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人類無法走過布滿炸彈的道路,機(jī)器人卻能從容面對。在所有機(jī)器人應(yīng)用中,拆除炸彈是最危險的一項工作,因為機(jī)器人所走出的每一步,都潛伏著“死亡”的危險。
拆彈機(jī)器人的主要工作目標(biāo),就是要使軍用爆炸物失效。從它誕生起至今,已經(jīng)有超過40年時間了,而拆彈機(jī)器人的實際應(yīng)用更是頻繁。不過坦白說,“拆彈(排爆)機(jī)器人”其實算是一種誤稱,因為從技術(shù)角度來說,它們并不能算是真正意義的機(jī)器人。
根據(jù)牛津英語詞典對機(jī)器人的定義,它應(yīng)該是一種“能夠自動執(zhí)行復(fù)雜動作的機(jī)器”。而拆彈機(jī)器人無法根據(jù)實際環(huán)境判斷操作,也無法自主運行。事實上,拆彈機(jī)器人更像是如今的無人機(jī),或者再近一步,有些類似于無人駕駛汽車,因為它們基本上都是依賴人類操作員在遠(yuǎn)程進(jìn)行控制的。
早期拆彈機(jī)器人是由電線來控制操作的
這些拆彈機(jī)器人其實扮演的是人類拆彈專家“遙控器”的角色,或者,用英國陸軍給它們起的名字來形容,是一個——“炸彈博士”。有了拆彈機(jī)器人,人類拆彈專家可以近距離檢測炸彈,無需讓自己或是其他同事置身于危險環(huán)境之中。一旦炸彈被測出,機(jī)器人就會按照設(shè)定程序執(zhí)行操作,使其失效。
拆彈機(jī)器人不僅能讓炸彈失效,實際上,它幾乎可以引爆任何類型的爆炸裝置,范圍十分廣泛,比如地雷、未爆炸的彈藥等等。
在第一代拆彈機(jī)器人中,有一款名為Wheelbarrow Mark 1。1972年,英國陸軍中校皮特?米勒突發(fā)奇想,嘗試使用電動獨輪車底盤來牽引可疑爆炸物(比如汽車炸彈),因為這樣,炸彈就能被帶離到安全地點引爆,不會傷害到其他任何人。
不過,Wheelbarrow Mark 1原型車設(shè)計出來之后,人們發(fā)現(xiàn)其可操作性非常差,因此,位于英國徹特西的軍用車輛工程研究所開始著手改善這款原型車的控制和追蹤系統(tǒng)。
拆彈機(jī)器人無需人工參與,就能完成炸彈監(jiān)測工作
之后,米勒將陸軍少校羅伯特?帕特森旗下的“狩獵野豬”(軍事術(shù)語)項目應(yīng)用在了Wheelbarrow拆彈車上。這次整合,使Wheelbarrow拆彈車有能力讓炸彈失效,而不是簡單地將其拖離危險區(qū)域。
不過,現(xiàn)代拆彈操作的關(guān)鍵要點已經(jīng)不再是引爆爆炸物,而是要使之失效。為了達(dá)到這一目標(biāo),拆彈機(jī)器人通常會在設(shè)備電線上噴射高壓水流。一個爆炸設(shè)備通常需要依靠電源來引爆:干擾爆炸物,意味著需要破壞其電路,繼而使之失效。不過,有些爆炸設(shè)備還會部署二級系統(tǒng),一旦爆炸設(shè)備監(jiān)測到自己的電路被篡改,它們同樣會引爆炸彈。所以,這就是為什么最好能使用機(jī)器人來輔助拆彈工作的原因。
根據(jù)英國軍方一位發(fā)言人表示:
當(dāng)他們驅(qū)動機(jī)器人時,會讓機(jī)器人尋找在什么位置射出水射流。如果水射流噴射到爆炸物設(shè)備的電線上,就會導(dǎo)致電線脫落,此時爆炸物就不會爆炸了?;蛘撸辽贂蟹辣ぷ魅藛T上前去查看,確認(rèn)爆炸物已經(jīng)安全了。這就是為什么當(dāng)機(jī)器人執(zhí)行拆彈任務(wù)時,你很少會看到巨大的爆炸發(fā)生。
在安全距離范圍內(nèi),拆彈機(jī)器人會由操作人員控制。這些機(jī)器人身上綁定了高清攝像頭,將炸彈設(shè)備裝置的圖像傳輸?shù)胶笈_顯示器上,因此人類操作員可以實時看到機(jī)器人所“看到”的情況。通常,我們會在拆彈機(jī)器人的頭部前方安裝一臺攝像頭,這樣后臺操作人員就能看到機(jī)器人正在做的操作,此外,在拆彈機(jī)器人的“胳膊”上也會綁定攝像頭,為操作人員提供了更廣闊的視角,可以看到爆炸裝置的周邊區(qū)域。
最初的拆彈機(jī)器人是由一系列繩索控制的,不過,隨著技術(shù)的進(jìn)步,通訊電纜開始逐漸應(yīng)用在拆彈機(jī)器人身上,人類可以將操作命令直接傳輸?shù)綑C(jī)器人的電動系統(tǒng)內(nèi)。不過,通訊電纜雖然提升了拆彈機(jī)器人操作功能,卻極大地限制了其活動半徑。這也導(dǎo)致會讓人類操作人員身處于爆炸危險范圍之中,即便爆炸物不會炸到人類身上,但是其散播的爆炸物顆粒、粉塵也會被吸入到人體內(nèi),對身體造成傷害。
