机器苍蝇有普通苍蝇大小,样子也像苍蝇。不过它有4只翅膀而不是两只,只有一个玻璃眼睛而不是两只球形眼睛。机器苍蝇重约43毫克,直径5~10毫米,与真苍蝇差不多,它的身体用像纸一样薄的不锈钢制成,翅膀用聚酯树脂做成。机器苍蝇由太阳能电池驱动,一个微型压电石英驱动器以每秒180次的频率扇动它的4只小翅膀。驱动器的质量大大小于一只绿头苍蝇的质量,但它比肌肉产生的能量密度大得多。
微型无人机在军事上有广泛的用途,它可进行侦察,生化战剂的探测,目标指示,通信中继,武器的发射,甚至可以对大型建筑物及军事设施的内部进行监视。它特别适合于在城市作战中使用,它可以填补卫星和侦察机达不到的盲区。机上装备的摄像机、红外传感器或雷达可将目标信息传回,士兵通过手掌上的显示器,可以看见山后或建筑物中的敌人。如果装上电子鼻,它甚至可以根据气味跟踪某个要人。
现在微型无人机的研究正在进行中,它发展的潜力是非常大的。在战场上,微型无人机、特别是昆虫式无人机,不易引起敌人的注意。即使在和平时期,微型无人机也是探测核生化污染、搜寻灾难幸存者、监视犯罪团伙的得力工具。
所谓地面军用机器人是指在地面上使用的机器人系统,它们不仅在和平时期可以帮助民警排除炸弹、完成要地保安任务,在战时还可以代替士兵执行扫雷、侦察和攻击等各种任务,今天美、英、德、法、日等国均已研制出多种型号的地面军用机器人。
在世界上许多战乱的国家中,到处都散布着未爆炸的各种弹药。例如,海湾战争后的科威特,就像一座随时可能爆炸的弹药库。在伊科边境一万多平方公里的地区内,有16个国家制造的25万颗地雷,85万发炮弹,以及多国部队投下的布雷弹及子母弹的2500万颗子弹,其中至少有20%没有爆炸。而且直到现在,在许多国家中甚至还残留有一次大战和二次大战中未爆炸的炸弹和地雷。
因此,爆炸物处理机器人的需求量是很大的。现在世界上每月有2000人死于地雷爆炸,每年约有2~2.6万人因触雷而丧生,地雷已使25万人致残。而且每清除一颗30美元的地雷,需要花费300~1000美元,这么多的地雷以现在的投资与技术需要1400年才能清除完毕。在阿富汗,只靠人工扫雷,清除全国的地雷需要4300年。而且扫雷还会造成士兵的伤亡。因此扫雷成了各国紧迫而又长期的任务。
机器人扫雷不仅扫雷速度快,更重要的是它可以避免人员的伤亡。
英国早在20世纪60年代就研制成功排爆机器人。英国研制的履带式“手推车”及“超级手推车”排爆机器人,已向50多个国家的军警机构售出了800台以上。最近英国又将手推车机器人加以优化,研制出“土拨鼠”及“野牛”两种遥控电动排爆机器人,英国皇家工程兵在波黑及科索沃都用它们探测及处理爆炸物。“土拨鼠”重35公斤,在桅杆上装有两台摄像机。“野牛”重210公斤,可携带100公斤负载。两者均采用无线电控制系统,遥控距离约1公里。
美国的豹式扫雷车,是将M60坦克的炮塔去掉,在底盘上加上一个Omnitech公司研制的标准机器人系统,车前1.8米处装上10吨重的扫雷钢滚制成的,主要用来清扫反坦克地雷。作战时它可在装甲部队前面开道,接近敌人雷区时,操作人员遥控机器人发射火箭弹引爆地雷,然后扫雷车通过雷区,用扫雷滚子压爆那些未被引爆的地雷,开辟出一条宽8米、长90米的通道,并用发光棒将通道标记出来。该车装有两台红外摄像机,士兵可由远处的控制车上看到地雷的热信号。在波黑的扫雷行动中,豹式扫雷车在两天之内扫除了71颗杀伤地雷。美国还研制了遥控的豹II扫雷车,2000年7月已派一辆豹II到科索沃参加紧急扫雷行动。
德国FFG车辆制造公司研制出了Minebreacker2000机器人扫雷车,该车采用豹I主战坦克的底盘,车前装有3.6米宽的液压驱动的犁地用的滚子,滚上装有重型碳化钨齿,可用来清除地表的植被,割断地雷的引爆索,挖出及摧毁埋在地下的弹药。针对不同的土质备有各种滚子,更换损坏的齿只需要几分钟时间。车底带有配重以防工作时车辆摆动。底盘外增加了钢板及衬垫材料,使它可以经受住大多数类型地雷的爆炸而不会有严重损坏。该机器人在6小时内的扫雷面积相当于30个有经验的工兵同期内扫雷面积的15~20倍。
