“機器人”戰士何時上戰場？

趙小川+梁冠豪

近日，正在熱映的《星球大戰：原力覺醒》創造了《星球大戰》系列電影有史以來的最高的票房，并打破了影片《阿凡達》的票房紀錄。作為星戰系列電影中的延續，該片中多款的機器人相繼登場，既有新朋，也有舊友，成為本片的亮點之一。

C-3PO、R2-D2與軍用仿人機器人

C-3PO與R2-D2是星戰系列電影中出現頻率最高的兩個機器人角色。C-3PO是天才少年天行者阿納金使用廢棄的電子殘片和回收物拼湊而成的人形禮儀機器人。在影片中，C-3PO機器人由丹尼爾斯飾演，經常以喜劇的形象出現，語言風趣幽默、行動機械笨拙。然而，如果讓這看似簡單的功能在當前真實的仿人機器人身上實現，還存在一定的困難。盡管目前一批外形美觀、動作流暢與具有一定應答水平的人形機器人已陸續進入公眾視野，但就連智能化水平最高的阿西莫機器人也依然無法與星戰系列電影中的C-3PO機器人相媲美。2015年6月，美國國防部高級研究計劃局舉辦的機器人挑戰賽可謂是代表了當前仿人機器人的最高水平，但其人工智能技術、語音識別技術、人機自然交互等關鍵技術依然尚不完善。

R2-D2由貝克飾演，其從外觀結構上看，比C-3PO簡單一些。這樣一位看似簡單卻內有乾坤的宇航技工機器人不僅與自己的好搭檔C-3PO配合搞怪，而且協助主人完成了星際航行、偵察敵情、維修飛船、甚至解救同伴等多樣復雜的任務。該機器人內存信息量巨大，可以錄音錄像，存儲星際行星軌與星圖，投影三維全息影像，內藏豐富工具庫；其自身具有三足靜定式結構，能夠實現機器人的穩定移動。此外，他分別在機體與兩條擺臂末端配置了助推器，以實現R2-D2在垂直空間內的移動。

可以不夸張地說，R2-D2在功能與智能上都要比C-3PO高級與專業。無論陌生還是熟悉的角色，都能聽懂R2-D2只有音調區別的音頻語言。從現實的機器人角度來看，R2-D2更符合如今功能類機器人的設計，即首先注重功能的完善性與實用性，其次才是外觀與結構的美觀與簡潔。

在軍事領域，仿人機器人最大的用途便是戰地營救，美軍便十分重視這類機器人的研發，如Bear機器人便是其中典型的代表。

BB8與軍用球形機器人

在《星球大戰：原力覺醒》中，反抗軍的宇航技工機器人迎來了更具科幻色彩的新伙伴BB8。據說大部分比較萌的東西都具有一個共同的特點，那就是“圓”。如果從這一點看，BB8絕對是星戰系列電影里最萌的球形機器人。其球型的軀體能夠在沙漠地形上自由快速地移動，而以往R2-D2機器人則較難在沙漠類地形的星球上自由移動。

在電影中，細心的觀眾不難發現，BB8的“頭部”與軀體之間是懸浮關系，而隨著球型軀體的快速移動，頭部可以不受軀體滾動的干擾，保持對稱軸線與地面的垂直或形成一定的夾角，從而能夠為自身的視覺導航系統提供較為穩定的周圍環境視野，以進一步規劃自身的運動軌跡。正是其萌萌的造型與懸浮的腦袋，給觀眾帶來了極強的科幻感。

如果把這個機器人搬進現實世界，它會是怎樣的呢？從當前技術可實現的角度出發， BB8頭部與身體的配合方式可以采用磁力連接的方式，但是暫時無法實現磁懸浮連接，而接觸式的磁力連接不難實現。在BB8的軀體內，需要配置陀螺儀與相應的主控中心以解決自身的平衡問題，并在兩個相互垂直的方向上分別配置麥克納姆萬向輪，用以實現軀體自身任意方向上的滾動。

