机构学与机器人学报告.docx

1、机构学与机器人学报告学生姓名、专业 曹中臣 火炮自动武器与弹药工程 资料整合、制作PPT 学生姓名、专业 吕佼珂 火炮自动武器与弹药工程 组织协调，搜集资料 学生姓名、专业 程阳 机械工程 搜集资料及整理 学生姓名、专业 孙俊荣 机械制造及自动化 PPT演讲 学生姓名、专业 韩如锋 火炮自动武器与弹药工程 研究问题，处理课堂提问，撰写报告 军用机器人1. 国内外研究状况和应用情况历史上，高新技术大多首先出现在战场上，军用机器人更不例外。早在第二次世界大战期间，德国人就研制并使用了扫雷及反坦克用的遥控爆破车，美国则研制出了遥控飞行器，这些都是最早的机器人武器。随着科学技术的飞速发展， 军用机器人

2、的研制也倍受重视。二战以后，现代军用机器人的研究首先从美国开始，1966年，美国海军使用机器人“科沃”，潜至750m深的海底，成功地打捞起一枚失落的氢弹。之后，美、前苏联等国又先后研制出“军用航天机器人”、 “危险环境工作机器人”、“无人驾驶侦察机”等。机器人的战场应用也取得突破性进展。1969年，美国在越南战争中，首次使用机器人驾驶的列车，为运输纵队排险 除障，获得巨大成功。自此以后，世界各军事大国开始竞相 “征召”这种不畏危险恶劣环境、可连续工作、不避枪林弹 雨、不食人间烟火的“超级战士”服役。据外刊透露，前苏联、美、日、英等国，都制订了发展军用机器人的宏伟计划，仅美国列入研制计划的各类军

3、用机器人就达100多种，前苏联也有30多种，有的已获得可喜成果。上世纪90年代，在接连不断的局部战争的推动下，军用机器人的发展产生了质的飞跃。在海湾、波黑及科索沃战 场上，无人机大显身手；在海洋，机器人帮助人们清除水雷、探索海底的秘密；在地面，机器人为联合国维和部队排除爆炸物、扫除地雷；在宇宙空间，机器人成了考察火星的明星。总之，随着新一代军用机器人自主化、智能化水平的提 高并陆续走上战场，“机器人战争”时代已经不太遥远。美国未来学家杂志预测，到2020年，战场上的机器人数量将超过士兵的数量。一种高智能、多功能、反应快、灵活性 好、效率高的机器人群体，将逐步接管某些军人的战斗岗位。机器人成建制

4、、有组织地走上战斗第一线已不是什么神话，可以肯定，在未来军队的编制中，将会有“机器人部队”。尸横遍野、血流成河的战斗恐怖景象很可 能随着机器人兵团的出现而成为历史。机器人大规模走上战 争舞台，将带来军事科学的真正革命。1.1美国军用机器人研究计划目前，美国军用机器人技术无论是在基础技术、系统 开发、生产配套方面，还是在技术转化和实战应用经验上都处于世界超前领先地位。美国军用机器人开发与应用涵盖陆、 海、空、天等各兵种，是世界唯一具有综合开发、试验和实战应用能力的国家。美国在2007年12月18日发布了无人（驾驶）系统路线 图（Unmanned Systems Roadmap，包括无人机系统、无

5、人 地面系统、无人水下系统。该路线图提供了全方位国防对无 人系统及其相关技术的愿景。美国国防部提出：无人系统将继续承担更多的“枯燥的、脏的和危险的”军事任务，但在 可以预见的将来，大多数需求仍将由有人驾驶平台来完成。 (1) 地面军用机器人尽管目前英、德、法等国均已研制出多种型号的地面无人作战平台，但是美国正在开展到目前为止最复杂和最前 沿的工作。美国国防部甚至宣布，即将组建“机器人军队”。 美国军方列入研究计划的各类军用机器人包括：1)联合机器人计划（JRP），旨在消除重复性的机器人系统研制工作，并研制和部署无人地面车辆系统。2)室外移动评估探测和响应系统（MDARS-E），项目将为陆军提供

