机械工程导论论文

机器人与未来军事漫谈

学校：上海理工大学

学院：机械工程学院

姓名：宿明亮

日期：2012.11.25 作为一个学机械的上理大学生，通过学习机械工程导论这门课程，是我对自己的未来有了努力的方向，初步明白了我目前所学的东西涉及到哪些领域，在将来从事什么行业，特别是对机器人、精密加工、数控技术、军事高科技，这几门学科记忆深刻，通过8周的学习，我不仅仅对机器人做了大量的了解、搜索资料，还对军事高科技做了了解，而且，我对军事科技这方面比较感兴趣，所以我想结合机器人和未来军事谈谈自己的看法。机器人，顾名思义，就是用机械的东西来代替人从事一些人不能完成的工作，办成常人不可能完成的事情，还可以提高工作效率，减少负面影响，而当代军事，更是向无人化作战方面发展，所以我想，在未来战争中，或许不需要人直接上战场，而是所有的战斗都有机器人来完成，不仅可以保证人的生命安全，还可以提高作战质量和作战水平。

什么是机器人？这是我们首先要明白的问题。定义如下：

机器一般由动力部分、传动部分、执行部分和控制部分组成。

动力部分相当于我们的肌肉，是完成一个活动不可或缺的，是机器能量的来源，它将各种能量转变为机器能。传动部分按工作要求将动力部分的运动和动力传递、转换或分配给工作部分的中间装置。执行部分是一个动作的最终表达者，这个机器的作用的最后体现

者。控制部分是控制机器起动、停止和变更运动的部分，也就是我们的大脑是整个动作的指挥者，没有大脑，人类就死了，就算活着也就不叫人类了，机器也一样，没有控制部分，它就不叫机器了。

这就是机器，以后我们就和它们打交道了。说它们，是因为它们有一个很庞大的家族，下面我就简单的给机器分个类：机器的种类繁多，可以按几个不同方面分为各种类别，如：按功能可分为动力机器、物料搬运机器、粉碎机器等；按服务的产业可分为农业机器、矿山机器、纺织机器等；按工作原理可分为热力机器、流体机器、仿生机器等。

生么是未来战争？未来战争的发展趋势？

于现代科技的飞速发展，先进武器对未来战争的影响将越来越重要，战争的发展也将从原有的“战术决定战争武器”到“武器决定战术的使用”。武器的发展必将决定应如何将武器的效果发挥到最大的战术。但是进行战争的始终是人，如何发挥人的主观能动性才是战争的决胜知道。

战争的发展始终是受到科技的制约，各种战术也是根据科技的发展来制定的。现代战争还是由陆军作为战争的主导，尽管海空军的作用越来越重要，但战争的决胜者还是陆军（海权国家除外）。因为美国的“联合兵种作战”的诞生陆军决胜论也遭到质疑，联合作战也成为世界主流。美军是如何作战的呢？拿伊战为力：由海军封锁海域并对地面进行火力支援和空中支援，空军进行“清场”打击对方阵地，消灭对方导弹基地，扰乱对方部署，联合地面部队对对方地面部队进行打击，有电子战瘫痪对方指挥系统，陆军则是突破和占领。在这种战术下伊军不堪一击。这样看来陆军在战场的作用比之二战差别太大，而未来战争陆军的作用将越来越小，陆军的主要作用将是侦察，特种战，占领，消灭残余。空军将会是战场的主要力量（现在还不能，这主要是受科技的发展制约），主战场将会从地面转移到空中，制空权的争夺将

会是战争主线。当直升机的性能能够突破（噪音，装甲，续航能力，火力）坦克将会无用，大规模使用武装直升机会是趋势。制海权的争夺也将由战斗机和潜艇取代，水面舰艇将主要用与运输和发射导弹。再向后看未来的未来主战场可能会是太空，我们还无法预测。

