靈蛇出動，仿生機器人如何成為戰(zhàn)場奇兵

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近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)成功研發(fā)了兩棲蛇形機器人，實現(xiàn)了無輪式和有輪式的交互。

水陸兩棲的“多面手”

為什么要實現(xiàn)這種交互？無輪狀態(tài)的蛇形機器人結(jié)構(gòu)簡單、體積小，適合穿越狹窄空間，但無法實現(xiàn)蜿蜒運動。而有輪狀態(tài)的蛇形機器人可減小機器蛇運動時的摩擦阻力，增強了靈活性和機動性，但在不平坦的地面上運動時容易側(cè)翻。此前的蛇形機器人均未能實現(xiàn)交互運動模式，導(dǎo)致蛇形機器人無法適應(yīng)多種復(fù)雜環(huán)境。

此次研制的兩棲蛇形機器人包括了多個驅(qū)趕模塊，如蛇頭模塊、供能模塊、蛇身模塊、多個被動輪伸縮模塊和蛇尾模塊。蛇頭模塊、供能模塊、蛇身模塊和蛇尾模塊順次連接，形成無輪式蛇形機器人；蛇身模塊的兩側(cè)側(cè)壁上分別對稱安裝若干個被動輪伸縮模塊，從而實現(xiàn)蛇形機器人有輪模式與無輪模式的切換，使得蛇形機器人可以在復(fù)雜路面通行，也能潛入水底，實現(xiàn)了水陸兩棲。該機器人還采用了新型隱身材料，可以有效避免雷達(dá)的掃描，配合搭載的高清攝像頭，能夠完成更多任務(wù)。

在蛇年春節(jié)即將來臨之際，讓我們來探究下蛇形機器人在軍事領(lǐng)域還有何妙用。

蛇形機器人是一種外形像真蛇，而且還能像真蛇那樣做出蠕動、游動、側(cè)移、側(cè)滾、抬頭和翻越障礙物等動作的機器人。蛇形機器人主要由類似蛇頭的端部結(jié)構(gòu)件及能夠活動的多個關(guān)節(jié)組成，在內(nèi)部集成微型電腦、傳感器、控制系統(tǒng)等部件。借助電機或其他驅(qū)動裝置帶動關(guān)節(jié)運動，實現(xiàn)蜿蜒爬行、扭轉(zhuǎn)等，并依據(jù)環(huán)境變化和任務(wù)需求，靈活調(diào)整運動姿態(tài)和方向。正是蛇形機器人的獨特外形、超強的環(huán)境適應(yīng)能力，使得它在軍事領(lǐng)域發(fā)揮“奇兵”功效。

捕獲情報的“偵察兵”

在軍事領(lǐng)域，提前偵察敵方情況是戰(zhàn)爭勝敗的關(guān)鍵之一。除了依靠官兵進(jìn)行人工偵察之外，現(xiàn)代戰(zhàn)爭常常用到的就是偵察機器人。然而，傳統(tǒng)的偵察機器人主要依靠履帶或滾輪等方式運動，這使得機器人必須有較大的體型。在軍事活動中，這種機器人就很容易被敵方發(fā)現(xiàn)，且在復(fù)雜地形條件下的通過性較差，在執(zhí)行偵察任務(wù)時具有一定的局限性。

相對來說，仿生蛇形機器人具有輕巧、靈活的特性，即便在復(fù)雜環(huán)境下也能快速機動，可以提高軍事偵察效率，并降低被發(fā)現(xiàn)的風(fēng)險。蛇形機器人憑借靈活的身形和隱身能力接近敵方軍事目標(biāo)，獲取情報并傳輸回指揮中心，使我方隨時可以掌握敵方的行動和目的，如果被敵方發(fā)現(xiàn)，它會觸發(fā)自毀程序，銷毀秘密。

早在十幾年前，美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)就開展了蛇形機器人的深度研發(fā)，研制了一款名為“山姆大叔”的蛇形機器人。其采用了先進(jìn)的仿生材料與結(jié)構(gòu)，軀體能夠完美模仿樹枝的形態(tài)，顏色和紋理也能隨著周邊環(huán)境的變化而自適應(yīng)調(diào)整，從而靈活地盤踞在樹枝間，從遠(yuǎn)處望去，就像一條真正的蛇隱匿于自然之中。

“山姆大叔”的頭部配備了具有超高分辨率與低照度拍攝能力的高清攝像機，不僅能夠捕捉到細(xì)微的動態(tài)，還能在光線昏暗的環(huán)境下清晰成像。借助這一強大的視覺設(shè)備，在執(zhí)行偵察任務(wù)時，“山姆大叔”能夠精準(zhǔn)捕捉敵方的兵力部署、武器裝備情況及行動軌跡等關(guān)鍵情報，為后續(xù)軍事決策的制定提供堅實有力的支撐，猶如指揮官有了一雙“千里眼”，使其能在戰(zhàn)場上洞察先機。

危險任務(wù)的“先頭兵”

機器人公司Sarcos設(shè)計了一款Guardian S蛇形機器人。這款機器人搭載了高效能的電池與先進(jìn)的能量管理系統(tǒng)，一次充電能持續(xù)運動4小時，并以穩(wěn)定的速度穿梭于指定區(qū)域。更為出色的是，其獨特的低功耗設(shè)計及智能的任務(wù)規(guī)劃算法，使得它能夠累計執(zhí)行18小時的監(jiān)視任務(wù)。在整個過程中，它就像一位哨兵，堅守崗位，密切關(guān)注著周圍環(huán)境的一舉一動。

當(dāng)面臨拆彈等危險任務(wù)時，借助Guardian S搭載的高精度探頭和先進(jìn)傳感器，操作員可以通過遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)，實時獲取機器人所處位置的詳細(xì)信息。憑借這些信息，操作員能夠靈活地調(diào)整它的位置與方向，讓其靠近炸彈。探頭可獲取炸彈的關(guān)鍵部位信息，為排爆專家提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，協(xié)助他們安全、高效地化解危機，降低了排爆人員的傷亡風(fēng)險。

另外，軍事用途的蛇形機器人還常被用于執(zhí)行爆破任務(wù)。以色列科學(xué)家打造的“機器蛇”體長兩米。在外形設(shè)計上，研發(fā)團隊真正做到了仿生，無論是身體曲線還是鱗片質(zhì)感，它都高度還原了自然界中真蛇的形態(tài)。不僅如此，其運動方式也還原了蛇的蜿蜒爬行姿態(tài)。通過特殊的關(guān)節(jié)設(shè)計與動力驅(qū)動系統(tǒng)，它能夠在沙地、巖石堆積狹窄的通道等各種地形上自由穿梭。在執(zhí)行爆破任務(wù)時，憑借其靈活的身形、強大的負(fù)載能力，攜帶爆炸物巧妙避開敵方探測設(shè)備，到達(dá)指定地點實施爆破。

中國人民解放軍94019部隊 陳建軍 郭謙