建立人與無人系統(tǒng)協(xié)同的信任機(jī)制

泰米爾·埃舍爾

人機(jī)協(xié)同是當(dāng)前無人機(jī)發(fā)展的熱點(diǎn)，而建立信任機(jī)制是人機(jī)協(xié)同技術(shù)的關(guān)鍵。要成為隊友，機(jī)器人等無人系統(tǒng)必須首先贏得士兵的信任。

軍用無人車的人機(jī)協(xié)同

隨著無人駕駛車輛的快速成熟，預(yù)計五到十年內(nèi)將成為日常生活的一部分，按規(guī)律隨之將迎來軍用機(jī)器人發(fā)展，但根據(jù)以色列航空工業(yè)公司（IAI）機(jī)器人系統(tǒng)部總經(jīng)理梅爾·沙巴泰（Meir Shabtai）的說法，軍用機(jī)器人已經(jīng)成熟。梅爾·沙巴泰表示，“系統(tǒng)已經(jīng)準(zhǔn)備好，技術(shù)已經(jīng)成熟，但部隊還沒有接受它們作為作戰(zhàn)編隊的一部分。軍用機(jī)器人不同于民用無人車輛，其主要需求不是安全地輸送人員，而是在危險任務(wù)中代替人員，從而降低人員傷亡。”

為了贏得士兵的信任，軍用機(jī)器人必須像訓(xùn)練有素的士兵一樣安靜秘密地搬運(yùn)貨物。它們必須在火力下有效地操作傳感器和武器，并向前線運(yùn)送補(bǔ)給。它們必須在戰(zhàn)場上生存下來，擊退敵人的攻擊，沖破反制措施。機(jī)器人還必須有能力完成人類士兵幾乎無法完成的任務(wù)——在爆炸裝置爆炸前就將其處理掉，并在人類無法存活的危險環(huán)境中感知和操縱工具。

以色列航空工業(yè)公司公司提供的產(chǎn)品包括數(shù)組軍用機(jī)器人。其中，重量最輕的是一種小型車，用于緊密支持一支戰(zhàn)斗人員小隊，運(yùn)送貨物和執(zhí)行基本的作戰(zhàn)支持任務(wù)，減少小隊對徒步部隊載貨的依賴。無人駕駛卡車可以相互跟隨形成一個自主護(hù)送車隊，推動后勤對作戰(zhàn)單元的支援。以色列航空工業(yè)公司還提供基于多用途輪式或履帶式車輛的半自主或全自主式機(jī)器人系統(tǒng)，配置有特定任務(wù)包，可承擔(dān)特定任務(wù)。

小型機(jī)器人騾子設(shè)計成在士兵活動半徑工作，對管理和控制的需求最小，它們會跟隨士兵并聽從語音指令和手勢。另外，更大一些的作戰(zhàn)機(jī)器人可以自主移動，充當(dāng)“僚機(jī)”，在支持其他單元的情況下工作，或與執(zhí)行獨(dú)立任務(wù)的少數(shù)機(jī)器人（如高級警衛(wèi)）組合工作。

梅爾·沙巴泰說：“每種機(jī)器人系列都有特定的參數(shù)，但共享通用功能”。以色列航空工業(yè)公司的機(jī)器人工具包可以處理常見的任務(wù)，將每一輛車變成一個自主平臺。該機(jī)器人工具包是由機(jī)電、電子硬件組件以及為操控機(jī)器人平臺所需的軟件應(yīng)用程序所組成的集合。工具包可以安裝在所有類型的車輛上，包括APC和卡車以及推土機(jī)，將這些有人駕駛的車輛轉(zhuǎn)換為可供選擇的有人（兩用）或無人駕駛平臺。

開發(fā)人員在研發(fā)機(jī)器人任務(wù)過程中遇到了大的挑戰(zhàn)——在未知地形中對機(jī)器人的自主控制和在清晰標(biāo)記的車道上移動有很大不同，而在機(jī)器和控制器熟悉的區(qū)域進(jìn)行遙控操作情況也不一樣。當(dāng)車輛在復(fù)雜地形（如泥、沙、深雪、巨石、灌木或城市或崎嶇地區(qū)）中行進(jìn)時，對車輛進(jìn)行越野任務(wù)規(guī)劃、可穿越性評估和操作任務(wù)傳感器將變得非常具有挑戰(zhàn)性。需要探測、避開障礙物區(qū)并靈活識別地形特征。機(jī)器人車輛的經(jīng)濟(jì)性是另一個挑戰(zhàn)，沙巴泰補(bǔ)充說：“平臺更大，機(jī)動性也就更好，但會更昂貴，需要專業(yè)的操作人員。以色列航空工業(yè)公司的目標(biāo)是使這些平臺具備更好的性能和可用性，讓士兵只需花最少的培訓(xùn)和技能就能操作它們?！?/p>

