灵巧性媲美人工 世界主要国家的排爆机器人

 
Comment(s)打印 E-mail 中国网 2016-01-15
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美国“陆军技术”网站发表贝蕾妮斯•贝克的文章,简要介绍了世界主要国家研制的一些排爆机器人。

排爆机器人是为了避免不必要的人员伤亡而研制的用于处置或销毁爆炸可疑物的专用设备。20世纪70年代,原来用于民防机构的远程操作排爆机器人开始进入军队服役,在非对称战争中支持军方的作战行动,至今已经拯救了无数人的生命。随着机器人技术的日益发展,目前的排爆机器人拥有更快的速度和更好的机动性能,它的灵巧性已经能够与爆炸物处理技术人员的亲自操作相媲美。

对于排爆机器人的工作原理描述相当简单——使爆炸物失去作用或者将它安全引爆,而操作人员与其保持一个安全的距离。1972年,由英国皇家武器装备研究与发展院研制的第一种“手推车”排爆机器人问世,直到今天这种排爆机器人的后代仍然在许多国家的军队中服役。同时,工程师和研究人员也在不断地改进排爆机器人,以应对不断变化的挑战。最新的排爆机器人显示出令人惊奇的多功能性、灵活性和多样性,它们能够帮助技术人员比以往更安全、更有效地完成排爆任务。

美国研制的排爆机器人

美国诺斯罗普•格鲁曼公司在2012年9月通过其英国分公司Remotec UK为英国武装部队设计了一种新型的排爆机器人。这种机器人被称为“短剑”(Cutlass),是一种速度快、机动性好的多功能遥控轮式机器人,能够单独承担评估威胁以及处理爆炸物的任务。

“因为‘短剑’排爆机器人综合了许多的能力,因此它可以替代两台传统的机器人。”诺斯罗普•格鲁曼公司信息系统欧洲业务的总经理丹尼•米利根解释说,“它可以迅速到达发现爆炸物的地点,利用‘眼睛’观察爆炸物,并选择适当的工具来处理任何被发现的爆炸物。”

相比之下,传统的排爆处理工作往往需要一台机器人使用摄像头捕捉现场情况,另一台机器人使用工具来处理它;或者是一台机器人捕捉到关于爆炸装置的信号后,返回到操作人员那里,更换工具以后再回到现场进行排爆。而“短剑”排爆机器人配备了车载传感器和摄像头,操作人员使用这些装置来评估威胁,并在机器人的移动过程中从许多的车载工具包中选择合适的工具来完成排爆任务。操作人员利用“短剑”机器人的摄像头所反馈的信息,通过一个指挥和控制系统在一定的距离之外来操控机器人,例如在车辆的后面。

“使用传统的排爆机器人时,操作人员需要直接操纵机器人。”米利根说,“但是使用‘短剑’排爆机器人时,操作人员可以在一定的距离之外或者障碍物后面操纵它。”

但是,操纵这样一台先进的机器人并不容易。要想使机械手臂发挥最大的灵活性,其操控系统一定会相当复杂。然而国际版的“短剑”机器人已经大大简化了操控系统。“我们已经通过实例证明操作人员使用目镜和一个操纵杆就可以有效地控制机器人,目镜实际上就是一个iPad。”米利根补充说。

“短剑”排爆机器人仍在不断地发展,以迎接新的挑战。最近,诺斯罗普•格鲁曼公司已经为“短剑”机器人开发出一种新的附加设备,其作用是应对一种与爆炸物定位有关的特定威胁,不过目前没有透露具体细节。

在安全与防务展上,诺斯罗普•格鲁曼公司展示了他们公司制造的“龙虾”(Lobster)排爆机器人,这是迄今为止该公司最灵巧的机器人,它配备了双机械手,这些机械手非常灵巧,即使一个人俯卧在地上,它们也可以从其口袋中取出物品。虽然诺斯罗普•格鲁曼公司大多数的研究和开发工作都是该公司独立完成的,但是“龙虾”机器人却是与其它公司合作的产品。

“我们公司已经与总部位于加利福尼亚州洛杉矶的应用思维公司(Applied Minds)合资研发‘龙虾'机器人。应用思维公司与诺斯罗普•格鲁曼公司有着长期的合作关系,他们的一些研究项目对我们公司很有帮助。”米利根说。

美国的机器人产品与技术专业研发公司——iRobot公司研制出多种排爆机器人。

iRobot公司机器人产品的主管马克•贝朗格介绍说:“我们最小的排爆机器人产品名为FirstLook,重量仅5磅(约等于2.3公斤),适合放在背包中携带,主要执行下车排爆任务;最大的机器人产品名为710 Warrior,重达500磅(约等于227公斤),适合处理大型的简易爆炸装置以及隐藏在基础设施中的爆炸物。”

