排爆型無人地面車的最新進展

徐文

隨著恐怖襲擊威脅增加，拆除簡易爆炸裝置等危險任務需求激增。借助遠距離、零傷亡等先天優勢，無人地面車在發現、定位和排除拆除簡易爆炸裝置等危險作業中得到了廣泛應用。

在最近的一系列恐怖分子襲擊中，使用最多的方式就是采用簡易爆炸裝置（IED），包括車載簡易爆炸裝置（VBIED）和自殺背心簡易爆炸裝置（SVIED），或放入建筑內或配備了自殺背心簡易爆炸裝置的殺手混入人群，而應對這種威脅的關鍵手段就是能在安全距離以外發現、定位和排除這些可疑爆炸物，所以各國政府和機器人公司都在加大投資發展各種具有探測、排爆功能的無人地面車（UGV）或排爆機器人。根據一份爆炸物排除（EOD）和反簡易爆炸裝置（CIED）設備市場調查報告顯示，該行業的預計市場價值將從2014年的57.4億美元到2023年達到85.6億美元。其中，又以無人地面車作為一個關鍵要素，帶有便攜式X射線系統、炸彈遏制室、排爆套件、爆炸物探測器和搜索鏡等設備，組成一個“系統中的系統”。

履帶式排爆機器人

T7履帶式排爆機器人

在2017年9月舉辦的英國國際防務展上（DSEI 2017）上，英國國防部宣布，已經向美國哈里斯公司（Harris）授予了價值7000萬美元、采購T7履帶式排爆機器人的合同，以支持英國國防部全球排爆任務。

T7排爆機器人的設計是專用來應對包括簡易爆炸裝置在內的各種爆炸物威脅，在搜索并拆除簡易爆炸裝置的同時，也確保排爆人員免受傷害。此外，T7排爆機器人也能滿足當前商業和軍事任務的苛刻需求，包括危險品（HAZMAT）處理、情報、監視與偵察（ISR）、特殊武器和戰術任務。

T7排爆機器人配有一個機械臂和夾具，并集成了觸覺感知技術，可向操作者提供如真人手臂一樣靈巧的動作和靈敏的觸覺反饋，每個手指都配裝了力傳感器，可以測出抓握力，并將這些測量值傳輸回觸覺控制器，使操作人員在控制器中感覺到與實際握抓相同的力，就好像真的抓住并移動物體一樣，從而能對復雜任務做出精確響應，縮短了任務完成時間，并提高了任務效能。

T7排爆機器人的履帶式底盤十分堅固，即使在崎嶇地形下也具備高機動能力。另外，T7排爆機器人系統采用多功能和開放式架構，能夠集成標準傳感器、排爆工具和其他工具等多種附件，不需要昂貴的硬件投資，就能支持范圍廣泛的任務。排爆人員只需一天半的時間即能學會T7排爆機器人的操作。

“紅鷹”無人地面車

美國哈里斯公司研制的另一種“紅鷹”（RedHawk）無人地面車，重23kg，最初也是專門為遙控拆除簡易爆炸裝置任務設計的。無人地面車上的機械臂能夠使用車載的拆彈設備和情報、監視與偵察有效載荷，同時能集成其他標準配件，包括一個四通道遙控器啟動系統、前后攝像機和安裝擋泥板上四角的用于導航的角攝像機，以及用于導航平移/傾斜的桅桿變焦相機，具有120倍變焦能力。“紅鷹”用于情報、監視與偵察，高功率多輸入和多輸出（MIMO）通信能力以及一個供操作員的使用的可擴展的無線觸覺控制器控制單元和精密操控器，從而使操作員在拆除簡易爆炸裝置的同時，直觀地“感覺”目標，使機器人能夠像人一樣行動。

“紅鷹”無人地面車的尺寸為47cm×27cm×45cm，采用螺栓加固的固定裝置，能夠安裝在已經裝備部隊的各種大型無人地面車上，用12個BB-2590電池作動力，使用時間超過四個小時。最大行駛速度為6km/h，能爬上大于40°的樓梯和斜坡，以及能橫越超過30°的橫向斜坡，能轉直徑139cm的圓，并即使傾翻也具有自我復原能力，水平工作距離為220cm，垂直達122cm，采用常規布局的提升重量的能力是113kg，機械臂完全展開時的提升重量為27kg。