拆彈機(jī)器人引爆了伊拉克道路上的一顆炸彈
而現(xiàn)在,越來越多的拆彈機(jī)器人開始選擇無線通訊技術(shù),這樣既能有效執(zhí)行人類命令,也不再受到危險范圍的限制。不過,無線通訊的安全性并不客觀,雖然很多遠(yuǎn)程操作都是在軍事安全層下執(zhí)行的,但依然會受到黑客攻擊。
愛丁堡機(jī)器人中心主管Sethu Vijayakumar教授表示:
通常情況下,你無法準(zhǔn)確獲得拆彈機(jī)器人視線,更不可能尾隨在機(jī)器人身后指導(dǎo)它們操作。因此在這種條件下,現(xiàn)代機(jī)器人和無人機(jī)非常相似,都需要在幾公里之外執(zhí)行操作。
但不得不說的是,自從拆彈機(jī)器人誕生以來,雖然其核心功能始終如一,但在設(shè)計上卻沒有太大變化。如今的機(jī)器人不僅越來越小,功能也越來越強(qiáng)大,但拆彈機(jī)器人依然是靠人類控制、并且需要靠“雙臂”操作的機(jī)器設(shè)備。
不過,當(dāng)我們談到機(jī)動性問題時,拆彈機(jī)器人還是有很大進(jìn)步的。過去的拆彈機(jī)器人配置了類似坦克的單配對卡特皮勒履帶,而現(xiàn)在既有雙配對卡特皮勒履帶,同時還能加入六個、甚至更多輪子。隨著機(jī)動性的增強(qiáng),拆彈機(jī)器人可以在更多困難地形上行駛,有些甚至還能爬樓梯。
與此同時,拆彈機(jī)器人“手臂”的通用能力也得到了極大地提升。絕大多數(shù)拆彈小組可以攜帶各種不同工具,連接到拆彈機(jī)器人身上,幫助它繞過各種障礙——比如當(dāng)拆彈機(jī)器人發(fā)現(xiàn)前面有鐵絲柵欄阻礙其前進(jìn),就會使用鋼絲鉗剪斷它。
很多拆彈機(jī)器人會在各種惡劣條件下執(zhí)行拆彈任務(wù),因此它們必須要能承受各種壓力,這也意味著必須使用高質(zhì)量的材料來制造拆彈機(jī)器人。Vijayakumar說道:
在拆彈機(jī)器人開發(fā)過程中,大部分成本都花在了購買高質(zhì)量的電子元件和傳感器上,因為我們必須要確保拆彈機(jī)器人能在非常殘酷的條件下正常運行。在這一行業(yè)領(lǐng)域里,能應(yīng)用到拆彈機(jī)器人身上的電子產(chǎn)品并不多,不過有些產(chǎn)品的質(zhì)量已經(jīng)非常不錯了。
有些拆彈機(jī)器人甚至可以爬樓梯
在外觀上,拆彈機(jī)器人也是形狀各異——有的機(jī)器人體積很小,也非常便于攜帶,能夠輕松塞進(jìn)士兵的背包內(nèi);還有的體積很大(大小類似于家用割草機(jī)),它們身上會配置各種高科技產(chǎn)品,比如X射線設(shè)備和炸彈探測器。
拆彈機(jī)器人剛被設(shè)計出來的時候,操作十分復(fù)雜,人們需要經(jīng)過專門培訓(xùn)才能控制它。但是現(xiàn)在,拆彈機(jī)器人控制器就像是游戲機(jī)。Vijayakumar表示:
在高壓環(huán)境下,前提條件就是要盡可能地為人類操作人員提供最直觀、最簡單的操作功能。你可以加入很多復(fù)雜的功能,但要知道,大多數(shù)情況下使用拆彈機(jī)器人的都不是機(jī)器人學(xué)家,而是“外行”的普通人。因此,在設(shè)計控制器的時候要盡可能地考慮使用操縱桿,就像游戲手柄一樣。
隨著機(jī)器人和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的進(jìn)步,拆彈機(jī)器人會變得越來越適應(yīng)環(huán)境。有些拆彈機(jī)器人原型甚至可以翻墻,或是遠(yuǎn)距離跳躍。還有的機(jī)器人擁有兩只手臂,可以更加靈巧地執(zhí)行很多高精度操作——比如命令拆彈機(jī)器人打開汽車后備箱,看看里面裝了些什么。
如今,拆彈機(jī)器人已經(jīng)不再是“一個人在戰(zhàn)斗”了,人們也研發(fā)了很多特定功能機(jī)器人,使之組成一支團(tuán)隊,集體協(xié)作完成拆彈任務(wù)。舉個例子,一個機(jī)器人負(fù)責(zé)搜索爆炸物,另一個負(fù)責(zé)拆彈。
隨著拆彈機(jī)器人背后技術(shù)日益提高,它們也有能力挽救更多生命。Vijayakumar總結(jié)道:
拆彈機(jī)器人可以進(jìn)入到危險的目標(biāo)區(qū)域,而人類則可以在安全距離之外控制、操作機(jī)器人,不用再冒險上陣拆彈。即便在最壞的情況下,犧牲的也只是一臺機(jī)器人。
VIA BBC
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