī)器人

T7履帶式排爆機(jī)器人

在2017年9月舉辦的英國(guó)國(guó)際防務(wù)展上（DSEI 2017）上，英國(guó)國(guó)防部宣布，已經(jīng)向美國(guó)哈里斯公司（Harris）授予了價(jià)值7000萬(wàn)美元、采購(gòu)T7履帶式排爆機(jī)器人的合同，以支持英國(guó)國(guó)防部全球排爆任務(wù)。

T7排爆機(jī)器人的設(shè)計(jì)是專用來(lái)應(yīng)對(duì)包括簡(jiǎn)易爆炸裝置在內(nèi)的各種爆炸物威脅，在搜索并拆除簡(jiǎn)易爆炸裝置的同時(shí)，也確保排爆人員免受傷害。此外，T7排爆機(jī)器人也能滿足當(dāng)前商業(yè)和軍事任務(wù)的苛刻需求，包括危險(xiǎn)品（HAZMAT）處理、情報(bào)、監(jiān)視與偵察（ISR）、特殊武器和戰(zhàn)術(shù)任務(wù)。

T7排爆機(jī)器人配有一個(gè)機(jī)械臂和夾具，并集成了觸覺感知技術(shù)，可向操作者提供如真人手臂一樣靈巧的動(dòng)作和靈敏的觸覺反饋，每個(gè)手指都配裝了力傳感器，可以測(cè)出抓握力，并將這些測(cè)量值傳輸回觸覺控制器，使操作人員在控制器中感覺到與實(shí)際握抓相同的力，就好像真的抓住并移動(dòng)物體一樣，從而能對(duì)復(fù)雜任務(wù)做出精確響應(yīng)，縮短了任務(wù)完成時(shí)間，并提高了任務(wù)效能。

T7排爆機(jī)器人的履帶式底盤十分堅(jiān)固，即使在崎嶇地形下也具備高機(jī)動(dòng)能力。另外，T7排爆機(jī)器人系統(tǒng)采用多功能和開放式架構(gòu)，能夠集成標(biāo)準(zhǔn)傳感器、排爆工具和其他工具等多種附件，不需要昂貴的硬件投資，就能支持范圍廣泛的任務(wù)。排爆人員只需一天半的時(shí)間即能學(xué)會(huì)T7排爆機(jī)器人的操作。

“紅鷹”無(wú)人地面車

美國(guó)哈里斯公司研制的另一種“紅鷹”（RedHawk）無(wú)人地面車，重23kg，最初也是專門為遙控拆除簡(jiǎn)易爆炸裝置任務(wù)設(shè)計(jì)的。無(wú)人地面車上的機(jī)械臂能夠使用車載的拆彈設(shè)備和情報(bào)、監(jiān)視與偵察有效載荷，同時(shí)能集成其他標(biāo)準(zhǔn)配件，包括一個(gè)四通道遙控器啟動(dòng)系統(tǒng)、前后攝像機(jī)和安裝擋泥板上四角的用于導(dǎo)航的角攝像機(jī)，以及用于導(dǎo)航平移/傾斜的桅桿變焦相機(jī)，具有120倍變焦能力。“紅鷹”用于情報(bào)、監(jiān)視與偵察，高功率多輸入和多輸出（MIMO）通信能力以及一個(gè)供操作員的使用的可擴(kuò)展的無(wú)線觸覺控制器控制單元和精密操控器，從而使操作員在拆除簡(jiǎn)易爆炸裝置的同時(shí)，直觀地“感覺”目標(biāo)，使機(jī)器人能夠像人一樣行動(dòng)。

“紅鷹”無(wú)人地面車的尺寸為47cm×27cm×45cm，采用螺栓加固的固定裝置，能夠安裝在已經(jīng)裝備部隊(duì)的各種大型無(wú)人地面車上，用12個(gè)BB-2590電池作動(dòng)力，使用時(shí)間超過(guò)四個(gè)小時(shí)。最大行駛速度為6km/h，能爬上大于40°的樓梯和斜坡，以及能橫越超過(guò)30°的橫向斜坡，能轉(zhuǎn)直徑139cm的圓，并即使傾翻也具有自我復(fù)原能力，水平工作距離為220cm，垂直達(dá)122cm，采用常規(guī)布局的提升重量的能力是113kg，機(jī)械臂完全展開時(shí)的提升重量為27kg。