“紅鷹”無人地面車可通過四個以太網絡和24V DC連接器連接到網絡系統，車上還有皮卡汀尼公司導軌，用于整合的配件包括車載簡易爆炸裝置拆彈設備，遠程啟動系統，單/雙頻帶多輸入和多輸出無線電，一個安裝機械臂上的拆彈有效載荷，非導電的電線切割鉗和鏟車附件（最大能力30kg）。

“特里曼克斯”無人地面車

英國科巴姆公司研制的“特里曼克斯”（Telemax）無人地面車，能執行爆炸物排除和探測化學、生物和放射性物質任務，依靠四個獨立的鉸接履帶行走裝置，具有高度機動的能力，既能夠獨立操縱，也能成對或整體操縱，通過智能控制系統和平臺的地形兼容系統（GCS），使“特里曼克斯”無人地面車能應對特殊的地形，包括能爬上45。陡峭的坡度，越過500cm高的障礙物和跨越60cm寬的戰壕。“特里曼克斯”尺寸足夠小，完全可以放到一輛運動型多用途汽車（SUV）的后排空間內，能通過飛機、地鐵、公共汽車或其他公共交通車廂等過道的狹窄的空間環境中工作，而機械臂卻能伸到2.5m之外。“特里曼克斯”無人地面車還集成有工具中心包控制器，或使用夾具或用排爆工具，排除簡易爆炸裝置、地雷和炸彈等。

在探測化學、生物和放射性物質任務中，“特里曼克斯”無人地面車的機械臂還能靈巧地使用鑷子、棉簽、勺子等收集樣本的工具，并將樣本儲存到隨身攜帶的5個罐子里。

“大蜥蜴”無人地面車

法國ECA機器人公司的“大蜥蜴”（Iguana）無人地面車系列產品，同樣專為在包括飛機、火車、巴士車廂內部等狹小空間，進行探測作業，用于爆炸物排除、簡易爆炸裝置和防化學、生物、放射性、核爆炸（CBRN）以及戰斗損傷/風險評估等任務。

目前，“大蜥蜴”無人地面車有用于爆炸物排除和反簡易爆炸裝置的E型和用于防化學、生物、放射性、核爆炸任務的c型兩種布局。

“禽爪”無人地面車

英國奎奈蒂克公司研制的“禽爪”（Talon）系列大型無人地面車，采用耐久性、靈活性、模塊化的車體結構，具有上下樓梯的能力，能越過包括巖石、鐵絲網在內的挑戰性地形以及雪地上行駛，能夠在惡劣的天氣下作業，最高行駛速度可高達9.6km/h，可參與一系列排險和反恐活動。例如，在軍事、執法和急救應用方面，“禽爪”無人地面車廣泛應用于簡易爆炸裝置和爆炸物排除、偵察、通信、安全、重物搬運、防務和救援以及防化學、生物、放射性、核爆炸等任務，是目前唯一能夠完成艱巨任務而不需要大修的機器人，在“9.11”事件發生后，曾經被廣泛用于世貿中心內的搜尋和恢復工作。“龍行者”小型無人地面車

英國奎奈蒂克公司還推出了稱為“龍行者”（Dragon Runner）的便攜式小型無人地面車，采用后輪驅動的設計。目前，有DR15、DR20、DR30與DR50共4種型別。DR15為四輪基本型，DR20比DR15重2.27kg，DR30為DR15的6輪設計，DR50是正開發中的最新型。

“龍行者”基本型DR15，長40cm，寬28cm，堅固、耐撞，能投擲過圍墻，即使從三樓向下投擲都沒問題，著地后即可快速行駛，所以能夠由士兵在樓梯間攜帶或投擲。

“龍行者”的機械臂可以舉起2.3-4.5kg重的物體，有效載荷可以包括晝夜攝像機相機、俯仰和變焦相機、運動探測器和一個麥克風，同有無線電頻率工作能力，可以在射頻干擾環境下工作。

