专栏名称: 保障前沿

立足军事动态和学术热点的跟踪研究，旨在向军队、军工集团、参军企业等单位，提供装备保障、装备研制、防务战略等领域的信息查询、外文翻译、情报论证、技术分析、技术集成、民参军技术指导等服务，积极发挥军队装备建设地方智库的主力军作用。

美国陆军“多域战”机器人及自主系统发展战略（上）

保障前沿 · 公众号 · · 2020-01-01 07:00

正文

河北译普赛斯信息技术咨询有限公司

信息来源：译普赛斯技术咨询团队摘编

作者：高树田、段德光、陈平、王运斗

【赛斯导读】

未

来，美国陆军将会面临“多域战”的复杂作战形势，届时将会面临作战单位更加分散、近乎隔离以及作战地域严密封锁等诸多严峻挑战，从而可能会面临卫勤保障机动性受到严重限制、伤员数量不断增多、卫生人员和医疗物资陷入严重短缺、人工操控医疗后送平台在数量上无法满足战伤救治需求的严峻形势。为全面提升部队自主卫勤保障能力，有效满足部队未来“多域战”卫勤保障的新需求，美国陆军制定了2030-2050年医用机器人及自主系统发展战略规划。

一、 系统发展战略规划概述

为全面提升部队在未来“多域战”中的作战效能，美国陆军制定了未来机器人及自主系统发展战略规划，主要是研究利用机器人和自主系统渗透到战斗激烈的高风险作战地域，为作战部队提供支援，以扩大作战半径、增强作战能力以及防护能力。按照规划，美国陆军将分阶段推进无人系统在作战单位的部署。在卫勤保障领域，卫勤部门可利用无人系统协助运输关键医疗物资，以便在无法实现伤员后送情况下，为长期战场救护提供保障。此外，在传统人工操控装备无法使用的情况下，通用型无人系统通过新医疗救护加改装，能够深入高风险作战地域协助完成伤员快速后送。在未来作战环境中，作为战场伤员急救处置的最高负责人，战场指挥官可利用无人系统有效提升医疗及非医疗机构的整体机动性。然而，由于目前如何对无人系统实施可靠的闭环干预这一人工智能领域的难题仍未得到解决，因此在利用无医疗监管措施的地面无人系统进行伤员后送时就无法在途中提供必要的救治。基于这种情况，美国陆军医学研究和物资司令部计划自2019年开始为此领域的长期研究提供资金支持，主要资助的研究方向包括：①医用机器人研究，研究目标是利用机器人为医疗救治任务提供保障，如进行远程机器人手术，以及在作战地域实施伤员后送过程中使用机器人进行途中救治；②自主和无人操控医疗救治能力研究，研究目标是实现对伤员的自动监测和闭环干预，提升北约第1~第3级救治阶梯医疗机构的伤员收治能力，以及利用新型通用型无人系统自主执行地面、空中伤员后送和紧急医疗物资运输等医疗任务；③人机协作医学研究，研究目标是制定医学能力标准，确保作战人员具有与机器人和自主系统进行协作的生理、认知以及心理能力。

二、 系统应用现况和未来发展潜力评估

2017年，美国陆军训练与条令司令部委托相关研究机构对医用机器人和自主系统在战伤救治方面的应用潜力进行了评估。通过评估发现，美国陆军训练与条令司令部归档的“作战人员报告”中，仅有少数涉及机器人和自主系统在战场医疗救治和部队健康防护方面的应用情况与发展建议，具体包括利用医用机器人和自主系统提升伤员救治和后送的速度、提升伤情的辨识速度与范围以及通过远程机器人增强战场前沿救治能力等。在提交给司令部的评估报告中，相关研究机构对医用机器人和自主系统的应用现况和未来发展潜力的评估结论如下。