设想一：建立军事太空机器人

在未来战争中，太空战争尤为重要，我们可以先发制人，控制太空权，对他国的卫星，雷达，检测器进行干扰，摧毁，从而给予致命性的打击，取得胜利。还可以进行太空的情报侦察，这样可以大大提高精确度和准确率。下面我查了一些太空机器人方面的资料：

太空机器人，是一种在航天器或空间站上作业的具有智能的通用机械系统。太空机器人具有机械臂和电脑，能实现感知、推理和决策等功能，可以象人一样在事先未知的空间环境下完成各种任务。只有操作功能不具备智能的简单机器人一般称为机械手。

太空机器人工作在微重力、高真空、超低温、强辐射、照明条件差的空间环境下，它与地面上用的工业机器人有很大差别。在失重条件下物体处于漂浮状态，给太空机器人操作带来种种困难。空间视觉识别以及视觉与手爪的配合较地面更困难。太空机器人需要采用三维彩色视觉系统，以便同时确定物体的位置和方向，还要有便于更换的灵巧末端操纵器，

利用其接近觉、触觉、力觉、滑觉传感器配合视觉系统完成各种操作任务。

遥控机械手

最简单的太空机器人，一种由人操纵的多关节机械装置。它仅起执行机构的作用，需要由人不断操纵。操作者是控制回路的直接组成部分。由于远程操作带来信号传输和处理的延时，控制系统可能失稳。早期航天器上的机器人均属此种类型。1967年美国“观察者”-Ⅲ航天器上安装的机械手,在地面操作者控制下，用手爪在月面上完成了挖沟操作并进行了土壤实验。1976年，美国“海盗”号火星登陆器上安装的机器人接收地面遥控指令后，启动一个预先编好的程序，便在指定的表面上着陆，取回火星表层的土样，并完成挖沟操作。美国航天飞机上安装的遥控机械手在航天员的遥控操纵下多次成功地释放卫星入轨，并在轨道上回收了出故障的通信卫星。1986年2月苏联发射的“和平”号空间站上安装了遥控机械手，它可将对接在轴向对接口上的航天器转移到侧向对接口上，腾出轴向对接口供下次对接时使用。

遥控机器人

一种人机混合的遥控系统。它将遥控和一定级别的自主技术相结合。系统有两个控制回路：本地回路和远地回路，两回路之间由远程通信联系。工作在低智能和高响应率的远地回路的太空机器人接到本地回路控制人员的遥控操作指令后，根据自身的敏感器信息和智能，在远地计算机控制下完成指定操作。操作者则工作在高智能和低响应率的本地回路内，他根据机器人发来的各种信息监控机器人在远地控制回路内的工作，不时向它发出指令，远地计算机根据指令控制机器人的操作。操作人员无须直接介入机器人回路，就仿佛身临现场一样遥控操作,从而消除了操作者的疲劳感,大大提高工作效率。初期空间站开发中应用的主要就是这种机器人。

自主机器人

不需要人操纵的智能机器人。它具有视觉、听觉、触觉等感官功能。机器人接到航天员的命令后（或根据空间站上专家系统的指令），自行规划、编程、诊断、决策，自主完成装配、修理或实验任务。它也可乘坐喷气背包到远离空间站的轨道现场执行任务。

美国宇航局的类人机器人RobonautR2A

早期航天器上使用的机器人均是无智能的遥控机械手。目前美国、日本、苏联、西欧各国正在研制用于空间站初级阶段的遥控机器人。随着航天活动的发展,对未来空间站高级阶段提出了全自主的要求;此外在外层空间及星际考察中，由地面遥控航天器已不现实，也要求航天器自主控制，因此自主机器人是未来空间应用机器人的必然发展趋势。