“紅鷹”無(wú)人地面車可通過(guò)四個(gè)以太網(wǎng)絡(luò)和24V DC連接器連接到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，車上還有皮卡汀尼公司導(dǎo)軌，用于整合的配件包括車載簡(jiǎn)易爆炸裝置拆彈設(shè)備，遠(yuǎn)程啟動(dòng)系統(tǒng)，單/雙頻帶多輸入和多輸出無(wú)線電，一個(gè)安裝機(jī)械臂上的拆彈有效載荷，非導(dǎo)電的電線切割鉗和鏟車附件（最大能力30kg）。

“特里曼克斯”無(wú)人地面車

英國(guó)科巴姆公司研制的“特里曼克斯”（Telemax）無(wú)人地面車，能執(zhí)行爆炸物排除和探測(cè)化學(xué)、生物和放射性物質(zhì)任務(wù)，依靠四個(gè)獨(dú)立的鉸接履帶行走裝置，具有高度機(jī)動(dòng)的能力，既能夠獨(dú)立操縱，也能成對(duì)或整體操縱，通過(guò)智能控制系統(tǒng)和平臺(tái)的地形兼容系統(tǒng)（GCS），使“特里曼克斯”無(wú)人地面車能應(yīng)對(duì)特殊的地形，包括能爬上45。陡峭的坡度，越過(guò)500cm高的障礙物和跨越60cm寬的戰(zhàn)壕。“特里曼克斯”尺寸足夠小，完全可以放到一輛運(yùn)動(dòng)型多用途汽車（SUV）的后排空間內(nèi)，能通過(guò)飛機(jī)、地鐵、公共汽車或其他公共交通車廂等過(guò)道的狹窄的空間環(huán)境中工作，而機(jī)械臂卻能伸到2.5m之外?！疤乩锫怂埂睙o(wú)人地面車還集成有工具中心包控制器，或使用夾具或用排爆工具，排除簡(jiǎn)易爆炸裝置、地雷和炸彈等。

在探測(cè)化學(xué)、生物和放射性物質(zhì)任務(wù)中，“特里曼克斯”無(wú)人地面車的機(jī)械臂還能靈巧地使用鑷子、棉簽、勺子等收集樣本的工具，并將樣本儲(chǔ)存到隨身攜帶的5個(gè)罐子里。

“大蜥蜴”無(wú)人地面車

法國(guó)ECA機(jī)器人公司的“大蜥蜴”（Iguana）無(wú)人地面車系列產(chǎn)品，同樣專為在包括飛機(jī)、火車、巴士車廂內(nèi)部等狹小空間，進(jìn)行探測(cè)作業(yè)，用于爆炸物排除、簡(jiǎn)易爆炸裝置和防化學(xué)、生物、放射性、核爆炸（CBRN）以及戰(zhàn)斗損傷/風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等任務(wù)。

目前，“大蜥蜴”無(wú)人地面車有用于爆炸物排除和反簡(jiǎn)易爆炸裝置的E型和用于防化學(xué)、生物、放射性、核爆炸任務(wù)的c型兩種布局。

“禽爪”無(wú)人地面車

英國(guó)奎奈蒂克公司研制的“禽爪”（Talon）系列大型無(wú)人地面車，采用耐久性、靈活性、模塊化的車體結(jié)構(gòu)，具有上下樓梯的能力，能越過(guò)包括巖石、鐵絲網(wǎng)在內(nèi)的挑戰(zhàn)性地形以及雪地上行駛，能夠在惡劣的天氣下作業(yè)，最高行駛速度可高達(dá)9.6km/h，可參與一系列排險(xiǎn)和反恐活動(dòng)。例如，在軍事、執(zhí)法和急救應(yīng)用方面，“禽爪”無(wú)人地面車廣泛應(yīng)用于簡(jiǎn)易爆炸裝置和爆炸物排除、偵察、通信、安全、重物搬運(yùn)、防務(wù)和救援以及防化學(xué)、生物、放射性、核爆炸等任務(wù)，是目前唯一能夠完成艱巨任務(wù)而不需要大修的機(jī)器人，在“9.11”事件發(fā)生后，曾經(jīng)被廣泛用于世貿(mào)中心內(nèi)的搜尋和恢復(fù)工作。“龍行者”小型無(wú)人地面車

