用于危險工作的機(jī)器人
去年12月,在英國徹特西(Chertsey)的DERA(防御評價研究局)的Land 系統(tǒng)部舉行了機(jī)器人學(xué)專門興趣組的會議,并且演講了機(jī)器人學(xué)在軍用和爆炸物處理中的應(yīng)用。介紹了對未來智能車的預(yù)測;戰(zhàn)場工場和機(jī)器人學(xué);RAVEN爆炸物處理系統(tǒng);用于機(jī)器人學(xué)的立體視覺和虛擬現(xiàn)實;和爆炸物處理方面的三篇文章。在午休時演示了會上評論的一些系統(tǒng)。
導(dǎo)言
歡迎參加SILVER先進(jìn)機(jī)器人學(xué)和智能自動化專門興趣組的12月會議,在英國徹特西的防御評價研究局(DERA)Land系統(tǒng)部的David Anderson博士說明了DERA仍然是個政府組織,承包資金基本上來自政府,也從工業(yè)部門籌資。這是個很大的組織,具有約十億英鎊的營業(yè)額和1萬2千個工作人員,且大部分是科學(xué)家和工程師。
DERA在壓力下已經(jīng)保證將它的知識更廣泛地用于工業(yè),并在為防務(wù)和非防務(wù)兩種目的傳送其技術(shù)經(jīng)驗方面有些成績。最近,政府在DERA中建立了防御的多種經(jīng)營機(jī)構(gòu),其目的是使得DERA 的技術(shù)能為中小型企業(yè)更容易利用,并且也加速在非防務(wù)市場利用防務(wù)知識。
事實上技術(shù)只是給出有利條件。在軍事方面它意昧著戰(zhàn)場上的有利條件,而在競爭環(huán)境中它意昧著獲得競爭中的領(lǐng)先地位。
Anderson博士說,今天的裝甲戰(zhàn)車越來越象個非常復(fù)雜的電子設(shè)備和傳感器系統(tǒng)的外圍金屬箱。大部分附加值是在各種傳感器和電子設(shè)備上。DERA 中的各種開發(fā)技能是軍事所需要和雇用的,但它們可被跨部門應(yīng)用,而一個正在增長的工作部分是使用和發(fā)布信息,以更大的程度卷入研究院和工業(yè)界。
智能車
在DERA Land系統(tǒng)部SRP的經(jīng)理Clinton Blackman推測直到2020年未來的趨勢,機(jī)器人學(xué)和智能車。Blackman已涉及“機(jī)動的高級機(jī)器人學(xué)防御主動權(quán)”, 其研究在Clertsey實驗室十年前就開始了。他已為“Land 作戰(zhàn)2020” 工作, 長期的科學(xué)研究即將完成。
第一臺爆炸物處理機(jī)器人“獨輪手推車”(Wheel barrow)是約于1972年在徹特西度周末時發(fā)明的。它用兩根繩來控制:一根控制向左,另一根控制向右。根據(jù)這一原始的想法,今天已開發(fā)出許多機(jī)械。MARDI計劃的目的在于更遠(yuǎn)范圍的遙控操作。設(shè)計了一個快而靈活并且攜帶了車載武器的全尺寸平臺。關(guān)鍵的因素是它基于現(xiàn)有的“蝎”(Scorpion)軍用車。它繼續(xù)更進(jìn)一步的實驗,并研制在下世紀(jì)初可投入使用的戰(zhàn)車。
上述的這些設(shè)計,到目前為止在軍用環(huán)境方面沒產(chǎn)生什么影響,但是卻在航行智能控制和交通管理智能系統(tǒng)上提高了國民興趣。若要服務(wù)于國民,需要很長時間。“獨輪手推車”要10~15年遠(yuǎn)距離遙控操作也要相當(dāng)長的持續(xù)時間,而且實際上還沒有智能。這不只是簡單的技術(shù)推動問題。為了成功,必須要有實際用戶對機(jī)器人學(xué)的需求,而到目前為止,必要的條件是要有人參與循環(huán)。
DERA 已完成試圖使國防部機(jī)器人學(xué)研究計劃恢復(fù)生氣的戰(zhàn)略研究。考察了全球的機(jī)器人學(xué)技術(shù)之后,DERA向國防部(MOD)提出了建議,建議中涉及了大量的機(jī)器人學(xué)概念,其范圍從基本的術(shù)語到未來的想法。有兩個概念與機(jī)器人入?yún)嚭痛鎯Ψ峙溆嘘P(guān)。有一個方案用于被污染的陸地和地雷區(qū)清除的艱苦工作;航空觀察有兩種選擇:一個大型的航空器網(wǎng)絡(luò),它們知道何時何地返回加油等等;一個小型的靈敏機(jī)器人用于分配工作;檢測留下來的人等等。
