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基于地面机器人试验经验的应用建议

2026-02-07 

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  PG电子游戏科技

基于地面机器人试验经验的应用建议(图1)

  本文分析了俄罗斯、美国及其他国家现有的军用机器人研发、群组控制及自主性提升的项目。考虑到无人机的使用,提出了世纪作战行动的主要特征。基于试验地面机器人所获得的经验,形成了一系列的功能任务。

  分析近几十年来局部冲突所获得的经验表明:技术的迅猛发展和新型技术装备的出现,对作战行动的性质与方式产生了决定性的影响,使作战行动变得动态化,并包含了突发性和不确定性等因素1。

  军事行动的一个重要且紧张的阶段是其初期阶段,在此阶段可以为后续达成主要的军事—政治目标铺设大量的基础。这些目标的达成也将取决于决策所作出的武力效能装备的选择、运用形式和方法,与所解决任务的水平是否匹配,以及对潜在敌人可能威胁的判定以及消除或最小化是否有效。因此,在武装冲突的各个阶段,使用具有更高自主性、精度和破坏力的新型机器人技术系统(RТК)(译者注:以下简称机器人)的一方具有明显的优势:使用这些机器人旨在减少人员伤亡,缩短作战指挥周期,提高信息收集、处理和筛选的质量,并辅助指挥人员做出决策、保护军事基础设施——这为使用技术含量较低、相应成本也较低的武器装备击败敌军(部队)集群及其重要的军事经济目标创造了条件。

  在国外,军事技术装备——军用机器人(VN)被视为未来武装冲突中有前景的要素之一,其应用已然在改变作战理念。在各种环境中运行的军用机器人,被用于执行战斗任务和全面保障任务。随着信息技术、人工智能技术的发展,机器人的自主性得以提高,并扩展了任务解决范围。

  在美国及北约其他国家,有关机器人的发展、智能化、集群应用及缩短作战指挥周期的问题已经研究了十多年,并公开了大量项目(例如:空战演进(ACE)、隐蔽自主一次性飞机(CICADA)、自动交通引导辅助装置(AFADS)、忠诚僚机、低成本无人机蜂群技术(LOCUST)、金帐汗国(译者注:自主协同攻击弹药项目)、Predix(译者注:微型无人机群项目)、快速轻型自主飞行器、未来空战系统、融合计划(见图1)、联合全域指挥与控制计划、Torch750(译者注:以色列“数字军队”项目)等)。

  基于国内外资料2-12,对创建和发展机器人的项目进行了分析(见表1),结果表明,当前,在提高战场技术装备智能化水平的、实现无人装备间的交互以及机器人应用的新理念等方面正在蓬勃发展。大部分项目致力于无人机(UAV)或反无人机的发展与完善,这首先是因为该问题的理论研究和实践应用更为深入,以及其生产规模更大。目前,约80-90%机器人的产量是无人机。

  空战演进。其主要任务是创建能够自主参与空战的人工智能。配备此类控制系统的飞机将能够自主或与其他有人/无人驾驶飞行器协同执行战斗任务。2020年,在模拟器中神经网络算法以5:0战胜了经验丰富的飞行员。

  近程隐蔽自主一次性飞行器。旨在创建一种低成本的、可在不危及战斗机的情况下投放多个精确位置传感器的系统。该概念于2017年提出。

  旨在创建空中航母,用于从运载飞机上发射无人机。2020年进行了首批参试飞行器X-61A的发射。

  忠诚僚机。旨在创建能够与有人驾驶战斗机交互的无人机,并承担最危险的战斗任务。

  蝗虫项目。旨在创建完全自主的无人机蜂群,用于突破海军防空/反导系统并攻击海上目标。

  旨在提升无人机自主性,使其具备持续学习能力,能在非确定性环境中辅助战斗机飞行员的项目。

  “金帐汗国”项目,其主要任务是通过创建新的通用控制系统来提高航空打击武器(АСP)的作战性能。它是一种可安装在现有航空打击武器上的专用模块。新型设备应能实现数据交换以及信息收集和处理,包括多个航空打击武器之间的协同处理。

  该云平台在遵守所有网络安全要求的前提下,用于满足进行复杂快速大数据分析的需求。采用预测分析系统。

  是在有限空间丢失GPS信号的情况下提高无人机自主性的系统。制图。其算法计划用于地面机器人。

  由蜂群支持的进攻性实践。该计划设想使用小型无人机蜂群——每项任务最多250架,并与士兵和地面机器人协同行动。

  该项目于2003年至2009年实施,旨在对美国陆军进行全面换装和重组,以体现网络中心战概念。

  是创新的轻型作战飞行器。旨在创建成本不超过第五代有人驾驶战斗机10%的无人机。

  未来空战系统。项目目标是至2040年,在空战中整合所有组成部分——有人和无人驾驶飞机。旨在创建一个在人工智能支持下连接各参与国系统的规模化系统。将由三个部分组成:新一代战斗机、无人支援机以及将它们连接在一起的云网络。