“龍行者”有三種不同的模式：疾馳模式，在行駛中將影像傳回給操縱者；警戒模式，停留在原地，偵察在9.1m距離范圍內任何動靜用麥克風將警報發給操縱者；監視模式，停留在原地，并陸續將影像傳回操縱者。

“龍行者”可在危險區域、轉角區或士兵難以接近的地方，發現障礙物后藏匿的敵人，用前傾式攝影機持續為士兵提供影像圖像，從而提高士兵的生存率。

“戰士”710無人地面車

美國Endeavor機器人公司研制的“戰士”（Warrior）710無人地面車，也采用模塊化設計，功能強大、堅固耐用、行駛速度快，可以以近20km/h的速度行駛，可以承載70kg以上的有效載荷，配有一個雙連桿機械手臂，能提升超過150kg重物，或在崎嶇地形和樓梯上行駛，或越過多種障礙，能越過了47cm高的垂直障710“眼鏡蛇”（圖片來源：智能機器人公司）礙物，爬過45°的山坡，也可跨越45cm深的水潭，在翻倒后有自我恢復能力，使用12 BB-2590/U的電池，最大使用時間為10h，并能在一分鐘內取出電池組并更換新的，可執行的任務包括爆炸物排除探測、道路清理、反恐、偵察、清理建筑物、滲透等，提供實時情報和態勢感知。

“戰士”710無人地面車，長105cm，重165kg，配有一個雙連桿機械手臂，例如配備美國精確遙控公司的T360超輕型網絡化遙控武器站，就是一種超輕型、無人值守、網絡化的遙控武器站。

310小型無人地面車

美國Endeavor機器人公司研制的另一種便攜式的310小型無人地面車，重僅14kg，可以配備廣角彩色和紅外攝像機，機械手臂能夠舉起7kg重物，可使用多種排爆工具，整個車輛是基于安卓操作系統的終端用戶設備，能夠指揮多個系統，用于各種爆炸物排除任務，特別能在狹窄的空間進行搜索、持續觀察和路線清理，而且所有這些都可以在很差的視覺環境下完成，包括低光照、無燈光、煙霧、灰塵，以及在爆炸或火災后的大量大氣散落物環境下。

輪式排爆機器人

“安德羅斯”FX

美國諾斯羅普·格魯門公司的子公司，遠程技術公司在2017年8月4日，公開了“安德羅斯”FX（Andros FX）和“短劍”（Cutlass）系列無人地面車輪式遙控機器人。其中“安德羅斯”FX是基于“安德羅斯”6第6代產品制造。

“安德羅斯”FX平臺有四個軌道可更換的“車載工具包”，取代傳統的咬合器，而底盤已經進行了升級，具有更重的提升能力。其他升級包括改進了系統電子，增強了速度和可操作性，引進了新的帶3D圖形顯示和用戶界面的操作員控制單元。而且“安德羅斯”FX是吸收了排彈技術人員的反饋信息的一種最新設計的遙控機器人，不僅技術更先進，而且系統更易于使用和維護，能更好保護排彈人員的安全。

“短劍”無人地面車

遠程技術公司研制的“短劍”（Cutlass）輪式小型無人地面車，行駛速度快、機動性好和多功能性能，能夠單獨承擔評估威脅以及處理爆炸物的任務，并能在排爆人員排除一枚簡易爆炸裝置時，對周圍環境的傷害最小。

“短劍”可以迅速到達發現爆炸物的地點，利用‘眼睛觀察爆炸物，并選擇適當的工具來處理任何被發現的爆炸物。相比之下，傳統的排爆無人地面車在工作時。往往需要用一輛無人地面車的攝像頭捕捉現場情況，再用另一輛無人地面車使用工具來處理它；或者是在一輛無人地面車捕捉到關于爆炸裝置的信號后，返回到操作人員那里，更換工具以后再回到現場進行排爆。而“短劍”排爆機器人因為配備了車載傳感器和攝像頭，操作人員能直接使用這些裝置來評估威脅，并指揮“短劍”在移動過程中，從許多的車載工具包中選出合適的工具來完成排爆任務。同時，操作人員可以利用“短劍”機器人的攝像頭所反饋的信息，通過一個指揮和控制系統在一定的距離之外來操控機器人。