鑒于新概念離能達(dá)到生產(chǎn)的時間太長,DERA探求了大量適當(dāng)成熟的技術(shù),它們不再需要冗長的形容,并可望在2010年至2030年間獲得成果。其中有些是很有意義的,包括從任何事物中能識別出人來。有些同事已發(fā)現(xiàn)一些類似的蛾,它們只能由人測到所發(fā)出的信息素(Pheromone)。容錯協(xié)同系統(tǒng)是另一個重要領(lǐng)域。加速避免碰撞也是重要的領(lǐng)域,特別是用于國民市場上的。
在這個研究的基礎(chǔ)上,DERA明確建議貨幣投放在何處最好。該想法是,小投資會預(yù)先取得大收益。這些領(lǐng)域最終被確認(rèn)為圖像操作和分析;為各種各樣的應(yīng)用配置不同的技術(shù);和協(xié)同工作,因為已認(rèn)識到幾個系統(tǒng)一起工作比之一個系統(tǒng)單獨工作會有效得多。
北約已經(jīng)研究辨別出一系列到2020年重要的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域。作為他們評價的一部分,已舉行了大量的國際的“技術(shù)模擬演習(xí)討論會”,其中有些包含了機(jī)器人學(xué)。有一個是比較大型標(biāo)準(zhǔn)的無人駕駛飛機(jī),它具有武器攜帶能力,它飛得很高并具有強(qiáng)大的傳感能力。另一個是自動機(jī)器人地面武器。它可攜帶導(dǎo)彈,可被航空遞送,能在周圍運動和自我隱藏,并在必要時被引爆。再就是“入門/出門自動導(dǎo)航器”,它能從打開的窗戶飛進(jìn)飛出,落在有利位置并進(jìn)行觀察。最后是“R2D2”型機(jī)器人哨兵。
對于未來,Blackman并不認(rèn)為機(jī)器人武器能起非常重要的作用。Demining和其他的人道主義者的工作有著巨大的政治性,而且冒著工作任務(wù)中的危險日益不受歡迎。在此領(lǐng)域也還有更多的工作在進(jìn)行著。
Blackman說,后勤學(xué)可設(shè)想是最少裝飾而有意義的學(xué)科,而且它特別重要。如果你在恰當(dāng)?shù)牡攸c于恰當(dāng)?shù)臅r間不能得到你的裝備,則會出現(xiàn)不幸,Balaclava戰(zhàn)役就是個歷史事例。在那兒以錯誤規(guī)格的炮彈提供給了部隊。步行不能保證越過設(shè)防地帶,因此引路的智能車有了用武之地,就如同在某大型超級市場所體驗的那樣,它具有超越國界的導(dǎo)引車網(wǎng)絡(luò)。還有個用于聯(lián)接無人駕駛飛機(jī)(UAV)和地面自動車(UGV)的各種傳感器進(jìn)行信息收集的。
然而,Blackman預(yù)告,微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)超越了信息收集任務(wù)中的機(jī)器人學(xué)。它會是個硬幣大小的器件,圍繞著戰(zhàn)場自動行走,具有傳感器、微處理器、電源和通信手段。它不是特別準(zhǔn)確,但是便宜,并且可大量地一起應(yīng)用。
戰(zhàn)場機(jī)器人學(xué)
陸軍中校Ian Blanks談及了顧客對地面機(jī)器人學(xué)的感受,他是國防部(MOD)中有關(guān)負(fù)責(zé)人,在執(zhí)行別的一些任務(wù)時,涉及到的機(jī)器人學(xué)研究題目是實現(xiàn)地面系統(tǒng)(Land Systems)的關(guān)鍵。
軍隊關(guān)注機(jī)器人學(xué)是期望:
l提高性能和操作效能
l減少對人的危險
l由節(jié)省資源、人力或系統(tǒng)需求帶來效益
國防部(MOD)主辦的技術(shù)研討涉及已知的技術(shù)領(lǐng)域,或者那些為將來遠(yuǎn)程操作和地面遙控車(RLV)系統(tǒng)需求的會議認(rèn)為是重要的技術(shù)領(lǐng)域。專門領(lǐng)域包括遠(yuǎn)程存在和立體視覺;擴(kuò)大真實性;新穎的視覺技術(shù);圖像壓縮;圖像處理和光流量。
擴(kuò)大真實性,特別是圖解目標(biāo)定位能夠覆蓋視頻圖像。該領(lǐng)域的一些任務(wù)正開始被薩里(Surrey)大學(xué)的Pretlove博士的工作小組所完成。一個已被確認(rèn)的概念是,當(dāng)封閉時,對遠(yuǎn)程控制或操作人員增強(qiáng)地面圖像是有效的。