由于球形機器人具有運動靈活、地形適應性強以及能耗相對較低的特點，其在軍事領域也有廣闊的應用前景。由以色列研制的Eyeball機器人是其典型的代表。Eyeball機器人是由以色列ODF光電公司研制的適用于城市作戰的小型偵察機器人，該機器人內裝有運動探測器、全向相機、近紅外發光二極管照明燈、麥克風、聲音記錄器、無線電發射機、鋰電池等部件。外面包有三層橡膠，因此相當堅固和結實，即使從兩層樓拋下或被擲向混凝土墻時也不會受損。由于重量集中在底部，Eyeball機器人滾動一段距離后可以直立，并能在操作人員遙控下以4圈/每分鐘的速度旋轉或停止旋轉。毋庸置疑，Eyeball機器人還是一種遙操作機器人，其智能化水平和BB8機器人相差甚遠。

星戰中的多腿式機器人

影片中的大反派帝國軍團使用的是三足變形式機器人。該款機器人被設計成可變形主要是為了解決其平面上快速移動的問題。盡管該款戰斗機器人三足的配置方式在平面上具有較強的穩定性能，但同時三足配置方式大大降低了機器人的快速移動性能。然而，該款機器人可以變形為輪式移動平臺，正好彌補了三足機器人移動緩慢的不足，大大提高了戰斗機器人的機動性能。所以，變形的思想除了可以節省機器人的存儲空間，也能從改變機器人結構的方式來提高機器人的移動性能。

除了上述這些身形嬌小，動作靈活的機器人以外，星戰系列電影中的巨型機器人移動平臺也是給觀眾留下了深刻印象，其中的代表則AT-AT與AT-TE巨型移動機器人。二者基本都以四足的形式出現，就像是機器人世界里的“大象”與“犀牛”。它們留給觀眾的印象是體型龐大，移動緩慢，攻擊力強，給人以無比的壓迫感。在現實世界里，如果需要建造這樣的龐然大物并能夠使其移動，需要相當大的能量源才能為其提供足夠的動力。然而，為其提供動力的裝置也存在自身自重且非常可觀的問題，無法忽略。所以，能源來源問題，自身結構強度問題等諸多問題都會致使建造這樣龐大且復雜的移動平臺成為一種不可能的任務，使其只能存在于科幻的世界里。

近年來，美國波士頓動力學工程公司在美國國防高級研究計劃局“腿形班組支援系統”和“機動性與操縱能力最大化”項目的支持下，研制了“大狗”機器人、驢型機器人LS3、“野貓”機器人、“獵豹”機器人，并在美軍海軍陸戰隊中得到了應用。但在應用過程中還有噪聲大、能耗大等問題亟待解決。

星戰中的多臂機器人

在星戰系列電影中，機器人除了作為士兵出現在電影里以外，還有以反派小頭目的形象出現的機器人。其中的主要代表就是格里弗斯將軍，一個外形冷酷，擁有可變形的四條手臂并能夠嫻熟運用絕地武士激光劍的獨立星系聯邦將軍。可變形的設計也在其結構上體現。主要是上肢雙臂能夠分別拆分成兩支靈活自如的上肢，使用其激光劍時能夠為自身構建起一道保護屏障。當然，影片里格里弗斯將軍如此嫻熟運動技能也是大大得益于當時的電腦CG制作水平。如果在現實世界的機器人身上實現這樣流場迅速的動作，科學家與工程師估計會覺得那要比登天還難。

機器戰士離實用有多遠

科幻世界帶給人們的樂趣在于“只有你想不到，沒有不可能”。盡管科幻不等同于現實，但是卻又源于人們對現實經驗的加工與遐想。這也正是科幻吸引人們之所在。享受科幻，享受星戰。毫無疑問，“星戰”影片中的機器人也反映了未來軍用機器人的發展趨勢：偵察/打擊一體化、作業作戰群體化、設計理念仿生化、人機交互自然化。

從機器人的發展現狀和發展方向來看，軍用機器人有巨大的發展潛力，大有一舉顛覆地面戰傳統戰法的勢頭。不過機器人作為朝陽技術還不算很成熟，部分關鍵技術尚未徹底突破。在現實中，如何將機器人運用到真實戰場上目前還存在較多的困難：如可靠性問題、能源供給問題、人機交互問題等。因此，軍用機器人離大規模服役還有相當長的一段道路要走，任重道遠。