  该项目是无人机通信防护系统。该技术可检测网络攻击并采取对抗措施。由机器人技术与过程控制研究所实施。

  前景研究基金会(FPI)及机器人技术与过程控制研究所共同创建了机器人群组控制突破性人工智能技术目标搜索实验室。

  前景研究基金会与人形机器人技术科学生产联合体的合作项目,旨在创建地面平台,用于训练地面机器人相关技术和基础组件。

  旨在创建反无人机电子战系统。它有两种型号:雷暴-S和雷暴-R。用于压制和欺骗(替代)GPS/GLONASS的控制信道和接收的信号。

  S-70无人机是重型攻击无人机。长机-僚机系统。可能与苏-57协同在编队中应用。

  研发在仓库终端从事货物运输的机器人(10至100台)之间进行群组交互的组织方法。

  是一种控制程序,其中上层控制(将总体作战任务分解为单独子任务)由操作员执行,而处于执行状态下受控的机器人只负责执行这些子任务,并适应环境条件。

  其主要目标是将所有陆军装备跨域整合。它是战略—战役级系统。计划引入人工智能进行态势评估及提供建议。信息将分发给需要该信息的使用者。

  是美国国防部提出的概念,旨在将各军种——空军、陆军、海军陆战队、海军和太空军的传感器连接到一个统一网络中。计划借助JADC2创建军事物联网网络,连接众多传感器以及使用人工智能算法的武器系统,以改进决策过程。

  该项目的主要目标是训练人工智能技术,以便后续制造出适合列装的现实样机。旨在制造具有所需功能且尺寸有限、可安装在地面和空中平台上的软硬件系统。

  是多功能履带式自动驾驶系统。其开放式架构可使机器人灵活地适应具体的任务。该系统准备执行侦察和工程任务,可携带有效载荷(轻武器、导弹)。

  战术级统一控制系统,用于实现网络中心环境的概念。旨在综合利用导航系统、卫星和无人侦察手段对部队进行综合管理。

  是基于BLR-2平台的中型机器人战车。该车补充了火力控制和无人机飞行控制系统、机器人自主操作套件以及用于评估战斗态势的传感器(主动式和被动式)。可使用地面机器人运送物资以及在其上安装反坦克系统。

  Torch750是支持MILC4的网络化控制系统,它将所有无人机集结成蜂群并由人工智能控制。该系统收集数据,与数据库进行比对,并实时创建精确的态势图。操作员可对整个无人机网络快速下达命令。在出现故障或单个无人机被摧毁的情况下,网络会重新配置并继续执行战斗任务

  在国外,军事技术装备——军用机器人(VN)被视为未来武装冲突中有前景的要素之一,其应用已然在改变作战理念。在各种环境中运行的军用机器人,被用于执行战斗任务和全面保障任务。随着信息技术、人工智能技术的发展,机器人的自主性得以提高,并扩展了任务解决范围。(前边已翻译过)

  第二个——异构机器人和异类机器人之间的群组交互,以及机器人与人员之间的交互。目前,大部分项目致力于基于长机—僚机原理的交互以及蜂群控制,特别是无人机的;

  第三个——研发新型交互形式与做法、应用战术,考虑引入新型信息技术、人员及现有武器装备。

  目前,大多数机器人的创建和应用是基于个人控制的,即一名操作员控制一至四台机器人,主要是无人机。然而,未来机器人群组的数量与组成将会增加,随之而来的,在实时模式下需要处理的信息量将增加。因此,增加群组中机器人的数量将导致增加操作员数量,或者需要提高机器人的自主性[13,14,15]。

  在进行异构机器人的群组控制时,会出现更为复杂的问题,包括协调接口、组织协调通信、目标分配、任务分配,以及在任何单元出现故障时对群组内任务的重新分配。

  因此,在实践中,机器人及信息技术种类数量的增加,与将其有效地用于执行战斗任务、全面保障任务、与人员的交互以及与现有武器装备、军事和特种技术装备之间交互的能力方面存在着不匹配。

  有关机器人集群应用的研究和项目的目标是,通过将不同运行环境的机器人整合到统一的信息控制空间中,从而获得协同效应。在一些研究[16,17]中,定义了包括在自动模式下不同运行环境的机器人的交互层级。实现既定目标最复杂的是不同运行环境的机器人之间的群组交互,此时决策者(系统操作员)被置于控制回路之外,仅执行一系列功能。在可能发生交互中断(即通信丢失)的对抗性环境中,确定系统中所有元素之间的功能分配,是最复杂的任务,需要专门的研究。

  基于上所进行的分析并考虑到机器人技术和群组控制领域学者的意见,确定了21世纪作战行动的主要特征[18,19]如下:

