多用途機器人

多用途機器人泛指具備不同功能，能夠完成多種任務的各種類型機器人，其基本組成包括：機構部分、驅動部分、感知部分、智慧型部分；技術參數包括：自由度、工作範圍、最大工作速度、重複定位精度、承載能力。多用途機器人深入套用于軍隊中，這類機器人裝備了各種檢測手段，能夠完成許多對人體有危險的工作，如地雷的探測與排除、滅火、重要區域的監視、對核放射性污染物的清除等，代表作品有MOR-80、徘徊者、TOV、巡邏兵多用途機器人、多用途通用/後勤車輛。

基本介紹

• 中文名：多用途機器人
• 外文名：Multipurpose robot
• 技術參數1：自由度、工作範圍、最大工作速度
• 技術參數2：重複定位精度、承載能力
• 代表作品：MOR-80、徘徊者、TOV、巡邏兵
• 特點：具備不同功能，能夠完成多種任務

定義

多用途機器人泛指具備不同功能，能夠完成多種任務的各種類型機器人，以地面軍用機器人居多。這類機器人裝備了各種檢測手段，能夠完成許多對人體有危險的工作，如地雷的探測與排除、滅火、重要區域的監視、對核放射性污染物的清除等。針對戰場環境的軍用機器人技術在反恐防爆、監控檢查、災難搜救等警用領域也發揮了巨大作用。

基本組成

本質上，機器人系統由四部分組成：

機構部分

機構部分主要由各種機械結構系統組成，如工業機器人的機械結構系統由機身、手臂、末端操作器三大件組成，每一大件都有若干自由度，構成一個多自由度的機械系統。若機身具備行走機構便構成行走機器人；若機身不具備行走及腰轉機構，則構成單機器人臂，手臂一般由上臂、下臂和手腕組成。末端操作器直接裝在手腕上，它可以是二手指或多手指的手爪，也可以是噴漆槍、焊具等作業工具。

驅動部分

驅動部分主要由各種傳動構成驅動系統。驅動系統可以是液壓傳動、氣動傳動、電動傳動，或者把它們結合起來套用的綜合系統；可以直接驅動或者通過同步帶、鏈條、輪系、諧波齒輪等機構進行間接驅動。

感知部分

感知部分由感受系統和機器人-環境互動系統組成。感受系統由內部感測器模組和外部感測器模組組成，獲取內部和外部環境中有意義的信息。使用智慧型感測器可以提高機器人的機動性、適應性和智慧型化水準。儘管人類的感受系統對感知外部世界信息是及其靈巧的，然而對於一些特殊的信息，感測器比人類的感受系統更為有效。機器人-環境互動系統，是實現機器人與外部環境中的設備相互聯繫和協調的系統。機器人與外部設備集成為一個功能單元，如加工製造單元、焊接單元、裝配單元等。

智慧型部分

智慧型部分主要由人機互動系統和智慧型控制系統組成，人機互動系統是使操作人員參與機器人控制以及與機器人取得聯繫的裝置，控制系統的任務是根據機器人的作業指令程式以及從感測器反饋回來的信號支配機器人的執行機構去完成規定的運動和功能。智慧型機器人多感測器信息的融合、運動規劃、環境建模、智慧型推理等需要大量的記憶體和高速、實時處理能力。馮.諾依曼結構作為智慧型機器人的控制器已經力不從心。隨著光子計算機和並行處理結構的出現，智慧型機器人的處理能力會更高，機器人會具有更高的智慧型。根據智慧型機器人的任務分解，在面向設備的基礎級可以採用常規的自動控制技術。在協調級和組織級，由於存在不確定性，控制模型無法建立或建立的模型不夠精確，控制效果不盡如人意，因此，需要採用智慧型控制方法，如神經網路方法、模糊控制、專家控制及集成智慧型控制等。

代表作品

MPR-800

MPR-800型多用途機器人由美國OAO公司研製，可用於掃雷、滅火、核生化污染物清除等多項危險工作。該車重800kg，速度8km/h，爬坡40°，可連續工作9h。其機械臂長2.5m，7個自由度，完全展開時負重110kg，臂收起時負重220kg。2台攝像機，一台在手臂上，另一台在可伸縮的桅桿上。此外機器臂上還可以裝備滑膛槍和各種感測器。其遙控距離在市內為0.8km，在開闊地帶為3km。

徘徊者

徘徊者多用途機器人由美國機器人防禦系統公司設計製造，是一種6輪的全地形車輛，車上裝有微型計算機，可以遙控操作，也可以半自主式操作，目前已研製出50型、60型、70型三代樣機。50型用於危險地區的無人警戒或目標搜尋，它裝備旋轉式炮塔和輕型武器及多種偵查設備，能將戰場圖像傳輸回指揮部，發現目標則發出警報，並可根據指令對目標實施攻擊；60型可用於反恐防爆，也可用於戰場攻擊敵人，它裝備了感測器系統、自動化目標搜尋系統和武器火控系統，根據需要裝備有M60式機槍、M40A1式106mm無後坐力炮、陶式反坦克飛彈及尾刺式防空飛彈等武器。

TOV

TOV多功能機器人是美國海軍陸戰隊配備的一種地面機器人車輛系統。它能夠在最遠30km的地方進行遙控。該系統底盤是一種陸軍的快速攻擊車，上面裝有一台立體攝像機以提供三維圖像。TOV可以用3種不同的組件投入站場使用：

（1）偵查/監視組件，能夠進行遠距離監視，其感測器組件包括1根可以升高的桅桿上安裝的晝夜電視攝像機和雷射指示器/測距機；

（2）地面封鎖組件，包括MK19型槍榴彈發射器、M2型機槍、M60型機槍和帶有相配套的觀察瞄準系統，可以完成各種步兵作戰任務；

（3）反裝甲目標組件，包括1個陶式發射器及其瞄準跟蹤系統。

巡邏兵多用途機器人

巡邏兵多功能機器人是一種自動運送空心裝藥地雷的四輪機器人機動車，可以脫離道路高速機動，能克服多種障礙。其自身重量僅為45kg，由光纖導線進行遙控，裝有空心裝藥彈頭，可在自動攻擊中爆炸。在有利地形上，巡邏兵的行駛速度可達110km以上，比一般的坦克快得多。它最適合於執行隱蔽布撒地雷等任務，也可執行警戒、偵察、掃雷、伏擊等任務。

多用途通用/後勤車輛

多用途通用/後勤裝備（MULE）車輛是美國未來戰鬥系統（FCB）項目的重要一環。另外兩個環節分別為小型無人地面車輛（SUGV）和武裝偵察車輛（ARV）。MULE車輛重2.5t，採用獨特的獨立鉸接式懸掛，每個車輪由內電機驅動，共3種車型，分別用於裝備運輸、防空和掃雷。

任務組件

多用途機器人可以搭載各種工具組件，通過不同的配置以滿足多任務要求，主要組件如下：

作業組件

作業組件包括掃雷、排爆機械手、摧毀器和剪下器等。

偵察/監視組件

偵察/監視組件包括攝像機、夜視儀、雷射指示器/測距機、紅外、熱成像感測器等。

檢測感測器組件

檢測感測器組件包括生化、核污染探測設備。

攻擊武器組件

攻擊武器組件包括MK19型槍榴彈發射器、M2型機槍、M60型機槍和帶有相配套的觀察瞄準系統、陶式飛彈發射器及其瞄準跟蹤系統等。