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機(jī)器工兵
據(jù)聯(lián)合國(guó)兒童基金會(huì)1996年的報(bào)告估計(jì)，在全世界64個(gè)國(guó)家中埋有700多種1.1億顆地雷，例如在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，伊拉克共埋設(shè)了500～1000萬(wàn)顆各種地雷；阿富汗有1000萬(wàn)顆；柬埔寨有500～800萬(wàn)顆；安哥拉900萬(wàn)顆；莫桑比克200～300萬(wàn)顆，波黑有300－500萬(wàn)顆。這么多地雷對(duì)于平民百姓是非常危險(xiǎn)的，更不要說(shuō)許多地方還在不斷埋下新的地雷�，F(xiàn)在世界上每月有2000人死于地雷爆炸，每年約有2－2.6萬(wàn)人因觸雷而喪生，地雷已使25萬(wàn)人致殘。而且每清除一顆30美元的地雷，需要花費(fèi)300－1000美元，這么多的地雷以現(xiàn)在的投資與技術(shù)需要1400年才能清除完畢。在阿富汗，只靠人工掃雷，清除全國(guó)的地雷需要4300年。而且掃雷還會(huì)造成士兵的傷亡。因此掃雷成了各國(guó)緊迫而又長(zhǎng)期的任務(wù)。
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遙控掃雷車(chē) |
機(jī)器人掃雷之所以受到人們的重視，不僅因?yàn)樗鼟呃姿俣瓤�，更重要的是它可以避免人員的傷亡。掃雷機(jī)器人大體上可分成兩類(lèi)，一類(lèi)重點(diǎn)探測(cè)及掃除反坦克地雷，另一類(lèi)探測(cè)及掃除殺傷地雷。前者多用現(xiàn)有軍用車(chē)輛的底盤(pán)改造而成，體積較大；后者多為新研制的小型車(chē)輛。當(dāng)然，有的機(jī)器人也可同時(shí)掃除兩種地雷。
美國(guó)的豹式掃雷車(chē)，是將M60坦克的炮塔去掉，在底盤(pán)上加上一個(gè)Omnitech公司研制的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人系統(tǒng)，車(chē)前1.8米處裝上10噸重的掃雷鋼滾制成的，主要用來(lái)清掃反坦克地雷。作戰(zhàn)時(shí)它可在裝甲部隊(duì)前面開(kāi)道，接近敵人雷區(qū)時(shí)，操作人員遙控機(jī)器人發(fā)射火箭彈引爆地雷，然后掃雷車(chē)通過(guò)雷區(qū)，用掃雷滾子壓爆那些未被引爆的地雷，開(kāi)辟出一條寬8米、長(zhǎng)90米的通道，并用發(fā)光棒將通道標(biāo)記出來(lái)。該車(chē)裝有兩臺(tái)紅外攝像機(jī)，士兵可由遠(yuǎn)處的控制車(chē)上看到地雷的熱信號(hào)。在波黑的掃雷行動(dòng)中，豹式掃雷車(chē)在兩天之內(nèi)掃除了71顆殺傷地雷。美國(guó)還正在研制遙控的豹II掃雷車(chē)， 2000年7月已派一輛豹II到科索沃參加緊急掃雷行動(dòng)。
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Minebreacker 2000掃雷車(chē) |
德國(guó)FFG車(chē)輛制造公司研制出了Minebreaker 2000機(jī)器人掃雷車(chē)，該車(chē)采用豹I主戰(zhàn)坦克的底盤(pán)，車(chē)前裝有3.6米寬的液壓驅(qū)動(dòng)的犁地用的滾子，滾上裝有重型碳化鎢齒，可用來(lái)清除地表的植被，割斷地雷的引爆索，挖出及摧毀埋在地下的彈藥。針對(duì)不同的土質(zhì)備有各種滾子，更換損壞的齒只需要幾分鐘時(shí)間。車(chē)底帶有配重以防工作時(shí)車(chē)輛擺動(dòng)。底盤(pán)外增加了鋼板及襯墊材料，使它可以經(jīng)受住大多數(shù)類(lèi)型地雷的爆炸而不會(huì)有嚴(yán)重?fù)p壞。該機(jī)器人在6小時(shí)內(nèi)的掃雷面積相當(dāng)于30個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的工兵同期內(nèi)掃雷面積的15－20倍。
