讲武谈兵｜近战新宠？从中柬演习聊聊作战“机器狗”

每日新闻 · 发表于 2024-6-3 18:13:00

在近日举行的中柬“金龙”-2024联合反恐演习中，中方参演队员在柬埔寨王家军某训练基地展示了一系列先进的智能无人装备，包括作战“机器狗”、察打一体无人机、运输无人机、侦察无人机等，其中，最引人瞩目的当属两款四足仿生机器人（俗称“机器狗”）。
其中一款较大型的B1型四足机器人背负一支95-1式自动步枪，具备察打一体能力，发现敌方目标即可实施射击；而另外一款较小型的Go2型四足机器人装备有更先进的4D超广角感知系统，主要负责抵近侦察。作为辅助步兵作战的“新宠”，军用四足仿生机器人已经受到越来越多国家军方的重视。

四足机器人对地形适应能力更强，不仅可应用于抢险救灾、战场侦察、矿山运输、地质勘探等复杂崎岖路面的物资搬运等，而且可在军事上用于战场侦察、载运弹药物资在复杂地理环境伴随士兵行军，从而大大有助于步行单兵的作战保障。图为此次中柬联演中亮相的配备步枪的作战“机器狗”。

四足机器人的演进
采用肢体行走模式的机器人，对于行走系统的布局设计有多种选择，比如可以采用类似于人体的双足、类似于绝大多数陆生哺乳动物的四足，也可以是六足甚至八足。但是，从行走稳定性、控制系统的难易程度以及生产制造成本等诸多方面考虑，四足机器人相对来说是最优的方案——双足机器人的行走稳定性较差，对于控制系统的研发难度较高；而六足、八足机器人虽然稳定性更好，但是行动肢体越多，机电液压伺服系统的设计就更复杂，控制系统如何更好地协调这么多肢体动作的难度也更高。
因此，随着计算机技术、控制技术、机电技术、机械动力学等方面技术的发展，日本东京工业大学的广濑-福田实验室首先在20世纪80年代初研制成功了世界上第一台具备自主行走能力的四足机器人——KUMO-Ⅰ。不过，这台我们今天看来设计颇为简陋的四足机器人更像是一个只有四条腿的“铁蜘蛛”，而不是可以奔跑跳跃的“机器狗”。所以，KUMO-Ⅰ四足机器人只能进行缓慢的爬行。尽管如此，KUMO-Ⅰ仍然可以称得上是开创了世界四足机器人发展的新时代。
之后，日本电气通信大学的技术人员也相继开发了Patrush和Tekken等系列四足机器人。这些四足机器人的出现，才真正实现了从爬行到步行的转变，从一定意义上具备了当今四足机器人的技术特征。而最终完成了四足机器人实用化和工业化壮举的企业，当属如今知名度很高的美国波士顿动力公司。四足机器人能够在短短二十多年的时间内发展到今天这样的高度，该公司作了不小的贡献。

波士顿动力公司研制的机器骡子。

波士顿动力公司最初的前身乃是20世纪90年代麻省理工学院旗下的一个实验室，由Marc Raibert教授创立，专门用于研究行走机器人的主动平衡和动力学技术，其第一个成果就是可以跳跃上楼梯并保持平衡的单足机器人。也正是看到了这个实验室所取得的成果以及惊人的创造力，美国军方著名的前沿性科研机构——DARPA（美国国防部高级研究计划局）便很快找上门来，与已经从麻省理工学院独立出来的波士顿动力合作。双方签订协议，共同研发名为“大狗”的运输型四足机器人。
当时，美军深陷阿富汗战争泥潭之中，而在阿富汗多山的作战环境下，美军士兵徒步行军的负荷很重，苦不堪言。为此，DARPA希望波士顿动力研发的“大狗”四足机器人能够帮助美军士兵分担大部分弹药以及装备物资的运输重任，与士兵共同在山地崎岖的环境下行军作战，因此要求其续航时间要更长、负重能力更强。波士顿动力也不负众望，于2005年完成了“大狗”四足机器人的样机研发工作，并且由美军投入阿富汗进行实地测试。
经过测试后，美军认为“大狗”四足机器人长1米、高0.7米，外形尺寸还是太大，而且四肢较长，在山地地形上行进的稳定性不及预期。而最致命的是，“大狗”四足机器人为了满足续航力要求，采用的是使用汽油的活塞式发动机，噪声太大，有可能在很远的距离上就会被敌方察觉。因此，美军最终并没有采购“大狗”四足机器人。但是，“大狗”的整个设计构型为后来很多研发机构提供了最好的参考模板，也可以被认为是世界上第一种完全达到实用化的四足机器人。