  同时,考虑到当前的地缘政治局势,必须指出,新的作战行动范式首先与使用无人机航空执行战斗任务和全面保障任务有关。目前,正在积极研发地面和海上机器人及其控制系统。然而,在技术产品本身制造技术不断进步的条件下,机器人(包括军用和民用)的应用理论方面存在滞后,机器人在战场上应执行的许多功能都源于其应用的实际经验。因此,当前在军用机器人的应用理论与实践之间存在矛盾。

  在实践中,军用机器人应用功能的确定有其自身特点,其中最主要的是这些功能数量可能减少,但地缘政治条件和新技术的发展并不总是允许及时对其进行理论论证。

  目前,大多数机器人的创建和应用是基于个人控制的,即一名操作员控制一至四台机器人,主要是无人机。然而,未来机器人群组的数量和组成将会增加,随之而来的,在实时模式下需要处理的信息量将增加。因此,增加群组中机器人的数量将导致增加操作员数量,或者需要提高机器人的自主性。(前边翻译过)

  为了在实践中确定有前景的军用机器人的功能,在俄罗斯国防部(MO)专门配备的试验场以及战区进行测试。例如,2024年在俄罗斯国防部试验场对KotT-43和兔狲地面机器人进行了测试,结果证实了它们的高效能。基于所获得的实践经验,制定了以下一系列未来地面军用机器人可以执行的任务和功能:

  1.向战斗接触线安全运送各种用途的货物,包括战斗装备套件,在不超过2公里的距离进行遥控,或按照预设坐标(路线)行进,可降低人员受伤和损失的风险。

  •敌装甲车辆(可在平台上安装便携式反坦克火箭筒(RPG)、反坦克导弹(PTUR)等);

  6.将小型地面机器人用作可移动遥控地雷,用于在战斗接触线消灭敌有生力量和装甲技术装备。通过使用定时器、光学系统及输入到机器人上的目标和经过训练的神经网络,可以以遥控指令模式起爆地雷。例如,机器人可按预设坐标行进并被动停留/等待,从而创建动态雷场。或者,通过降低地面机器人重量,提高移动速度,可将其按照预设工作程序,派遣到敌方部署区域。

  •在敌方电子压制条件下中继有效信号(来自全球导航卫星系统的信息、保障无人机正确工作的控制信号等)的装备;

  上述任务(功能)已在КотT-43和兔狲机器人上得以实现。此外,地面机器人下一步研究看考虑制定前瞻性任务以及无人系统新型兵种的组织编制结构。图2展示了КотT-43机器人,其上安装了用于实施干扰的天线。

  图4展示了兔狲地面机器人,可在其上安装装有炸药的平台,用于远程引爆,或安装被动式传感器,用于在敌电子战区域内将有效信息传输给需求者(预计兔狲机器人将提前在特定区域等待敌人员或技术装备,最长等待时间可达2周)。

  •研发并实现了车轮旋转轴上的减速器传动装置,提高了产品的可靠性和耐久性;

  •拥有独特的电子战装置,能够高隐蔽性地生成干扰信号,不易被敌测向站发现,并具有选择效应,不会对邻近的无人机造成干扰。

  图2.在莫斯科军事技术论坛军队-2024上展示的КотT-43机器人的外观

  考虑到当前的地缘政治局势,必须指出,新的作战行动范式首先与使用无人机航空执行战斗任务和全面保障任务有关。目前,正在积极研发地面和海上机器人及其控制系统。在实践中,军用机器人应用功能的确定有其自身特点,其中最主要的是这些功能数量可能减少,但地缘政治条件和新技术的发展并不总是允许及时对其进行理论论证。为了在实践中确定有前景的军用机器人的功能,在俄罗斯国防部专门配备的试验场以及战区进行测试。(前边翻译过)

  可在短期内为КотT-43和兔狲机器人增配火力打击装备、高效电子战装备。

  大多数机器人的开发者经常使用通过不同直径传动链轮的带减速的链条传动方式,但这种传动具有一系列缺点:

  1.链条不可避免的拉伸导致后续传动出现故障。用更昂贵的同类链条替换也收效甚微。

  2.在高负载下,链轮易从传动轴上脱落。在带负载测试时,若突然改变行进方向,即使额外加固链轮与轴的连接,链轮也会脱落。

  因此,创建和发展机器人是武装力量各军兵种武器装备效能提高的有前景的方向。考虑到信息技术的完善与人工智能技术的发展,无人机、地面和海上机器人已然在改变作战战术,使其更具动态性,并在一定程度上具有远程性。目前机器人理论与实践的发展与近期局部冲突的经验同步,并依赖于信息技术和人工智能技术的发展。

  基于КотT-43和兔狲地面机器人的研发经验,形成了有关有前景机器人的外形与功能的建议。在该企业,正在研发能够在陆地、空中以及海洋(河流)环境中执行多样化任务的有前景的机器人。返回搜狐,查看更多