充斥著核輻射的廢墟，若隱若現(xiàn)的火光，一個略顯奇怪的機(jī)器人在跳動的陰影中顯露，頭部的透明容器中跳動著生物的大腦。游戲作品中常出現(xiàn)腦控機(jī)器人以生物大腦作為控制中樞以達(dá)到在高輻射環(huán)境下作業(yè)功能，這一巧思吸睛無數(shù)。由于以人腦代替易受損害的電子元件，其在獲得抗輻射性的同時也具備了極高的智能，使其能承擔(dān)對核污染環(huán)境偵查的任務(wù)。

(資料圖)

圖為游戲作品中的腦控機(jī)器人（圖源網(wǎng)絡(luò)）

在當(dāng)前核生化武器進(jìn)步飛速，怎樣實現(xiàn)對于被污染環(huán)境的偵查成為一項不得不考量的問題。但腦控機(jī)器人不僅難以實現(xiàn)還存在人倫問題，當(dāng)前的核生化偵察機(jī)器人最終還是歸于機(jī)械結(jié)構(gòu)，各國近年也在不斷進(jìn)行對于核生化偵察機(jī)器人研究。那么，為了應(yīng)對核生化環(huán)境的偵查，其具備什么特點？目前典型的核生化偵察機(jī)器人是什么樣的？未來的核生化偵察機(jī)器人又該走向何方呢？

走進(jìn)作戰(zhàn)環(huán)境：核生化偵察機(jī)器人的特點

核生化偵察機(jī)器人即能對處于核沾染、生物化學(xué)戰(zhàn)劑污染區(qū)域進(jìn)行無人化的遙控偵察機(jī)器人。由于應(yīng)用場景是被核生化污染的戰(zhàn)場環(huán)境，因此環(huán)境條件中最大的特點是高輻射、高腐蝕與復(fù)雜地形。

高輻射環(huán)境下會使機(jī)器人中存在的大量半導(dǎo)體元件內(nèi)部原子被輻射激發(fā)，從而導(dǎo)致機(jī)器人出現(xiàn)故障甚至損壞。因此機(jī)器人的弱電部分需要采取屏蔽措施以保證其正常工作。而類似攝像頭、生化戰(zhàn)劑偵測器等傳感器單元因其功能需要不可避免地會在一定程度暴露于輻射環(huán)境這就對該類部件提出了較高的要求。在最基礎(chǔ)的傳感器攝像機(jī)上，普通的數(shù)碼攝像機(jī)的光電傳感器會被輻射嚴(yán)重影響，不光是成像噪點加多、出現(xiàn)大片白光，較為強(qiáng)烈的輻射還會引起感光器直接報廢。機(jī)器人電子元件的抗輻射能力幾乎決定了其在輻射環(huán)境中的作業(yè)能力與時長。

高腐蝕核生化環(huán)境與多變的戰(zhàn)場環(huán)境向機(jī)器人的強(qiáng)電部分以及機(jī)械部分提出耐腐蝕性、堅固性、輕便性的要求。因此其機(jī)體需要具備應(yīng)對氣體狀態(tài)腐蝕性物質(zhì)的本領(lǐng)，核生化偵察任務(wù)時難免面對崎嶇地形，或是狹小空間，所以外掛的耐腐蝕替換件不可能較大，因此機(jī)電設(shè)備的耐腐蝕性一直都是當(dāng)今研究熱點與難點。同時為了在狹小環(huán)境中作業(yè)，其機(jī)械臂應(yīng)具備較高的靈活度以便于進(jìn)行采樣檢測。

賦能發(fā)展方向：國外典型機(jī)器人

CUTLASS無人駕駛地面車輛。其為美國Northrop Grumman公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，曾被英國國防部爆炸物處理（EOD）部門專家視為全球最可靠以及功能最可靠的無人地面機(jī)器人。其已在英國各地投入使用，并通過其使用結(jié)果證明其在嚴(yán)苛環(huán)境的適用性。其機(jī)械臂具有九個自由度，能夠在狹小空間中保持敏捷性；機(jī)體能根據(jù)使用者要求進(jìn)行模塊化配置，從而具備完成化學(xué)、生物、輻射、核（CBRN）環(huán)境偵察任務(wù)的能力；得益于六輪式設(shè)計與車輛自動穩(wěn)定系統(tǒng)，其能在各種地形和天氣保持機(jī)動性、穩(wěn)定性。

圖為CUTLASS機(jī)器人（圖源網(wǎng)絡(luò)）

Kobra-725無人駕駛地面車輛。其由美國Teledyne FLIR 防務(wù)公司在2022 年歐洲貿(mào)易展上推出。高清攝像頭及高超的通信能力使其能夠進(jìn)行深入探測；其機(jī)械臂展開后能觸及約4米的高度的物體，并在強(qiáng)大功率的推動下可以舉起重達(dá)330磅的重物；模塊化的組件使其具備遠(yuǎn)程CBRN探測的效用；通過兩側(cè)的履帶驅(qū)動，其具有在崎嶇復(fù)雜地形中保持高速機(jī)動的性能；其作為重型通用機(jī)器人系統(tǒng)（CRS-H）機(jī)器人平臺已被美國宣布部署于陸軍之中。