一般专门扫除杀伤地雷的机器人体积都比较小,美国新研制的Mini-Flail小型遥控扫雷机器人,就是这种机器人。它是在Bobcat推土机的基础上改装的,采用一个装有链条的转筒扫雷,链条炸坏后很容易更换。有4辆这种机器人在波黑已经无故障地工作了几百个小时,获得军方的一致好评。1999年9月美军又派出三辆Mini-Flail前往科索沃的道路上扫雷,加拿大驻科索沃的维和部队也装备了两辆这种扫雷车。这种机器人是正式列入美国陆军编制的第一种地面军用机器人。
为了从根本上解决探雷问题,1997年美国启动了一项为期3年的基础研究计划,打算利用仿生的方法开发出各种探雷技术,它的名字叫“电子狗鼻”计划。它利用与狗同样的闻炸药气味的方法探测地雷中的炸药,这改变了以往探测地雷物理特征的基本原理。其中的一种方法叫核四级矩共振技术,这是一种非常有前途的机器人探雷技术。
核四级矩共振系统的原理是:它不是直接模仿狗闻地雷中氮气的气味,而是利用无线电频率的能量穿透地雷内部的炸药,激发炸药中的氮原子引起它的共振,产生一个能量波。测定这个能量波并经计算机处理后,就可确定是否有炸药存在。这种探测器比现有探测器的精度高得多,还可识别地雷中炸药的类型,而且虚警率很低。
目前机器人探雷扫雷的应用才刚刚开始,由于用机器人探雷及扫雷的速度快,特别是可以避免士兵伤亡这一最大的优点,使它具有光明的前景。
水下机器人又称为水下无人潜器,分为遥控、半自治及自治型。水下机器人是典型的军民两用技术,不仅可用于海上资源的勘探和开发,而且在海战中也有不可替代的作用。为了争夺制海权,各国都在开发各种用途的水下机器人,有探雷机器人、扫雷机器人、侦察机器人等。
一枚不到1000美元的小小的水雷,就可以重创上亿美元的大型军舰,水雷真是海军的大敌!水雷的种类繁多,有漂雷、锚雷、沉底雷、上浮雷、自掩埋水雷、拖带水雷及遥控水雷等。从引爆方式又可分为触发水雷及非触发水雷,后者可分为磁性水雷、音响水雷和水压水雷等。利用不同的水雷封锁航道,虽然在战争期间对海军构成巨大威胁,但是战后清理它们却也是个令人头痛的事情。
正像在地面上一样,海上扫雷也是一项既困难又危险的工作。要扫雷先要发现水雷,现在海军主要依靠扫雷舰上的声呐,但是它的效果并不理想,而要发现沉底雷及埋在泥沙中的水雷就更加困难。扫雷则非常危险,在作战情况下就更加危险,因为除了水雷外,扫雷舰随时可能受到敌机、岸炮和导弹的袭击。
为了避免人员的伤亡,一些发达国家都依靠遥控潜水器(ROV)扫雷。目前扫雷用的ROV的潜水深度一般为几米到500米左右。用ROV扫雷的过程大致如下:扫雷舰的声呐发现水雷后,先给出其大致方位,然后给ROV装上扫雷炸药,再把ROV放入水中。操作人员通过光缆控制它驶向目标,在目标附近,ROV的摄像机拍摄目标的图像并将它传回军舰,操作人员进一步确定它是不是水雷,若是,就对目标精确定位,ROV把炸药在水雷旁放好,然后返回母舰,最后引爆水雷。扫除锚雷时,先由ROV切断锚链,水雷浮出水面后再用炸药引爆。
采用ROV扫雷比较安全,有很多优势,但从长远来看,无人无缆潜水器UUV,或称之为自治潜水器AUV,具有更大的应用潜力。由于自带电源,无缆潜水器的自治能力强,航程长,机动性好。母舰将它放入水中,经过几小时后,它可在一个预定地点与母舰会合,由母舰回收,因而母舰更加安全。UUV还可由潜艇发射,这样比由水面舰只发射更加隐蔽。可在水面舰只达到某一战区之前由潜艇发射它,对该水域的水雷进行侦察。
不过,UUV要比ROV复杂得多。它需要高能量密度的电源,复杂的控制系统,它要求能精确地自主导航,并能将探测到的数据储存起来格式化后传送给舰队。UUV可用于探雷扫雷,也可用于侦察、情报搜集及海洋探测方面。
为了对付岸边的水雷,美国罗克威尔公司及IS机器人公司研制了一种名叫“水下自主行走装置“(ALUV)的机器蟹,这种机器蟹可以隐藏在海浪下面,在水中行走,迅速通过岸边的浪区。当风浪太大时,它可以将脚埋入泥沙中,通过振动,甚至可将整个身子都隐藏在泥沙中。
ALUV长约56厘米,重10.4公斤,包括一个3.17公斤重的压载物。为了携带传感器,它的脚比较大,便于发现目标。当它遇到水雷时,就把它抓住,然后等待近海登陆艇上的控制中心的命令。一旦收到信号,这个小东西就会自己爆炸,同时引爆水雷。技术人员还打算使机器蟹之间可以进行通信联络,从而提高扫雷的效率。