“我們支持的平臺類型能滿足用戶需求。我們熟知如何使所有車輛機(jī)器化和自動化?！鄙嘲吞┱f。具有不同重量和尺寸的履帶式和輪式平臺可以滿足這些需求。根據(jù)地形類型、移動的獨(dú)立性和所預(yù)測的障礙物，以色列航空工業(yè)公司將平臺分為專門的機(jī)器人平臺，如輪式機(jī)器人無人車（UGV）。梅爾·沙巴泰說：“我們努力使機(jī)器人平臺的運(yùn)動精度、傳感器操縱和武器控制能在復(fù)雜地形中執(zhí)行各種各樣的任務(wù)，并保持作戰(zhàn)節(jié)奏?！?/p>

機(jī)器人成為“戰(zhàn)爭機(jī)器”

戰(zhàn)斗無人地面系統(tǒng)（UGS）代表著軍事機(jī)器人技術(shù)的下一個階段，引入了能自主移動和操作傳感器、自主或在人類監(jiān)督下操作武器的平臺。它們被設(shè)計成能獨(dú)立執(zhí)行任務(wù)，或作為戰(zhàn)術(shù)編隊（連、營）的一部分。

這類車輛具有足夠的機(jī)動性、發(fā)電能力和自主性，可維持延長任務(wù)，提供情報和火力，成為未來作戰(zhàn)小組的一個可行元素。

要成功部署機(jī)器人系統(tǒng)，人員方需要觀念上的改變。為了完全擁抱機(jī)器人技術(shù)，士兵們必須認(rèn)識到機(jī)器人也是值得信任的隊友。為了贏得這種信任，機(jī)器人應(yīng)廣泛用于培訓(xùn)，并將培訓(xùn)能力嵌入其操作系統(tǒng)中。此類培訓(xùn)輔助工具應(yīng)通過向用戶提出綜合威脅和障礙來吸引用戶，增加訓(xùn)練的真實(shí)性。這將有助于培養(yǎng)部隊對機(jī)器人系統(tǒng)的信心。

自主作戰(zhàn)勤務(wù)保障

對于前線部隊的后勤供應(yīng)問題，現(xiàn)在有了一種新的解決方法。目前所使用的長車隊卡車和安全車輛使部隊不得不投入大量資源來確保車隊安全，規(guī)劃長間隔的補(bǔ)給安排。如果使用獨(dú)立運(yùn)行的無人卡車或更少車輛的車隊，可使補(bǔ)給更方便，且所需護(hù)送也更少。也可與其他有人或無人駕駛車輛相組合。在這些應(yīng)用中，傳統(tǒng)卡車配備機(jī)器人組件后其主要行駛都可在公路上進(jìn)行?？蓪⒀a(bǔ)給運(yùn)送到前線部隊，不會危及駕駛員、后勤人員和警衛(wèi)的生命安全。

以色列航空工業(yè)公司對以上能力提供完整的解決方案，也可提供能滿足特定用戶需求的獨(dú)立系統(tǒng)能力，在GPS拒止環(huán)境中維持彈性通信、移動和操作。例如，以色列航空工業(yè)公司的機(jī)器人后勤包括在每輛有人或無人駕駛車輛上安裝機(jī)器人貼花套件，使用戶能配置物流操作以滿足操作要求。憑借先進(jìn)的傳感器和智能處理器，該套件的處理器運(yùn)行先進(jìn)的算法和人工智能，可提供更聰明、更靈活的操作。

這些護(hù)送車隊能在所有能見度和天氣條件下（包括白天、夜間、雨水、灰塵、冰、煙和對抗措施）以安全可靠的方式完成任務(wù)。它們必須有能力與許多車輛一起工作，不需要通信和GPS就能繞過障礙物，從而可使用戶在友好熟悉的地域范圍內(nèi)盡可能快地移動護(hù)送車隊，而在那些可能遭受敵人攻擊的區(qū)域選擇跟隨領(lǐng)頭車或自主駕駛。這些貼花機(jī)器人套件的設(shè)計成本低廉且易于安裝，通過引入可選的人工操作，還可使部隊在未來保留現(xiàn)有的車輛車隊。