一般專(zhuān)門(mén)掃除殺傷地雷的機(jī)器人體積都比較小，美國(guó)新研制的Mini-Flail小型遙控掃雷機(jī)器人，就是這種機(jī)器人。它是在Bobcat推土機(jī)的基礎(chǔ)上改裝的，采用一個(gè)裝有鏈條的轉(zhuǎn)筒掃雷，鏈條炸壞后很容易更換。有4輛這種機(jī)器人在波黑已經(jīng)無(wú)故障地工作了幾百個(gè)小時(shí)，獲得軍方的一致好評(píng)。1999年9月美軍又派出三輛Mini-Flail前往科索沃的道路上掃雷，加拿大住科索沃的維和部隊(duì)也裝備了兩輛這種掃雷車(chē)。這種機(jī)器人是正式列入美國(guó)陸軍編制的第一種地面軍用機(jī)器人。
2002年美軍將裝備一種名叫地雷獵手及殺手（Mine Hunter/Killer）的機(jī)器人，其目標(biāo)是將探雷及掃雷裝置集成到同一輛標(biāo)準(zhǔn)的戰(zhàn)術(shù)車(chē)輛上。該車(chē)可在道路及開(kāi)闊地上探測(cè)750多種地雷，可在60米的距離上探測(cè)直徑在12－38厘米的地雷，而現(xiàn)裝備的最大探測(cè)距離只有5米。該車(chē)只需幾秒鐘就可確定地雷的位置，定位精度為25厘米。一旦探測(cè)到地雷，30秒內(nèi)就可銷(xiāo)毀它，掃雷成功率在90％。掃雷寬度2.74米。機(jī)器人可在沙地、碎石地、粘土及有機(jī)土等各種地面上作業(yè)。
機(jī)器人掃雷的主要困難在探雷，首先要找到地雷在哪里。今天已采用的或正在研制中的探雷技術(shù)主要有：金屬探測(cè)器；地面穿透雷達(dá)及紅外傳感器等。用這些方法探雷往往虛警率過(guò)高，探測(cè)率很低。現(xiàn)在沒(méi)有哪一個(gè)單個(gè)傳感器可以滿(mǎn)足探雷的要求，于是人們就把多種傳感器結(jié)合起來(lái)，以求得到更好的效果。由于探雷所需的數(shù)據(jù)來(lái)自不同的傳感器，要做到準(zhǔn)確判斷，就需要復(fù)雜的傳感器融合技術(shù)，而傳感器融合所需要的計(jì)算量特別大。
今天，訓(xùn)練有素的軍犬是能夠?qū)Φ乩滋貏e是非金屬地雷定位、而幾乎沒(méi)有虛警率的唯一的“技術(shù)”。狗的鼻子可以嗅出地雷中炸藥輻射出的濃度很低的蒸汽，但是用狗探雷時(shí)它集中注意力的時(shí)間短，很快就會(huì)疲勞。狗可以相當(dāng)有效地嗅出機(jī)場(chǎng)及其它面積有限的建筑物中的炸藥，但用它探測(cè)大范圍內(nèi)的地雷顯然是不足。
為了從根本上解決探雷問(wèn)題，1997年美國(guó)啟動(dòng)了一項(xiàng)為期3年的基礎(chǔ)研究計(jì)劃，打算利用仿生的方法開(kāi)發(fā)出各種探雷技術(shù)，它的名字叫“電子狗鼻”計(jì)劃。它利用與狗同樣的聞?wù)ㄋ帤馕兜姆椒ㄌ綔y(cè)地雷中的炸藥，這改變了以往探測(cè)地雷物理特征的基本原理。其中的一種方法叫核四級(jí)矩共振技術(shù)，這是一種非常有前途的機(jī)器人探雷技術(shù)。
核四級(jí)矩共振系統(tǒng)的原理是：它不是直接模仿狗聞地雷中氮?dú)獾臍馕�，而是利用無(wú)線電頻率的能量穿透地雷內(nèi)部的炸藥，激發(fā)炸藥中的氮原子引起它的共振，產(chǎn)生一個(gè)能量波。測(cè)定這個(gè)能量波并經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后，就可確定是否有炸藥存在。這種探測(cè)器比現(xiàn)有探測(cè)器的精度高得多，還可識(shí)別地雷中炸藥的類(lèi)型，而且虛警率很低。
核四級(jí)矩系統(tǒng)的能耗很大，但把它裝在車(chē)上，它的體積、重量和動(dòng)力都不成問(wèn)題，價(jià)格也比較便宜，因而特別適合用于機(jī)器人探雷。美國(guó)陸軍打算把它用在自己新的探雷車(chē)上，該車(chē)正處于工程制造階段。
目前機(jī)器人探雷掃雷的應(yīng)用才剛剛開(kāi)始，由于用機(jī)器人探雷及掃雷的速度快，特別是可以避免士兵傷亡這一最大的優(yōu)點(diǎn)，使它具有光明的前景。
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