英國(guó)奎奈蒂克公司還推出了稱為“龍行者”（Dragon Runner）的便攜式小型無(wú)人地面車，采用后輪驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)。目前，有DR15、DR20、DR30與DR50共4種型別。DR15為四輪基本型，DR20比DR15重2.27kg，DR30為DR15的6輪設(shè)計(jì)，DR50是正開發(fā)中的最新型。

“龍行者”基本型DR15，長(zhǎng)40cm，寬28cm，堅(jiān)固、耐撞，能投擲過(guò)圍墻，即使從三樓向下投擲都沒問(wèn)題，著地后即可快速行駛，所以能夠由士兵在樓梯間攜帶或投擲。

“龍行者”的機(jī)械臂可以舉起2.3-4.5kg重的物體，有效載荷可以包括晝夜攝像機(jī)相機(jī)、俯仰和變焦相機(jī)、運(yùn)動(dòng)探測(cè)器和一個(gè)麥克風(fēng)，同有無(wú)線電頻率工作能力，可以在射頻干擾環(huán)境下工作。

“龍行者”有三種不同的模式：疾馳模式，在行駛中將影像傳回給操縱者；警戒模式，停留在原地，偵察在9.1m距離范圍內(nèi)任何動(dòng)靜用麥克風(fēng)將警報(bào)發(fā)給操縱者；監(jiān)視模式，停留在原地，并陸續(xù)將影像傳回操縱者。

“龍行者”可在危險(xiǎn)區(qū)域、轉(zhuǎn)角區(qū)或士兵難以接近的地方，發(fā)現(xiàn)障礙物后藏匿的敵人，用前傾式攝影機(jī)持續(xù)為士兵提供影像圖像，從而提高士兵的生存率。

“戰(zhàn)士”710無(wú)人地面車

美國(guó)Endeavor機(jī)器人公司研制的“戰(zhàn)士”（Warrior）710無(wú)人地面車，也采用模塊化設(shè)計(jì)，功能強(qiáng)大、堅(jiān)固耐用、行駛速度快，可以以近20km/h的速度行駛，可以承載70kg以上的有效載荷，配有一個(gè)雙連桿機(jī)械手臂，能提升超過(guò)150kg重物，或在崎嶇地形和樓梯上行駛，或越過(guò)多種障礙，能越過(guò)了47cm高的垂直障710“眼鏡蛇”（圖片來(lái)源：智能機(jī)器人公司）礙物，爬過(guò)45°的山坡，也可跨越45cm深的水潭，在翻倒后有自我恢復(fù)能力，使用12 BB-2590/U的電池，最大使用時(shí)間為10h，并能在一分鐘內(nèi)取出電池組并更換新的，可執(zhí)行的任務(wù)包括爆炸物排除探測(cè)、道路清理、反恐、偵察、清理建筑物、滲透等，提供實(shí)時(shí)情報(bào)和態(tài)勢(shì)感知。

“戰(zhàn)士”710無(wú)人地面車，長(zhǎng)105cm，重165kg，配有一個(gè)雙連桿機(jī)械手臂，例如配備美國(guó)精確遙控公司的T360超輕型網(wǎng)絡(luò)化遙控武器站，就是一種超輕型、無(wú)人值守、網(wǎng)絡(luò)化的遙控武器站。

310小型無(wú)人地面車

美國(guó)Endeavor機(jī)器人公司研制的另一種便攜式的310小型無(wú)人地面車，重僅14kg，可以配備廣角彩色和紅外攝像機(jī)，機(jī)械手臂能夠舉起7kg重物，可使用多種排爆工具，整個(gè)車輛是基于安卓操作系統(tǒng)的終端用戶設(shè)備，能夠指揮多個(gè)系統(tǒng)，用于各種爆炸物排除任務(wù)，特別能在狹窄的空間進(jìn)行搜索、持續(xù)觀察和路線清理，而且所有這些都可以在很差的視覺環(huán)境下完成，包括低光照、無(wú)燈光、煙霧、灰塵，以及在爆炸或火災(zāi)后的大量大氣散落物環(huán)境下。