此外，一般在使用傳統的排爆機器人時，操作人員需要近距離直接操縱機器人，但是使用‘短劍排爆機器人時，操作人員可以在一定的距離之外或者障礙物后面操縱它，而且一般排爆機器人的機械手臂的操控系統相當復雜，而“短劍”機器人已經大大簡化了操控系統，僅使用目鏡和一個操縱桿就可以有效地控制機器人。

“短劍”無人地面車的大小為130cm×70cm×121 cm，整體重量為420kg，機械臂可以提升100kg的重物，操作員可以在最遠視線距離1km遠程控制，也可以在連線模式下500m內操縱。有效載荷包括一個后驅動器，一夾鉗相機，以及一根1.8m高的相機桅桿。另外，還包括一個車載麥克風套件用于監測大氣和一般態勢意識。

“短劍”使用一個42V鋰離子電池電池，既可以以0.01m/s的速度蠕動，也可以高達11km/h的速度爬行，既可以爬上300cm的路肩，還能越過500cm寬度的壕溝，并已被證明能在多種使用環境下操作，包括在灰塵和雨水條件下，環境溫度范圍為-20℃-60℃。

THeMIS的混合動力車

今年2月18日，美國國防部發布了一份為未來“通用機器人系統”（CRS）的預征求書，并宣布將開展的通用機器人系統增量1計劃，要求這種未來無人地面車重量低于11kg（不包括有效載荷），并由操作員控制單元指揮，重點是加強機動能力和為徒步士兵的保護能力。

根據美國國防部的描述，通用機器人系統增量1系統是一種高度機動和模塊化系統，能夠添加或去除某些傳感器、模塊、有效載荷和/或子系統，進行重新布局，以適應多種任務，并能在所有類型的作戰環境下使用，包括不對稱戰爭和常規戰爭、突發性危害探測、打擊恐怖主義以及維和任務，還能在城市和隱蔽的任務環境下進行遠程探測和識別爆炸性和非爆炸性障礙物，并將其排除。額外的任務還要求“通用機器人系統”能遠程探測地下渠道和地下結構的完整性。同時，美國國防部還要求這種無人地面車平臺應該是面向未來，具有整合新一代有效載荷的能力。

愛沙尼亞米爾瑞姆機器人公司（Mil rem Robotics），在今年2月新加坡航上展示的稱為THeMIS的混合動力車，被認為是針對美國通用機器人系統增量1系統要求的世界上第一種模塊化履帶式混合無人地面車。

THeMls由兩側的一模一樣的履帶式行走系統，加上中間一體化的承載平臺組合而成，長度為2m，寬度在0.9-2.1 m，高度在0.9-0.98m，空車重850kg，可以攜帶750kg的有效載荷。THeMIS由一臺混合動力電動/柴油發動機推進，能夠遙控和半自主模式下使用，可以按預先設定的導航航點行駛。THeMIS可在保持兩側履帶式行走系統不變的情況下，中部的平臺可安裝不同的任務模塊有效載荷，用以執行各種復雜的任務，例如：救援、運輸、偵察，甚至還可以什么都不裝，變身為無人專用運輸平臺。由于這種模塊化系統的高度靈活性和通用性，不僅提高了效率，也通過簡化維護和備件供應大大降低了系統的全生命周期成本。

公司聲稱，THeMIS已經在愛沙尼亞完成了寒冷天氣試驗，今年晚些時候將與國家的軍隊進行合作演習，包括排雷和防化學、生物、放射性、核爆炸物探測，同時也將進行通信中繼、醫療撤離、貨物補給、反坦克和消防等任務。

公司還表示，正在考慮擴展THeMIS的功能，包括將集成機械臂和支持爆炸物排除、反簡易爆炸裝置任務的傳感器，同時進一步將考慮THeMls與無人機之間的協同，以能進一步遠程識別簡易爆炸裝置威脅，包括停放、發射和回收旋翼無人機。