機(jī)器人搬運(yùn)工——不僅僅是騾子

從前線向部隊運(yùn)送補(bǔ)給是另一類機(jī)器——機(jī)器人騾子的任務(wù)。處理這“最后一英里挑戰(zhàn)”需要使用自主、半自主或在人的監(jiān)督下操作的機(jī)器人車輛，用它們來裝載貨物、幫助部隊卸載一部分貨物和為電池充電，以此支持部隊執(zhí)行延長任務(wù)。一些機(jī)器人騾子還可以用擔(dān)架將傷員疏散回安全的地帶。當(dāng)配有其他傳感器時，機(jī)器人騾子還可以提供監(jiān)視、看守和保護(hù)戰(zhàn)術(shù)行動以及野外部署能力。

這種騾子就是以色列航空工業(yè)公司公司研發(fā)的REX，它是一種小巧輕便的4×4輪式平臺，可以用車輛或直升機(jī)運(yùn)輸，可部署在士兵活動范圍并以12km/h的速度隨車隊移動。REX能攜帶250kg的有效載荷，足以支持一個徒步步兵班。當(dāng)小隊的貨物卸包后，REX可以配裝一個安裝了光電傳感器的底座，繼續(xù)支持該作戰(zhàn)單元。車輛可在遠(yuǎn)程控制模式或“跟隨我”模式下操作（“牽連”至一名小隊成員，緊跟其后），而這些模式下操作員對機(jī)器的操作關(guān)注需求是最小的。機(jī)器人騾子通過使用專為任務(wù)定制的“外套”（編注：類似于馬鞍）來適應(yīng)特定任務(wù)，該“外套”為REX配置不同的設(shè)備和軍械組合。例如，一個后勤外套含有一個帶掛鉤和附件的平板拖車，用來裝入背包、容器、彈藥箱和擔(dān)架;智能外套則是在底座上加了一個光電載荷，還加了三腳架、控制器和電源，以支持傳感器進(jìn)行拆卸操作。

空中和地面機(jī)器人集成操作

以色列航空工業(yè)公司正在探索加強(qiáng)機(jī)器人系統(tǒng)在聯(lián)合空對地作戰(zhàn)中的應(yīng)用。以色列航空工業(yè)公司軍用飛機(jī)集團(tuán)總經(jīng)理、執(zhí)行副總裁肖·沙哈爾（Shaul Shahar）說：“不同領(lǐng)域平臺之間的協(xié)同作用使我們能利用每個平臺的優(yōu)勢，提供一個卓越的整體解決方案?！币陨泻娇展I(yè)公司正在考慮利用地面和空中機(jī)器人組合系統(tǒng)在偏遠(yuǎn)地區(qū)進(jìn)行邊境巡邏、偵察和監(jiān)視操作。作為一種綜合解決方案，該系統(tǒng)可在復(fù)雜地形和有挑戰(zhàn)的地形下以遠(yuǎn)距和非視距（NLOS）方式連續(xù)工作。該系統(tǒng)集成了來自以色列航空工業(yè)公司的三種機(jī)器人平臺——Robattle無人駕駛車、BirdEye 650D無人駕駛飛行器和能建立非視距連接的通信網(wǎng)絡(luò)。

通過緊密協(xié)同，Robattle無人駕駛車可攜帶像“黑色花崗巖”這類傳感器開展持續(xù)監(jiān)視。它還可以安裝一個遠(yuǎn)程操作的武器站來提供可操作的響應(yīng)。小型無人機(jī)可以從車輛上發(fā)射，調(diào)查感興趣的區(qū)域，而同時無人地面車輛則像有人偵察兵一樣在戰(zhàn)壕中保持位置。無人機(jī)在該區(qū)域上空飛行，可以看到該地區(qū)的全景，為地面部隊提供視線以外的敵方活動預(yù)警，還能建立可靠的通信中繼，將指揮所與地面無人地面車輛連接起來，即使車輛距離視線很遠(yuǎn)。在這類任務(wù)中，Robattle無人駕駛車可以在沒有補(bǔ)給的情況下自主運(yùn)行72h。

（李悅霖編譯）