但是到目前为止iRobot公司最受欢迎的排爆机器人产品名为PackBot,它的重量为60磅(约等于27公斤),自2001年开始被许多客户采购和使用,并且根据客户的反馈和要求持续改进,以应对不断发展的威胁。

贝朗格说:“PackBot是一种多用途机器人,它配备的三自由度机械臂使其能够在比较宽的范围内抓取物品,而普通的机器人难以做到这一点。它可以进入密闭空间,可以与各种化学、生物、放射性和核传感器集成在一起,执行多种任务。”


PackBot机器人具有的多功能性使其深受部署在伊拉克和阿富汗的美军和国际联军的欢迎,其受欢迎程度甚至已经引起了美国战后设置执法部门的关注。至今PackBot机器人已经生产了大约6,000台,其中美军装备了近4500台,其余1500台装备了美国的35个盟国或者伙伴国,其范围包括欧洲、中东地区和亚太地区。

“PackBot机器人正在全球范围内部署,它能够在各种各样的环境中使用,美军主要将其部署在伊拉克和阿富汗的沙漠环境中。”贝朗格说,“这种机器人既能够适应太平洋地区的高热和高湿等不同的环境,又能够适应中东地区的高温和沙尘以及欧洲地区的不同气候。”

iRobot公司制造的排爆机器人的控制方式根据它们的体积和性能而不同。比较大的710 Warrior机器人和PackBot机器人使用一个基于笔记本电脑的控制器,而小型的FirstLook机器人使用一种集成屏幕的、直观的重量为2磅(约等于0.9公斤)的轻型手动控制器,并且不需要培训。

贝朗格说:“我们公司还销售了1000多台30磅(约等于13.5公斤)重的310型排爆机器人,这种机器人集成了Xbox控制器与仰视显示器,便于客户使用。”

关于排爆机器人的技术发展方面,贝朗格说,从伊拉克到阿富汗,排爆机器人已经变得体积更小、重量更轻,能够在有限的基础设施内支持模块化的排爆任务。例如,FirstLook机器人最初被设计成一种侦察机器人,现在它已经配备了轻巧的机械臂和热成像摄像机来处理爆炸物威胁。

PackBot机器人也进行了升级,可用于执行处理爆炸物之外的任务,iRobot公司最近已经为PackBot机器人集成了化学、生物、放射性和核传感器。

“我们公司的研究领域之一就是使我们制造的机器人具有更多的功能,当它们不执行排除爆炸物的任务时,也可以使用化学、生物、放射性和核传感器来完成排爆以外的任务。”贝朗格总结说。

英国研制的排爆机器人

英国国防部的专家研制成功一种名为“龙行者”的排爆机器人,它可以放在背包中随身携带,发现和拆除危险的爆炸物。这种机器人身高只有23厘米,重量只有7公斤,行进时速8公里。在操作者控制下,“龙行者”机器人可以在各种复杂地形上移动,甚至还能够爬楼梯和开门。机器人身上安装4个照相机,可以将图像传回给操作者。每个照相机拍摄的图片都在不同的屏幕上显现,然后组成一个立体图。在人为控制下,这种机器人可以发现周围可疑爆炸物,并且将其挖掘出。

英国ALLEN公司制造的Defender大型排爆机器人重量约250公斤,主要部件使用强度高、比重轻的钛材料。其可通过线缆操控,也可通过无线SSRF遥控,采用全向天线,控制半径达到 2公里,它具有的一些先进的功能可以满足正在发展的反恐需求。该机器人结实耐用、通用性好、可靠性高。

英国一家公司研制成功一种名为Guardian的多功能排爆机器人,其关键设计是将相关的设备和配置一体化,可以在配置头上快速更换配置的设备,以执行不同的任务。该机器人重量 (包括电池,不包括附件)大约为63公斤,装备四个广角摄像机,行走部分采用轮子和履带两种方式,可以根据需要进行调换。

法国研制的排爆机器人

法国Cybernetix公司研制及独家销售一种TSR200型排爆机器人。该机器人重265公斤,长1.2米,宽0.67米,高1米。机器人装有橡胶履带,最大行驶速度为每分钟65米,能越过40度的斜坡和30度的侧坡。它使用两组密封的可再充电的12伏电池,续航时间为4小时,机器人采用无线电控制时最远可达300米。