二、海陆作战机器人

在未来战争中，探测设备越来越先进，特别是对于人的，所以，我们有必要在海陆之间建立起机器人作战系统，可以再海洋里布置机器人部队，进行潜藏、埋伏，还可以包装成

石头，礁石，商船，冰块，进行伪装，这样可以躲避敌人的侦查，取得胜利，在海陆机器人里，可以有明确的分工，有后勤部队，指挥系统，作战部队，侦探部队，雷达侦测，红外线检测……总之，代替人的一切意识，进行作战。下面了解了一些海陆作战的机器人：

SWORDS作战机器人准备奔赴战场。

目前，实际上所有的发达国家都在研制无人驾驶和机器人化装备，但美国的计划最为庞大。五角大楼希望到2010年前使全部战斗航空装备的三分之一实现无人驾驶，包括用于对敌境纵深实施打击的装备，而到2015年前全部地面车辆的三分之一实现机器人化。美国军队的远景理想是建立完全自主的机器人化部队。

空军

美国空军最早使用无人飞行器是上世纪40年代。当时，1946-1948年，美国空军和海军使用B-17和F-6F遥控飞机执行所谓的“肮脏”任务——在核弹爆炸地点上空飞行，以收集当地辐射数据。到20世纪结束前，对能减少损失并提高行动秘密性的无人驾驶系统的需要显著增加。

例如，1990-1999年，五角大楼为研制和购买无人驾驶系统支出超过30亿美元。而9?11事件之后，用于无人驾驶系统的支出增加了数倍。2003年财年，美国无人机开支首次超过10亿美元。2005年又增加了10亿美元。

其他国家也在努力追赶美国。目前，41个国家装备超过80个型号的无人机，32个国家自己能生产并出售超过250个型别的无人机。美国专家认为，出口无人机不仅能支持本国军事工业，降低为本国军队购买的无人机的成本，还能确保多国行动中设备的兼容性。

陆军

至于为消灭敌人基础设施和部队而进行的密集航空和导弹突击，原则上已经不止一次地进行了演练。美军地面部队在历次战争和冲突中损失惨重。一战中美国损失53513人，二战中损失405399人，朝鲜战争中损失36916人，越南战争中损失58184人，在黎巴嫩损失263人，在格林纳达损失19人，第一次海湾战争损失383人，在索马里损失43人。美军在伊拉克的作战行动损失早就超过了4000人，而在阿富汗的损失超过了1000人。

机器人再次被寄予厚望，其在冲突地区的数量一直在增加：从2004年的163件增加到2006年的4000件。目前在伊拉克和阿富汗已动用超过5000件各种用途的地面机器人装备。

同时，如果说在“自由伊拉克”和“不屈自由”行动最初陆军的无人驾驶飞行器数量有显著增长的话，那么目前在地面机器人技术装备的使用中也出现了相同的趋势。

尽管目前装备的大部分地面机器人用于搜索、探测和排除炮弹、地雷、自制爆炸装置，陆军司令部仍希望最近能列装能独立绕过固定和活动障碍并能发现300米以内的破坏者的

第一批机器人

美国陆军技术装备和武器大规模改进计划的组成部分。在该计划框架内研制了：信号侦察设备，自主导弹和侦察-打击系统，无人驾驶飞行器，侦察/监视车辆、打击/突击车辆、便携式遥控和轻型遥控工程与后勤保障车辆。

尽管“未来战斗系统”计划已经停止，包括指挥与通信系统以及大部分机器人和无人驾驶系统在内的新式武装斗争手段在新的旅战斗队改进计划中保留下来。2月底，美军方与波音公司签定了总额1380亿美元的一批试验型号的研制计划。

海军

海军也没有被忽视，二战刚一结束，海军就开始使用无人舟艇。1946年，在比基尼环礁行动期间，核爆炸结束后，遥控艇马上完成了收集水样的任务。60年代末，在一些装备八缸发动机的七米长的艇上安装了扫雷遥控设备。这些艇部分隶属于第113扫雷艇支队。三、未来战争机器人的发展趋势

