海基机器人
潜水员和潜艇水兵在执行水下任务时,不可避免地要冒一定的风险。而在一些特殊的条件下,这种风险就更大。为了减少风险,一些原来由人执行的任务便改为使用水下机器人装置完成或辅助人来完成。这些在水中活动的机器人也称为海基机器人。
(1)无人潜水器(UUV)
被称为海军“力量倍增器”的无人潜水器,能够完成飞机、水面舰船和潜艇无法完成的许多任务。目前,在现有可行的技术和经验的基础上,利用光纤、音响信息传输、人工智能、自备燃料电池能源和耐压壳体材料等一系列新技术和新材料,设计和研制的新一代先进的无人潜水器正在不断涌现,一种机灵隐蔽的新型兵器——具有机器人功能的自航潜水器将出现在浩瀚的海洋上。
无人潜水器所能执行的任务有:测绘海底地形;探测沉船和坠海飞机;修理军械和器具;营救载人潜艇;设置反潜监听装置;侦察并排除敌人的水雷等。有的自控深潜器和潜艇甚至还可以用于攻击敌军舰、潜艇和港口。
目前世界上约有10余个国家的40个部门在研制军用、民用无人潜水器。军用UUV分为两大类:自备能源、不需要人连续监控、不带电源/控制电缆的自航式无人潜水器(UUV或称作AUV);带电源、控制电缆的为遥控式无人潜水器(UUV)。
自航式无人潜水器是一种能自由活动的无线缆遥控水下机器人。母舰与遥控潜水器之间用无线电声频通信来进行控制。美国海军海洋系统中心的研究人员研制了一种“高级无人驾驶研究系统”(AUSS),其外壳由石墨棒制成,两头有钛帽,潜水深度可达6096米。AUSS系统配有传送慢扫描电视图像的先进声频通信装置,专门用来在深海进行目标的搜寻工作。法国ECA公司也生产出了名叫“埃波拉德”的能自由行动的遥控水下机器人,它能在6000米深的海底进行摄影和探测勘查。
遥控式无人潜水器的优点:能量供应不受限制;传送信息资料的速度快;与母船的联系安全可靠。不过,电缆也限制了潜水器装置的灵活性和活动范围,并且还需要经常性地维修和更换。美国海军的遥控式无人潜水器早期的主力军一直是“CURV一Ⅲ型缆控水下回收艇”,它曾完成安装声测装置,营救受困潜艇,搜寻回收发射失败鱼雷等各项任务。从1984年起,随着“无人深潜器”的采用,CURV一Ⅲ系统开始被逐渐淘汰。“无人深潜器”可以执行紧急救援和打涝深海沉船的任务,下潜深度可达1828米,深潜器装有黑白、彩色照相机各一部,可进行360度搜索的声纳一部,海底导航系统一套,以及4功能和7功能机械手各一只。
(2)袖珍无人潜艇
美国海军曾研制了一种名叫“小贾森”的71厘米长的袖珍无人潜艇。艇上装有一部有170。视角的电视摄像机。这艘被新闻界称为“机器人摄像机”的袖珍遥控潜水器,可以从有人驾驶小潜艇或普通潜艇的头部发射出去,并通过一条同这些潜艇相连接的长61米的电缆传送指令,实施控制。为了证实“小贾森”的性能,曾让它执行了一次海底探测任务,海军在载人深潜装置“阿尔文”号上操纵“小贾森”拍下了躺在3809米深海底的“泰坦尼克”号的内部惨状。
(3)自主式智能潜艇
1975年,美国海军研究实验室研制了第一艘自控潜水器——“无人驾驶自由航行潜艇”(UFSS)。该艇重2460千克,长6.1米,可在457米深的水下执行各种任务。使用了人工智能技术、低频导航系统,还装了一只机械手等。UFSS具备测定沉没潜艇的位置、搜寻水雷以及测定其他海底目标等能力。
“伊夫一W型”自控潜艇为美国海军海洋系统中心所研制。该艇重182千克,长2.75米。艇上装有一个罗盘,一部侧声声纳,一套可以探测管道磁场的管线跟踪系统。它正是依靠这3种设备获得控制信号,实现自控航行。该艇在航行中,通过两端释放出的光纤电缆来为水面舰艇上的操纵员提供电视图像。
(4)LRAS远程自控潜艇
这是一种大负荷潜艇,艇长20~26米,直径4~4.6米,可运送45吨的重载,LRAS运用其拖曳阵列监视系统——“塔克塔斯”可以对某些具有战略意义的海上要道的交通情况进行监视,并能运用其携带的知识库系统的信息处理机分析所截听到的雷达和通信数据。尤其是布有大量水雷,严密防护的水域或是有人驾驶潜艇无法靠近的水域,使用LRAS执行隐蔽侦察任务是非常理想的。此外,该潜艇也可用来布设水雷,向预定目标发射鱼雷或导弹等。敌人舰艇的声频特征或其他非声频识别信号都可以使LRAS潜艇处于攻击状态,若再接到进一步的输入信号,就会自动启用艇上的武器系统。
△空基机器人
