出品：科普中國
作者：璦敏工作室
策劃：白璐
監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部
在2018年世界機器人大會上，共有來自15個國家的前沿、炫酷機器人登場，不僅是“兩只腿”的,連“四只腿”的和“多只腿”的都來了。事實上，現(xiàn)有的機器人“王國”包括固定、輪式、履帶式、雙足及多足等不同“種群”。以雙足和多足為主要特征的腿足機器人對惡劣地形環(huán)境適應(yīng)能力更強、研制難度更高，代表著機器人研究領(lǐng)域的科技巔峰。長期以來，各軍事大國都對腿足機器人研究展現(xiàn)出強烈興趣，美軍構(gòu)想的“未來戰(zhàn)士”巨型機器人看上去就跟好萊塢電影中的“終結(jié)者”如出一轍?？梢灶A(yù)見，隨著“阿特拉斯”等腿足機器人的研究成熟，未來軍用機器人或?qū)ⅰ芭堋毕驊?zhàn)場，掀起新一輪戰(zhàn)爭革命！
“阿特拉斯”機器人
“后空翻”解鎖“新姿勢”
說起軍用機器人，我們的第一反應(yīng)就是輪式或履帶式、配備有機械手和傳感器的笨拙機器。如今，以人形機器人為代表的腿足機器人正走上發(fā)展完善的快車道，《機械公敵》、《終結(jié)者》等系列電影中機器人與人類站在同一戰(zhàn)場對決的場景，正加速變?yōu)楝F(xiàn)實。在這些科幻場景中，軍用機器人已被描繪成雙腿站立的“鋼鐵勇士”。
西方世界最早對腿足機器人的研究可追溯到達(dá)芬奇時代。1495年，達(dá)芬奇就在手稿中設(shè)計出一個仿人型機器人。從1992年開始，美國國防部高級研究計劃局就投入巨資資助波士頓動力公司開展軍用機器人的研究工作。如今他們最為成熟的作品，當(dāng)屬“阿特拉斯”。
通過不斷改進升級，“阿特拉斯”站立后身高可達(dá)1.75米，重約80千克，可以走路穿越各種地形、攀爬并扛起重物，手部還能完成開門和抓取物體的動作。通過身上搭載的激光雷達(dá)和各類傳感器，這家伙還擁有了避障和識別物體的能力。如今，“阿特拉斯”再次解鎖了“新姿勢”，除可以實現(xiàn)漂亮的后空翻外，它還變得更加輕便靈巧。即便是摔倒了，它也能自己爬起來，已經(jīng)是人形機器人領(lǐng)域的“奇跡”。
在“阿特拉斯”成為“網(wǎng)紅”之前，還有一款腿足機器人因酷似“木牛流馬”而引發(fā)廣泛關(guān)注，那就是“大狗”（BigDog）機器人。“大狗”的真名為“步兵班組支援系統(tǒng)”，主要模仿四足動物，在地形復(fù)雜的戰(zhàn)場上運送物資，能夠攜帶輜重在崎嶇不平的山路上行走30公里。
“大狗”機器人
“行走”路上的“再進化”
早在阿富汗和伊拉克戰(zhàn)場上，美軍的軍用機器人就已經(jīng)大展身手。但這些機器人大多是輪式或履帶式，在實際戰(zhàn)場應(yīng)用中存在諸多限制。傳統(tǒng)輪式機器人越障能力差、地形適應(yīng)能力不高，且容易出現(xiàn)打滑、不夠平穩(wěn)等問題。履帶式機器人對地形要求同樣較高，遠(yuǎn)沒有人們想象的機器人那么靈活方便。
相比之下，腿足機器人能站立、行走和奔跑，代表著未來軍用機器人的重要發(fā)展方向。目前，腿足機器人主要可分為單足、雙足和多足等諸多類型，雙足機器人也是各軍事大國研究的熱點。
腿足機器人的一大優(yōu)勢就是對復(fù)雜地形適應(yīng)能力強，能跨越各類障礙。在前進過程中，腿足機器人采用離散落腳點的方式，能較好地適應(yīng)多變地形。腿足機器人RHex已經(jīng)“進化”出6條可旋轉(zhuǎn)的機械腿，不僅能穿越各種復(fù)雜地形，還能在潮濕地區(qū)執(zhí)行任務(wù)，即便是摔落山崖也能安然無恙。同時，腿足機器人也具有較好的“容錯性”，即便是一個肢體發(fā)生故障，其他肢體依舊能夠保持正常的作業(yè)。這也是相比輪式和履帶式機器人的一大優(yōu)勢。
強悍的運動能力也是腿足機器人的特長之一。美國國防部資助的“獵豹”機器人時速可達(dá)45公里，采用的就是模仿獵豹的四足運動模式。目前還研制出名為“Petman”的機器人，甚至能在跑步機上完成鍛煉，走路下蹲更是不在話下，足可見其強悍的運動能力。
“獵豹”機器人
“鋼鐵戰(zhàn)士”將“跑”向戰(zhàn)場
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和智能化軍事應(yīng)用的廣泛展開，未來戰(zhàn)場，驚心動魄的機器人大戰(zhàn)或?qū)⑸涎?。目前，已有軍事大國正在組建機器人部隊，一些軍用機器人已經(jīng)開始執(zhí)行偵察監(jiān)視、警戒執(zhí)勤和精確打擊等作戰(zhàn)任務(wù)。可以想象，隨著腿足機器人的發(fā)展成熟，未來的“鋼鐵戰(zhàn)士”或?qū)ⅰ芭堋毕驊?zhàn)場。
腿足機器人能在未來復(fù)雜多變的戰(zhàn)場環(huán)境中大顯身手。以“大狗”為代表的腿足機器人不僅能翻山越嶺運送物資，還將裝上武器和裝甲，成為步兵火力支援武器，更好地協(xié)同人類作戰(zhàn)。尤其是未來山地作戰(zhàn)和城市作戰(zhàn)中，腿足機器人更能發(fā)揮出其機動靈活的特性，達(dá)到更好的作戰(zhàn)效果。
研發(fā)腿足機器人，更是在為人類找尋一件“鐵甲戰(zhàn)衣”。美國國防部正在研制可綁在美國士兵腿上的“機器腿”，也就是外骨骼增強器，能讓美軍單兵背負(fù)物資重量大幅度提升，還能減輕長期負(fù)重的勞累程度，加快行軍速度。這種“機器腿”主要模仿人的神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮功效，可對身體上背負(fù)的重量進行實時計算，通過機械調(diào)節(jié)將重量合理分配到鋼架結(jié)構(gòu)上，從而將負(fù)重者承擔(dān)的壓力減到最小，有望將每一名士兵變身為“機器戰(zhàn)士”。