在机械化发展水平如此之快的社会背景之下，军事领域机器人将越来越重要，我们的将来究竟要怎样要机器人发挥最大的作用，这也是我们这一代人的任务和努力地方向。

军事机器人是指为了军事目的而研制的自动机器人，在未来战争中，自动机器人士兵以后成

为对敌作战的军事行动的绝对主力。

军事机器人已足够聪明

报告中表示，为军事机器人设定道德规范是一项严肃的工作，人类必须正视快速发展的机器人，它们足够聪明，甚至最后可能展示出超过现代士兵的认知优势。帕特里克·林博士在报告中说：“现在存在一个共同的误解：认为机器人只会做程序中规定它们做的事情。可不幸的是，这种想法已经过时了，一个人书写和理解程序的时代已经一去不复返了。”林博士说，实际上，现在的程序大都是由一组程序师共同完成的，几乎没有哪个人能完全理解所有程序。因此，也没有任何一个人能精确预测出这些程序中哪部分可能发生变异。如何能够保护机器人士兵不受恐怖分子、黑客的袭击或者出现软件故障呢?如果机器人突然变得狂暴，谁应该负责呢，是机器人的程序设计师还是美国总统?机器人应该有“自杀开关”吗?林暗示说，唯一解决这些问题的办法就是提前为机器人设定“密码”，包括伦理道德、法律、社会以及政治等因素人士兵。

机器人军团正在组建

目前，一些国家正在组建机器人部队。一些军队的机器人已开始执行侦察和监视任务，替代士兵站岗放哨、排雷除爆。英国谢菲尔德大学计算机系教授夏基认为，机器人的成本仅是士兵的1/10，它替人类厮杀疆场的场景，将有可能在10年内变成现实。目前，世界已在不知不觉中滑进了机器人军备竞赛;而研制出能够决定在什么时候以及向谁动用致命武力的机器人，也许就在今后10年之内。

数千机器人服役美军

2004年美军仅有163个地面机器人。2007年则增长到5000个，至少10款智能战争机器人在伊拉克和阿富汗“服役”。部署到阿富汗的智能机器人“赫耳墨斯”主要用于

探穴钻洞，它身上安装有两个照相机，能爬进漆黑洞穴并向外发送图片;美军机器人“剑”在伊拉克战场更是神通广大，它能轻易通过任何阻碍，备弹200发，装备一挺经改造的M249型机枪，射速高达1000发/分钟，火力强度足以与一挺重机枪媲美;而“背包”机器人则能在巷战环境中捕捉、分辨反美武装狙击手的细微动静;“嗅弹”机器人能灵敏地嗅出伪装起来的爆炸物;名为“仿生苍蝇”的机器人则可做一些复杂的手术……

机器人军备竞赛正展开

目前，俄罗斯、英国、德国、加拿大、日本、韩国等已相继推出各自的机器人战士，预计在不久的将来，还会有更多的国家会投入到这项新战争机器的研制与开发中去。英国专家日前发出警告，随着世界上多个国家不顾法律和道德后果加紧开发军用机器人，一场机器人军备竞赛正在展开。英国谢菲尔德大学科学家诺埃尔·夏基说，他对美国等国提出的军用机器人计划进行研究后感到“很害怕”。他最担心的是，机器人今后将自己决定何时“扣动扳机”，而“机器人对于为什么要这样做没有判断能力”。夏基建议，各国政府和机器人研究者应重新考虑目前的研发计划。

结语：人类不需要战争，需要和平，我们也热爱和平，但和平也需要人去维护，去保护，总有那么些野心勃勃的侵略者，时刻企图剥夺其他人、其他民族自由生活、权利、利益、机器就是正义的天使，维护世界和平，实现人类的大和平，大解放。人就像当代中国毛泽东主席说的，要想不惧怕核武器，就要首先拥有核武器，但愿人类的明天没有战火，给子孙后代留下美丽的未来，创造更多的财富，永世和平！