讲武谈兵｜机器鹰、机器鱼……军用仿生机器人崭露头角

近期，在解放军新闻传播中心举办的“枪王挑战赛”上，一款外形很像一只老鹰的小型扑翼无人机引发外界的热议。

近年来，军用仿生机器人越来越受到各国军方的重视。在影视、新闻报道以及网络图文中，我们会经常看到很多军用仿生机器人的身影。由于军用仿生机器人采用了仿生技术，在外形、结构设计以及行动姿态上与动物、鸟类、鱼类以及昆虫有很多相似之处，我们也可以很容易地将军用仿生机器人与其他类型的无人装备区分开。

外形很像一只老鹰的小型扑翼无人机亮相演兵场。

走向现实的仿生机器人

按照仿生类型的不同，笔者认为军用仿生机器人大致可以分为三类：一是模仿鸟类和飞行昆虫、具备飞行能力的扑翼式机器人，比如机器鹰、机器雀、机器甲虫等；第二类是模仿鱼类以及水中爬行类动物、具备水下航行能力的潜游式机器人，比如机器鲨鱼、机器蝠鲼、机器鳄鱼等；第三类则是笔者之前在专栏文章中提到的模仿陆生动物和昆虫、具备陆上行走能力的多足机器人，比如机器狗、机器骡子、机器蛇、机器蜘蛛等。

当然，还有一类更为特殊的仿生机器人，就是模仿人类进行设计的双足行走式机器人，最为著名的型号当属波士顿动力公司的ATLAS，马斯克的特斯拉公司也推出了名为“擎天柱”的双足机器人。不过，以目前双足机器人技术水平想要发展到科幻电影中“终结者”T-800那样先进的战斗机器人，恐怕还需要很长的时间。所以，笔者在本文介绍军用仿生机器人时，暂时将双足机器人排除在外了。

相比传统的无人机、无人车以及无人潜航器等无人装备，军用仿生机器人一个较为显著的不同之处就在于其伪装性和隐蔽性非常好。在外形设计以及涂装上，军用仿生机器人都尽可能地接近其模仿的动物及昆虫。而且，军用仿生机器人的行动姿态，无论是在空中扑翼飞行，还是在地面利用肢体行走，还是在水中摇摆游动，都与其模仿的对象非常相似。一般来说，除非将军用仿生机器人俘获或者击落，查看其内部结构，才能发现其并非真正的动物和昆虫。否则，只是依靠目视在较远距离观察，人们很难分辨出哪些是真的动物，哪些是有可能构成威胁的军用仿生机器人。

未来仿生机器人在情报和战场上的运用可能会越来越多。

在2017年上映的美国军事题材电影《天空之眼》中，就有不少镜头表现了军用仿生机器人利用其伪装，对可疑人员目标实施近距离侦察的场面。其中出现的军用仿生机器人为两种扑翼式机器人，一种为模仿当地常见小型鸟类的机器雀，另一种则是体积更小的机器甲虫。

机器雀主要降落在目标房屋周围的高处，比如电线杆上实施长时间的监视和侦察。在发现可疑人员目标后，操作人员还可以遥控机器雀飞行到更接近房屋窗口的地方，进行抵近侦察。而机器雀头部张开的鸟喙内就是侦察所用的高清摄像头，飞行时的噪声非常小，与真实的鸟类几乎一模一样。

更让人拍手叫绝的当属全身黑褐色的机器甲虫，其体积要比机器雀小得多，扑翼设计与真实的甲虫完全相同。由于体积更小且并不引人注意，机器甲虫就可以通过窗口或者大门进入到室内，进行更近距离的侦察监视。在影片中，机器甲虫飞入室内，落在房梁上，利用其头部安装的高清摄像头拍摄室内的人员，而带有金属光泽的腹部无疑就是提供动力能源的电池了。