圖為Kobra 725機(jī)器人（圖源網(wǎng)絡(luò)）

SkyRaider無人機(jī)。Teledyne FLIR 防務(wù)公司的產(chǎn)品，其相比于無人駕駛地面車輛有著更輕便、更迅速的特點。其搭載的傳感器可以根據(jù)作戰(zhàn)需求進(jìn)行裝載。搭配MUVE R430輻射探測器，使操作員能夠從遠(yuǎn)處快速定位并準(zhǔn)確識別放射源；而MUVE B330載荷與MUVE C360多氣體探測器可分別承擔(dān)檢測生物戰(zhàn)劑與化學(xué)戰(zhàn)劑的任務(wù)。

圖為SkyRaider無人機(jī)（圖源網(wǎng)絡(luò)）

綜上所述，國外典型機(jī)器人具備模塊化、高機(jī)動、強(qiáng)通信的特點，也具備價格高昂，不適于戰(zhàn)爭模式的缺陷，這為未來核生化偵察機(jī)器人發(fā)展方向提供了明確的目標(biāo)。

建模未來走向：低成本模塊智能

近日，英國可能向烏克蘭輸送貧鈾彈的消息引發(fā)人們思考，當(dāng)前的國際局勢愈加緊張的情況下，我們可能會面臨類似俄烏沖突中經(jīng)生化戰(zhàn)劑投放與放射性污染物擴(kuò)散后的核生化污染環(huán)境。為了提升部隊的三防水平以及促進(jìn)核生化污染后的重建重生，未來的核生化將向著低成本、模塊化、智能化發(fā)展。

低成本方面。生化試劑與放射性污染物的投放通常范圍大、擴(kuò)散快、面積廣，同時在嚴(yán)峻的核生化工作條件下機(jī)器人壽命難以保證。所以為了應(yīng)對高頻率、大規(guī)模的污染，核生化偵察機(jī)器人必須成本低廉，結(jié)構(gòu)較為簡單，可以規(guī)?；a(chǎn)，以此在規(guī)模上有效提高三防水平。

模塊化方面。由于世界上較為鮮有核生化事故與戰(zhàn)爭發(fā)生，目前的核生化偵察機(jī)器人處于高度定制化、非標(biāo)準(zhǔn)化的情況。不僅在部分損壞時零件難以更換還存在面對不同作業(yè)條件無法適應(yīng)的情況。而高度模塊化機(jī)器人不僅可以解決上述難題，統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與接口協(xié)議也可有效降低機(jī)器人本身與各模塊的研發(fā)周期與成本。并且統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的模塊更易于大規(guī)模生產(chǎn)，在機(jī)器人出現(xiàn)部分嚴(yán)重?fù)p毀時也只需更換模塊而不是整體報廢。這使得模塊化成為核生化偵察機(jī)器人的重要發(fā)展趨勢。

智能化方面如前文所述，輻射等惡劣環(huán)境向機(jī)器人的可靠性與安全性提出了很高的要求，由于核生化環(huán)境下的偵察機(jī)器人需要做一定程度的屏蔽工作，不僅會影響遠(yuǎn)程控制的穩(wěn)定性，而且屏蔽必然會使機(jī)器人的接口受到嚴(yán)重限制，其輸入信息通道必定不會寬闊。所以智能化也是核生化偵察機(jī)器人的發(fā)展方向之一**。不**僅限于自動避障與提前規(guī)劃輸入的簡單任務(wù)，機(jī)器人應(yīng)在受到惡劣環(huán)境限制的傳感器條件下作出合適的決策，并具有一定的自我修復(fù)能力以應(yīng)對核生化環(huán)境下可能發(fā)生的意外。隨著目前人工智能的發(fā)展，衍生出的低功率、自主化的人工智能很可能會促進(jìn)核生化偵察機(jī)器人的智能化發(fā)展。

郭秉鑫，國防科技大學(xué)國際問題研究中心核心成員兼學(xué)員骨干，曾在《解放軍報》《中國國防報》《軍事文摘》等重要紙媒和中國社會科學(xué)網(wǎng)、人民網(wǎng)等中央級網(wǎng)絡(luò)媒體發(fā)表五十余篇；黃子逸、蔣晨陽，理論研究小組核心成員。

出品：科普中國

監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部

作者：郭秉鑫 黃子逸 蔣晨陽（國防科技大學(xué)）

審核專家：付松洋（國防科技大學(xué)）

策劃：金 赫