6、一种能够在室外环境中（如仓库、军品储存区、 军械库、石油储存区、机场、车站、弹药补给站、港口、工 业材料库）执行半自主随机巡逻和监视任务的安全车。3)陆军研究实验室投资的机器人合作技术联盟项目，目的是通过基础研究和应用研究来开发和评定机器人技术，并 将该技术转化成其他应用。4)车辆电子技术集成（VTI）项目，又称“机器人跟随 车和乘员自动化试验台”（CAT），由坦克机动车辆与研发中 心（TARDEC）主持，这些平台能以伴随模式使用同类自主机器人车辆完成护卫任务。5)基本未爆弹药处理系统（BUGS）项目，用于提供和演示机器人小组在地表未爆弹药处理任务中自主和协作作业。 该项目是一项概念验证项目。

7、6)越野机器人感知项目，研究和评估先进的运算法则和 无人地面车辆传感器的系统试验。7)未来作战系统（FCS），这是美国陆军现代化的重要 部分。“未来作战系统”的核心部分是高科技坦克、战术机 器人以及网络化的指挥与控制系统。(2)空中机器人八十多年来，世界无人机的发展基本上是以美国为主线向前推进的，纵观无人机发展的历史，可以说现代战争是推动无人机发展的动力。而无人机对现代战争的影响也越来越大。一次和二次世界大战期间，尽管出现并使用了无人机， 但由于技术水平低下，无人机并未发挥重大作用。朝鲜战争中美国使用了无人侦察机和攻击机，不过数量有限。在随后的越南战争、中东战争中，无人机已成为必不可少的武器系

8、统。而在海湾战争、波黑战争及科索沃战争中，无人机更成为了主要的侦察机种。1993年5月，美国国防部公布了无人驾驶飞机（UAV）总体 规划。其中的一部分就是发展一种全面、综合、有效的无人驾 驶侦察机，使之成为空中平台，以满足21世纪作战的需要。2005年8月，美国国防部发布了无人机系统路线图2005-2030第三版，详细、全面地阐述了美国各种用途的 无人机研制、作战使用情况，说明了美国对无人机的未来需求、技术实现途径、未来的发展规划和设想。(3)水下机器人最早的无人水下潜航器（UUV）出现在20世纪60年代， 但在较长的时间里只见于民用，主要用于代替潜水员进行深水勘探、沉船打捞和水下电缆铺设及维

9、修。直到20世纪90年 代中期，或许是受到美军无人机使用效果的启发，美海军想到了要用无人水下潜航器来解决水下侦察、通信和反潜、反 水雷作战中遇到的新问题。1999年，美海军提出第一个UUV发展计划。2002年，美海军要求UUV与无人机具有通用性，提高操作自主性水平。2004 年5月，美海军按照新的水面与水下联合作战的思想要求，修 订了UUV发展计划，强调提高UUV与潜艇、水面舰艇信息连接的能力。仅仅过去几个月，到2005年1月23日，美海军又制定出新的UUV发展规划，即无人水下潜航器UUV总体规划， 明确了无人潜艇的使命，以及海军希望这种新兴武器应当具有的能力，同时指明了鼓励工业部门参与新型无

10、人潜艇的研制。该规划为美国无人潜艇的研制进一步确立了方向，使其提高到与无人机、无人战车和机器士兵的研究同等重要的位置。(4) 空间机器人1)火星探测计划美国国家航空航天局（NASA）已经开始了一项名为火星 样本返回计划的火星探测计划。该计划由20012011年的一 系列计划组成，空间局具体负责实施，确定2007年期间将有一套火星登陆系统登陆火星。2)月球探测计划卡内基梅隆大学（CMU）与美国的LunaCrop公司在 NASA的特许下将开展一项民间的月球合作项目。该计划将把 两个遥操作机器人车发射到月球表面，并向全世界的公众传 回月球表面的现场图像，主要目的是向公众提供参与空间考 察的机会。1.