輪式排爆機(jī)器人

“安德羅斯”FX

美國(guó)諾斯羅普·格魯門公司的子公司，遠(yuǎn)程技術(shù)公司在2017年8月4日，公開了“安德羅斯”FX（Andros FX）和“短劍”（Cutlass）系列無(wú)人地面車輪式遙控機(jī)器人。其中“安德羅斯”FX是基于“安德羅斯”6第6代產(chǎn)品制造。

“安德羅斯”FX平臺(tái)有四個(gè)軌道可更換的“車載工具包”，取代傳統(tǒng)的咬合器，而底盤已經(jīng)進(jìn)行了升級(jí)，具有更重的提升能力。其他升級(jí)包括改進(jìn)了系統(tǒng)電子，增強(qiáng)了速度和可操作性，引進(jìn)了新的帶3D圖形顯示和用戶界面的操作員控制單元。而且“安德羅斯”FX是吸收了排彈技術(shù)人員的反饋信息的一種最新設(shè)計(jì)的遙控機(jī)器人，不僅技術(shù)更先進(jìn)，而且系統(tǒng)更易于使用和維護(hù)，能更好保護(hù)排彈人員的安全。

“短劍”無(wú)人地面車

遠(yuǎn)程技術(shù)公司研制的“短劍”（Cutlass）輪式小型無(wú)人地面車，行駛速度快、機(jī)動(dòng)性好和多功能性能，能夠單獨(dú)承擔(dān)評(píng)估威脅以及處理爆炸物的任務(wù)，并能在排爆人員排除一枚簡(jiǎn)易爆炸裝置時(shí)，對(duì)周圍環(huán)境的傷害最小。

“短劍”可以迅速到達(dá)發(fā)現(xiàn)爆炸物的地點(diǎn)，利用‘眼睛觀察爆炸物，并選擇適當(dāng)?shù)墓ぞ邅?lái)處理任何被發(fā)現(xiàn)的爆炸物。相比之下，傳統(tǒng)的排爆無(wú)人地面車在工作時(shí)。往往需要用一輛無(wú)人地面車的攝像頭捕捉現(xiàn)場(chǎng)情況，再用另一輛無(wú)人地面車使用工具來(lái)處理它；或者是在一輛無(wú)人地面車捕捉到關(guān)于爆炸裝置的信號(hào)后，返回到操作人員那里，更換工具以后再回到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行排爆。而“短劍”排爆機(jī)器人因?yàn)榕鋫淞塑囕d傳感器和攝像頭，操作人員能直接使用這些裝置來(lái)評(píng)估威脅，并指揮“短劍”在移動(dòng)過(guò)程中，從許多的車載工具包中選出合適的工具來(lái)完成排爆任務(wù)。同時(shí)，操作人員可以利用“短劍”機(jī)器人的攝像頭所反饋的信息，通過(guò)一個(gè)指揮和控制系統(tǒng)在一定的距離之外來(lái)操控機(jī)器人。

此外，一般在使用傳統(tǒng)的排爆機(jī)器人時(shí)，操作人員需要近距離直接操縱機(jī)器人，但是使用‘短劍排爆機(jī)器人時(shí)，操作人員可以在一定的距離之外或者障礙物后面操縱它，而且一般排爆機(jī)器人的機(jī)械手臂的操控系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜，而“短劍”機(jī)器人已經(jīng)大大簡(jiǎn)化了操控系統(tǒng)，僅使用目鏡和一個(gè)操縱桿就可以有效地控制機(jī)器人。

“短劍”無(wú)人地面車的大小為130cm×70cm×121 cm，整體重量為420kg，機(jī)械臂可以提升100kg的重物，操作員可以在最遠(yuǎn)視線距離1km遠(yuǎn)程控制，也可以在連線模式下500m內(nèi)操縱。有效載荷包括一個(gè)后驅(qū)動(dòng)器，一夾鉗相機(jī)，以及一根1.8m高的相機(jī)桅桿。另外，還包括一個(gè)車載麥克風(fēng)套件用于監(jiān)測(cè)大氣和一般態(tài)勢(shì)意識(shí)。

“短劍”使用一個(gè)42V鋰離子電池電池，既可以以0.01m/s的速度蠕動(dòng)，也可以高達(dá)11km/h的速度爬行，既可以爬上300cm的路肩，還能越過(guò)500cm寬度的壕溝，并已被證明能在多種使用環(huán)境下操作，包括在灰塵和雨水條件下，環(huán)境溫度范圍為-20℃-60℃。