此前央视军事报道公布的机器狗。

之后，波士顿动力还是希望拿到美军的这笔非常可观的订单，于是在“大狗”的基础上进行改进，于2012年推出了更加成熟的LS3四足机器人，外界也亲切地根据其外形称之为“机器骡子”。该型四足机器人行走时的重心更低，进而更稳，而且负重能力、行进速度以及续航能力都比“大狗”有了大幅提升。可惜的是，美军经过测试后，认为“机器骡子”的噪声问题依然很突出，而且维修难度也要远高于“大狗”，仍然未加采用。最后，美军无奈之下从当地以及世界各地高价采购了不少骡子和驴配发到驻山地部队之中，用于驮运弹药物资。
从2013年开始，波士顿动力首次正式公开了具有革命性意义的Atlas双足机器人，并且因此很快被“IT巨人”谷歌公司看中并收购。由于谷歌公司一直表示不允许旗下的技术被用于军事，所以波士顿动力也彻底终止了与美国军方的合作。此后，尽管波士顿动力的研究重心转向双足机器人，但是还是在谷歌旗下于2015年首次发布了新一代Spot四足机器人。

此前在“领航强军向复兴——新时代国防和军队建设成就展”展示的察打一体型四足机器人。

该机器人是在当初波士顿动力为美军研发的“小狗”四足机器人基础上全面改进而成，无论是功能还是性能都有了质的升级。更为关键的是，波士顿动力还为Spot四足机器人研制了配套的相当灵活的多功能机械臂，进一步拓展了此类机器人的适用领域以及更多的应用可能性。如今我们看到的很多后来出现的四足机器人，都在不同程度上模仿或者借鉴了Spot四足机器人的设计。这些后来者无论是同样加装机械臂，还是加装各类武器、设备等做法，也是受到了Spot四足机器人的启发。

此次中柬联演中亮相的侦察“机器狗”。

商业成功与军事应用
2017年，谷歌公司进行业务整合，波士顿动力被出售给日本软银集团。仅仅3年后，波士顿动力的东家又换成了韩国现代汽车集团直至今日。由于脱离了谷歌公司的限制，使得波士顿动力旗下的产品终于可以用于警用以及军事用途了。所以，各国警方以及军方很快从波士顿动力采购了不少Spot四足机器人，用于执行不同类型的任务。
就在2024年3月，美国马萨诸塞州警察局装备的一个Spot四足机器人在围捕一名犯罪嫌疑人的行动中不幸中枪，很可能成为了全世界第一只在执行任务时“阵亡”的“机器狗”。当时，警方人员操控这只名为“罗斯科”的“机器狗”进入犯罪嫌疑人的住宅内实施侦察，而且它也安装了多功能机械臂，可以轻松地打开房门。“罗斯科”经过搜索，最后在地下室发现了犯罪嫌疑人的身影。犯罪嫌疑人将其撞倒后向楼上逃窜，“罗斯科”迅速“自动扶正”并紧追不舍。恼羞成怒的犯罪嫌疑人随后向“罗斯科”连开三枪，子弹很可能击中了“机器狗”的关键部位。不过，犯罪嫌疑人也暴露了自己的位置，被成功抓获。
这一事件虽然以“罗斯科”暂时“阵亡”为代价，却成了波士顿动力Spot四足机器人最好的广告之一。虽然波士顿动力旗下拥有多个出色的产品，但其商业运作却很难称得上成功。以Spot四足机器人为例，其性能固然不错，价格却高达7.45万美元，很多企业以及机构很难负担得起。而其他企业模仿以及借鉴Spot研发的同类型四足机器人，价格最低的型号甚至只有两千多美元。比如，美国海军陆战队在2023年9月测试了一种经过改装的反坦克机器狗，而这只机器狗的本体就是中国企业生产的Go1型四足机器人。这种机器人是作为一种消费电子产品在美国公开销售，而美国海军陆战队采购的很可能还是Go1型最便宜的低配版。美国海军陆战队只是在中国产Go1型四足机器人的背上固定了一具M72型火箭筒以及配套的发射控制设备，就变成了一种所谓“高大上”的智能反坦克武器。作为一款设计负重能力为4～6公斤的小型民用四足机器人，背负上如此夸张的“大杀器”，有点难为Go1型如此小的身躯了。

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