空基机器人主要是指无人驾驶飞行器(简称无人机)。经过多次局部战争的考验,空基机器人已成为现代战争不可缺少的有效的作战手段。随着战争的推动和科技的发展,空基机器人已发展成种类繁多的空中铁军。
(1)“侦察兵”(Scout)无人机
这是以色列第一种具有实时数据传输能力的无人机,也是以色列武装部队服役年限最长的军用无人机,主要用于战场侦察和情报收集。该机起飞重量158公斤,有效载荷38公斤,活动半径100公里,最大续航时间7小时,飞行高度4575米。侦察设备主要是长焦距镜头的电视摄像机,也可以装一台全景照相机,必要时还可装红外成像相机以及激光指示器和测距仪等。
(2)“先锋”(Pioneer)无人机
该机由美国海军和海军陆战队研制。总体布局和结构类似“侦察兵”,但机体由先进复合材料制作,发动机马力加大,使性能提高。起飞重量190公斤,有效载荷45公斤,活动半径150公里,最大续航时问9小时。既能在普通路面或草地常规起降,又能从舰艇平台用火箭助推起飞,用回收网回收。主要设备有电视摄像机和前视红外成像仪、电子战装备、通信中继设备、激光指示器和测距仪等。
(3)“徘徊者”(Ranger)无人机
为适应欧洲战场环境而研制。该无人机起飞重量275千克,活动半径100公里,续航时间5小时,飞行高度4500米。该机装有一个多任务的有效载荷,并配备一个基于激光传感器的自动起降系统。
(4)杀伤型无人机
由IAI公司研制成功的“哈派”反辐射无人机是以色列军方的杀伤型无人机。该无人机具有飞机和导弹的双重特点,能自动搜索、摧毁敌防空雷达。它由地面发射,飞到作战区域上空,巡航时问达数小时,直到发现目标实施攻击。该机飞行速度200公里/小时,巡航速度165公里/小时,飞行高度3000米,续航时间3~5小时,射程超过100公里,攻击精度达到5米。这种反辐射无人机将装备以色列空军。
在无人机的发展规模和技术水平方面,美国和以色列处于领先地位。美国人首创了空中无人机,而却是以色列人首次将其用于战场。俄国、日本、印度、南非等许多国家也竞相研制或外购了无人机系统。如俄国正在研制专供出口的高亚音速无人侦察机,图波烈夫设计局正在研制TU一300无人侦察机;日本防卫厅正在研制从战斗机发射的隐身无人侦察机;南非已研制出反雷达无人机;印度也自行研制了无人机。
与有人驾驶飞机相比,无人机没有驾驶员伤亡或被俘的危险,也不存在人的耐久力限制的问题,可长时间飞行。虽然目前无人机的生产成本比较高,但是其实战成本却非常低,对于一架有人驾驶飞机来讲,要花大量的时问和资金进行飞行训练,如,训练一名“旋风”式飞机驾驶员大约要花300万英镑。因此,无人机发展势头日趋强劲,世界范围内已掀起一股竞相研制与采购无人机的热潮,无人机的迅速发展和大量使用,也将对未来军事行动产生重大影响。
天基机器人
天基机器人是指在宇宙太空中活动的军用机器人。随着军用太空站和天基武器系统的发展,使用机器人进行太空作战也就尤其重要。一旦处于战争条件下,部署在太空的激光武器、粒子束武器等都将使人类遭受致命的伤害,而无人驾驶太空机器人装置是惟一能够抵抗太空武器而得以存在的系统。
(1)舱外活动机器人
比人稍大一点的“舱外活动机器人”可把宇航员从例行工作和有危险性的工作中解脱出来,并能增加在太空站周围的舱外活动。这种为天基设备建造的机器人和高级遥控机器人,其所用的材料比地球上的机械所用的材料要轻得多,只有这样才能保持失重条件下的运动和动力均衡。
(2)遥控维修机器人
遥控维修机器人(或称遥控维修航天器)主要用于太空中的维修工作。其外形为方形,前面有两只巨大的机械手,两侧各有一只稍小一些的锚形手。这些机械手的下面是工具和备件柜。它还能依靠“轨道运输航天器”来进行往返于各太空工场之间的运输工作,完成电池充电工作和供应大型零部件的工作。
(3)高级天基遥控机器人
这种机器人正在研制之中。其在太空中的主要用途是,将其安装在地球同步轨道的空间站上,执行修理卫星的任务,最终还可能将其用于月球基地上。它能完成操纵人繁重的工作,也可以让它从事核、生、化条件下航天飞机的修理和加油、装弹等工作。这种高级遥控机器人有一个具有3自由度的躯干,上面装有一个3自由度的液压驱动的头部。机器人的躯干上装有两只机械手,与人的手臂相似,具有7自由度。装在机器人身上的两架电视摄像机和一套双听觉系统使操纵员具备了远距离视听能力,操纵员的动作控制着遥控机器人的行动。操纵员的头部、躯体和手臂的位置由电位计进行监测,并及时将控制信号传给高级遥控机器人,使其据此调整躯体和机械手的姿势。