THeMIS的混合動(dòng)力車

今年2月18日，美國(guó)國(guó)防部發(fā)布了一份為未來(lái)“通用機(jī)器人系統(tǒng)”（CRS）的預(yù)征求書，并宣布將開展的通用機(jī)器人系統(tǒng)增量1計(jì)劃，要求這種未來(lái)無(wú)人地面車重量低于11kg（不包括有效載荷），并由操作員控制單元指揮，重點(diǎn)是加強(qiáng)機(jī)動(dòng)能力和為徒步士兵的保護(hù)能力。

根據(jù)美國(guó)國(guó)防部的描述，通用機(jī)器人系統(tǒng)增量1系統(tǒng)是一種高度機(jī)動(dòng)和模塊化系統(tǒng)，能夠添加或去除某些傳感器、模塊、有效載荷和/或子系統(tǒng)，進(jìn)行重新布局，以適應(yīng)多種任務(wù)，并能在所有類型的作戰(zhàn)環(huán)境下使用，包括不對(duì)稱戰(zhàn)爭(zhēng)和常規(guī)戰(zhàn)爭(zhēng)、突發(fā)性危害探測(cè)、打擊恐怖主義以及維和任務(wù)，還能在城市和隱蔽的任務(wù)環(huán)境下進(jìn)行遠(yuǎn)程探測(cè)和識(shí)別爆炸性和非爆炸性障礙物，并將其排除。額外的任務(wù)還要求“通用機(jī)器人系統(tǒng)”能遠(yuǎn)程探測(cè)地下渠道和地下結(jié)構(gòu)的完整性。同時(shí)，美國(guó)國(guó)防部還要求這種無(wú)人地面車平臺(tái)應(yīng)該是面向未來(lái)，具有整合新一代有效載荷的能力。

愛沙尼亞米爾瑞姆機(jī)器人公司（Mil rem Robotics），在今年2月新加坡航上展示的稱為THeMIS的混合動(dòng)力車，被認(rèn)為是針對(duì)美國(guó)通用機(jī)器人系統(tǒng)增量1系統(tǒng)要求的世界上第一種模塊化履帶式混合無(wú)人地面車。

THeMls由兩側(cè)的一模一樣的履帶式行走系統(tǒng)，加上中間一體化的承載平臺(tái)組合而成，長(zhǎng)度為2m，寬度在0.9-2.1 m，高度在0.9-0.98m，空車重850kg，可以攜帶750kg的有效載荷。THeMIS由一臺(tái)混合動(dòng)力電動(dòng)/柴油發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)，能夠遙控和半自主模式下使用，可以按預(yù)先設(shè)定的導(dǎo)航航點(diǎn)行駛。THeMIS可在保持兩側(cè)履帶式行走系統(tǒng)不變的情況下，中部的平臺(tái)可安裝不同的任務(wù)模塊有效載荷，用以執(zhí)行各種復(fù)雜的任務(wù)，例如：救援、運(yùn)輸、偵察，甚至還可以什么都不裝，變身為無(wú)人專用運(yùn)輸平臺(tái)。由于這種模塊化系統(tǒng)的高度靈活性和通用性，不僅提高了效率，也通過(guò)簡(jiǎn)化維護(hù)和備件供應(yīng)大大降低了系統(tǒng)的全生命周期成本。

公司聲稱，THeMIS已經(jīng)在愛沙尼亞完成了寒冷天氣試驗(yàn)，今年晚些時(shí)候?qū)⑴c國(guó)家的軍隊(duì)進(jìn)行合作演習(xí)，包括排雷和防化學(xué)、生物、放射性、核爆炸物探測(cè)，同時(shí)也將進(jìn)行通信中繼、醫(yī)療撤離、貨物補(bǔ)給、反坦克和消防等任務(wù)。

公司還表示，正在考慮擴(kuò)展THeMIS的功能，包括將集成機(jī)械臂和支持爆炸物排除、反簡(jiǎn)易爆炸裝置任務(wù)的傳感器，同時(shí)進(jìn)一步將考慮THeMls與無(wú)人機(jī)之間的協(xié)同，以能進(jìn)一步遠(yuǎn)程識(shí)別簡(jiǎn)易爆炸裝置威脅，包括停放、發(fā)射和回收旋翼無(wú)人機(jī)。