11、2 德国军用机器人研究计划在二战中，德国就研制了数千辆遥控无人自爆式坦克， 这是无人战车的最早雏形。目前，德国正着力进行遥控车辆 的技术研究，并重点研究用于装备方面的自主系统的图像分 析及专家系统。德国在20世纪80年代中期就提出了要向高级的、带感知的智能型机器人转移的目标。经过多年的努力，其智能地面无人作战平台的研究和应用方面在世界上处于公认的领先地位。由德国联邦国防部和联邦国防技术与采购局共同制订的智能机动无人系统计划（PRIMUS）是德国目前正在实施的最 重要的地面无人车辆项目，该项目以数字化“鼬鼠”装甲车为试验平台，目标是开发通用的功能模块，以便根据不同的任务选择相应的基本功能模块组成

12、各种优化系统。此外， 德国还参与了美国的Demo项目。德国在欧洲各国的反水雷战方面处于领先地位，德国 的STN、HDW等几家公司正在为德国海军研制一种用于反潜战 的水下无人航行体TCM/TAU 2000鱼雷对抗系统。2000年4月， 由德国完成的北约“2015年海军作战的水雷战先进概念研究” 提出了反水雷的3个主要领域：保护海上交通线及在恶劣的 浅水环境中港口的畅通；在较深的海岸水域中，保护航母作 战群和其他高价值的部队；准备直到拍岸浪区的两栖攻击。德国海军下一个专业反水雷舰队的改造计划叫MJ334（原称 为MJ2000），计划把过去的扫雷舰改造成为猎雷舰，总经费 为2.5亿美元，目的是尽量减

13、少、消除水雷对人员及装备的威胁。1.3 英国军用机器人研究计划英国开展地面无人作战平台研制的时间较长，早在上世纪60年代末英国 Hall Automation公司研制出自己的机器 人RAMP。上世纪70年代初期，由于英国政府科学研究委员会 对地面无人作战平台实行了限制发展的严厉措施，因而地面无人作战平台工业一蹶不振。但是，国际上地面无人作战平台工业蓬勃发展的形势很快使英政府转而采取支持态度，推行并实施了一系列支持地面无人作战平台发展的政策和措施，使英国地面无人作战平台开始了大力研制及广泛应用的兴盛 时期，特别是履带式“手推车”及“超级手推车”排爆机器 人已经装备50多个国家的军警机构。英国地面

14、军用机器人的 研究方针是：由遥控机器人走向自主机器人。目前英国主要研究项目有：“地雷探测、标识和处理计划”(MINDER)、“小猎犬”战斗工程牵引车（CET）和可突破壕沟、雷区等多种障碍物的未来工程坦克（FET）。英国还参加了欧共体的一项合作研究，目前正从事 AUTOSUB方案的研究，为欧共体开发一个试验型AUV，该AUV被称为海豚（Dolphin），其工作深度为6000m，据称其续航力很长，能从英国航行到美国，并搜集海洋数据。此外，英国海军“未来型攻击潜艇”将携带非常具有代 表性的“马林”水下无人艇。1.4 以色列军用机器人研究计划以色列向来重视人员的生存能力，在有限的资源下，以色列很早就开

15、始使用无人机。在无人自主车辆方面，以色列人同样独树一帜。与美国计划发展的高度自主作战机器人的计划不同，以色列的计划显然更为务实。2006年，以色列国防军进行了多项无人系统的作战测试，以执行自主安全和巡逻任务，保护以色列在约旦河西岸和加沙地带的安全。以色列国防军正在测试多种自主研制的无人地面车辆， 其中包括用于安全任务的自主导航机器人车辆和用于支持步 兵城市作战的手携式机器人等。以色列航空制造公司的拉哈 维(Lahav)工程部，正在研制一种用途十分广泛的名为“守护 者”(Guardium)的军、民两用全自动安全系统。在控制中心 的控制下，该车可连续地对机场、港口、军事基地、重要管 线以及其他有全

16、日安全监视需求的设施执行巡逻任务。1.5 法国军用机器人研究计划法国是欧洲研制地面机器人的主要国家之一，不仅在地面无人作战平台拥有量上居于世界前列，而且在地面无人作战平台应用水平和应用范围上处于世界先进水平。法国国防部曾召开未来战场上的机器人研讨会，计划在数年时间内研制大量的警戒机器人和空军基地低空防御机器人。目前在研项目主要有自主式快速运动侦察演示车（DARDS）项目和用于目标压制的无人目标捕获系统（SYRANO）项目。1.6 日本军用机器人研究计划日本长期一贯将机器人技术列入国家的研究计划和重大项目。日本自卫队已完成了一项机器人野战应用可行性的研 究，制定了一项10年研究计划。计划分为近期 、中期及长期 三个阶段。近期计划的目标是开发探雷及排雷机器