加拿大研制的排爆机器人

加拿大PEDSCO公司研制成功RMI-9WT型多功能排爆机器人,广泛应用于搜查、排爆、监控及放射性物质的排除等危险环境。它由六轮驱动,具有攀爬能力强、移动灵活的特点。配有四个彩色摄像机,图像最大可放大128倍,另加配高灵敏度低照度红外摄像机;配备3种抓取器:标准型、可旋转型、超大型;带闪烁激光瞄准器的双水炮枪(爆炸物销毁器)可连续打击目标,水炮枪控制器具有自动延时功能,能够有效保证操作人员的安全。除此之外,它还可配备便携式X光机,固定于机器人前侧或抓取臂上,通过手控或智能遥控现场拍摄可疑物图像。 ​

以色列研制的排爆机器人

目前有越来越多的排爆机器人开始代替人去接近和处理危险的炸弹,但是这些机器人也经常与炸弹同归于尽。为了减少排爆机器人的损失,以色列拉斐尔先进防务系统公司研制出一种名为“铁钳”的新型排爆机器人。

这种排爆机器人装备有摄像机和激光指示器,可用来定位和指示目标,随后发射一种铅笔大小的燃烧火箭弹,在远距离上烧毁炸弹。“铁钳”排爆机器人最大的亮点就是其装备的微型排爆火箭弹,这种火箭弹只有20厘米长,但其强大的动能足以在10米远的距离上击穿履盖物,命中炸弹。火箭弹采用独特的燃烧设计,内含多种助燃剂和金属粉末,可在瞬间生成高温火焰,引燃并烧毁目标,同时又不会引发剧烈爆炸。机器人可由排爆专家远程遥控,操作十分安全。由于是在远距离上排除炸弹,机器人本身并不会受损,可继续执行其它任务。

巴基斯坦研制的排爆机器人

巴基斯坦白沙瓦大学一位名叫Suleman Khan的专家研制出了一种非常廉价的排爆机器人。该机器人能够在15至20米为半径的范围内通过无线操控的方式排除最重达21公斤的爆炸物。工作时,操作人员可通过安装在机器人头部的摄像头观察爆炸物的结构,并远程遥控机器人的机械臂进行拆除工作。这种机器人除了可以排除炸弹之外,还能够进行灾难救援以及侦察等工作。

据悉,这种排爆机器人的研制工作一共经历了3年时间,但投入的费用只相当于2500美元左右。Suleman Khan对媒体记者说,如果能够得到来自政府的支持,那么他有信心把这种机器人处理爆炸物的距离和重量分别提高至60米和40公斤,这样可以使排爆人员能够在一个更加安全的条件下进行工作。

中国研制的排爆机器人

中国也研制出多种排爆机器人,下面介绍其中的两种。

中国科学院沈阳自动化研究所研制成功名为“灵蜥”的多功能排爆机器人,由机器人本体、控制台、电动收缆装置、辅助装置四部分组成,重量为180公斤。它的头部安装有两台摄像机,用于观察环境和控制作业,以便操纵人员及时下达控制指令。行走部分采用轮子和履带的复合装置,在平地上用四个轮子快速前进,遇到台阶或斜坡时,按照指令迅速收缩四个轮子,改换成擅长攀爬越障的履带。“灵蜥”机器人动作机灵,可以前后左右移动或原地转弯,一只自由度较强的机械手可以抓起8公斤重的爆炸物,并迅速投入“排爆筒”。它可以攀爬楼梯和40度以下的斜坡,可以翻跃0.4米以下的障碍,可以钻入洞穴取物,作业的最大高度达到2.2米。此外,它还可以装备爆炸物销毁器、连发霰弹枪及催泪弹等各种武器,以对付恐怖分子。机器人由蓄电池驱动,可维持工作数小时左右,最大直线运动速度为40米/分钟;操作台上配有液晶显示器,可观察其移动和作业状况。该机器人具有有缆操作(控制距离100米)和无缆操作(控制距离300米)两种方式。

中国航天科工集团公司研制出“雪豹-10”排爆机器人,车体可进行前后摆臂,并根据地形,改变履带形状,从而完成不同地形的行走命令,如平地行走、跨越沟壑、上下楼梯等。机械手是排爆机器人的另一个关键部位,为满足排爆任务需要将地面重物抓住、抓牢、抓起的特点,“雪豹-10”机器人的机械手设计了多个自由度,同时采用多种功能机构等,保证了机械手有足够的夹紧力,确保了排爆机器人的安全性和可靠性。机械手还可根据实际需要进行随机更换,小到手机,大到10公斤的重物,机器人的机械手都可以牢牢抓起,并按照指令运送到指定位置。为保证“雪豹-10”排爆机器人动作精细、准确到位,设计人员在该机器人的电气系统中设有电机及驱动系统、计算机控制系统、光学与传感器系统三个部分。其中,电机及驱动器系统装有多个电机部件,可以为完成每个动作提供不同的驱动力。(李有观编译自美国“陆军技术”网站)

独家供稿 转载须经作者本人同意

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