技术难度不小的仿生机器人

在之前笔者参加的国防类展会上，也曾经看到过国内企业研发的仿生潜游式机器人，包括机器鲨鱼和机器蝠鲼。机器鲨鱼的身体分为几段，背鳍、尾鳍和腹鳍都是按照真实鲨鱼的样子设计的，通过身体的摆动来前进，速度也并不比真实的鲨鱼慢。这样的机器鲨鱼如果与其他水面舰艇、潜艇配合作战，在敌方海岸或者近海长时间活动，监视敌方舰艇的活动，可以说是非常有效的。不过，在展会上更多吸引参展观众目光的还要数机器金龙鱼，其外形设计非常逼真，游泳的姿态也很自然，如果不仔细看很难分辨出是仿生机器人。

此外，军用仿生机器人在战场上并不只是利用其可以迷惑敌人的外表来进行监视侦察，如果其内部安装战斗部或者进行某种改装设计，同样可以具备攻击能力。比如，体型较大的机器鹰可以装备高强度合金制造的鹰爪和喙，从空中俯冲杀伤敌方人员。机器鲨鱼可以在鱼嘴内安装锋利的牙齿杀伤敌方蛙人，或者利用坚硬的头部冲撞敌人。如何有效地对付蛙人一直是世界各国的难题之一，美国海军甚至曾经训练海豚来执行反蛙人任务。那么，随着仿生机器人技术的进一步发展，以后就可以批量装备机器鲨鱼这类水下潜游式机器人来作为反蛙人的利器之一。

展会上展示的机器金龙鱼，其外形设计非常逼真，游泳的姿态也很自然，如果不仔细看很难分辨出是仿生机器人。

不过，从技术角度来讲，想要研发成功一款军用仿生机器人，除了要对要模仿的对象生物有足够的研究和了解之外，还需要几个方面先进技术的支持。首先就是动力系统，不同于其他类型的无人装备还可以采用燃油发动机，军用仿生机器人只能采用电驱动系统。一方面是因为军用仿生机器人一般体积都比较小，无法安装燃油发动机。

另一方面，燃油发动机都存在噪声较大的缺陷，如果军用仿生机器人采用这种发动机，很容易就会被敌方发现识破，进而也失去了伪装隐蔽的价值了。所以，军用仿生机器人在要求电驱动系统体积小、重量轻的同时，也要求其具备尽可能更大的续航力。

其次，军用仿生机器人对于所使用材料的要求也比较高，既要足够轻，又要强度高，而且成本上也可以承受，最好是非金属材料，以减少雷达反射截面。所以，例如高强度碳纤维等复合材料都是用来制造军用仿生机器人的最佳选择。

最后，对于要模仿的对象生物的生理结构、行动方式等必须有全面深入的了解，再以机械动力学与结构设计，特别是控制系统的设计有机融合在一起，才能够成功完成军用仿生机器人的研制。

仿生机器蝠鲼外形上与动物蝠鲼非常相似。

比如，对于飞行的扑翼式机器人，其飞行过程中翅膀在不停摆动，机器人的重心与气动中心在不断变化，气动力学特性与采用螺旋桨或者喷气式动力的无人机完全不同。而潜游式机器人要模仿鱼类的游动，身体摆动的幅度和频率如何确定，背鳍、尾鳍以及腹鳍之间如何配合以保持稳定，都是需要攻克的技术难关。特别是在空中和水下运动时，扑翼式机器人和潜游式机器人都会分别受到复杂气流和水流的影响。如何在这种情况下保持稳定运行，而不至于遭到一股强力气流和水流的冲击便失控，也是军用仿生机器人能否成功的关键之一。

目前，世界上研究军用仿生机器人技术水平最高的还是美国，而且绝大多数都受到了美国国防高级研究计划局的资助和支持，类型也非常多样化。比如，美国东北大学在美国国防高级研究计划局的资助下研制了一款机器龙虾，其不仅具备潜游能力，还可以利用8条机械腿在海底行走，主要用于扫雷作业。而同样可以执行扫雷任务的还有美国iRobot公司研发的机器螃蟹。在其他类型的军用仿生机器人方面，美国密歇根大学工程学院研制了可以飞行的机器蝙蝠，大名鼎鼎的波士顿动力公司则与其他机构合作，联合研制了“沙蚤”跳跃机器人和机器壁虎。

可以预见，随着AI技术的飞速发展，未来的军用仿生机器人将更加聪明，可以在很大程度上摆脱对于操控人员以及预设程序的依赖，而具备一定的自主执行任务的能力。