战场急救方面

美军认为，士兵自救、互救并非在所有作战环境中均适用。同样，战场医护人员或战斗救生员不可能救治并后送所有伤员，特别是在激烈近战、核化生污染区域或其他危险环境中更是如此。在战场急救方面，美国陆军士兵纳米技术研究所已经开展了相关基础研究，主要是考虑在作战服中加入伤情诊断及紧急注射功能，以及缝入止血带环。此外，虽然目前美国陆军在复杂传感器、感官输入自主分析、干预和治疗程序自主应用等方面开展了一些研究，但是研究进展比较缓慢，此类机器人和自主系统的推广应用仍需很长时间。

战场伤员搜救方面

在战场上，医护人员或其他士兵能否有效地开展伤员搜救根本无法预测。因此，为能够对伤员实施快速后送，尽快开发能够自主寻找/识别伤员、稳定伤员伤情并将其撤离高危险区域的技术手段变得尤为迫切，特别是在激烈交火或其他恶劣环境条件下。如果伤情严重程度尚不明确，人工处置伤员可能会加重伤情，如复合性骨折伤员或断肢伤员。相关研究表明，机器人在伤员搜救方面具有很大的应用潜力。远程控制半自主战场伤员救援机器人（BEAR）展现了出色的伤员救援能力，可在负重50磅（约226.8千克）的情况下穿越崎岖的乡村地域。而对于全自主战场伤员救援机器人，在战斗过程中，为确保操控机器人的士兵既能执行作战任务，又能执行伤员救治任务，需要开展机器人高级人工智能编程和简易自动操作人机界面研究，目前，美军正在开展无人机系统后送伤员所需的自主飞行控制和导航技术研究。由于自主途中伤员救治系统尚不成熟，因此其应用于作战系统可能仍需数年时间。

机器人探测以及部队健康防护风险识别方面

对战场伤员可能沾染的化学和生物战剂进行侦检，以及前沿医疗救治机构在收治沾染伤员前必须做好隔离和防护，均为部队健康防护的核心能力需求。目前，在利用机器人侦检化学和生物战剂以及化学污染物方面，美军已经部署了多个研究项目，主要是利用机器人开展光学及基于抗原的检测等相关探测技术研究，目标是研制出可装配在机器人上能够执行伤员救援等任务的模块化威胁侦检系统。

远程机器人手术方面

在美国，“达芬奇”手术机器人目前仍在多家军队和地方医院使用，已有大量关于远程机器人手术成功报道。然而，与生理传感器、基于图像的机器人伤情评估和检伤分类领域的重大研究相比，仍缺乏深度和5种感觉信息（如触觉反馈）。美国国防高级研究计划局（DARPA）的“战伤救治舱”（Trauma Pod）研究项目是一次新的尝试，目的是利用先进的图像技术和机器人来完成自主伤情扫描、诊断和治疗干预。美军资助的相关研究表明，手术机器人系统可应用于极端环境，并可通过微波和卫星平台实现无线操控。但是，其应用尚处于概念验证实验阶段，功能仍不够稳定，仅具备不完全的远程操控功能。其他开展的重点研究还包括监控型自主机器人研究，其在作战环境中能够克服带宽不足、信号延迟以及丢失等作战通信问题。同时，为应对急性及危重伤情（如非压缩性严重血管损伤等），需研发新型外科手术机器人。该机器人应能够跨越立体障碍、具备双手远程操控功能，并能够最大限度地利用自主图像分析技术及定向能技术等。

三、 美国陆军机器人、自主及无人系统科技研究新领域

未来，在“多域战”卫勤保障行动中，机器人、自主及无人系统及其相关配套技术的发展既面临令人欣喜的机遇，也面临着严峻的挑战。未来，当机器人、自主或近自主伤员支持系统与通用型无人操控平台系统进行集成时，将会大幅提升部队的卫勤保障能力，尤其有助于加快伤员后送速度。在医疗科技研究新领域，美国陆军将会大力资助相关研究项目，以期能够在以下研究领域实现重大技术突破。

医用机器人领域

随着机器人技术不断发展，自主机器人和远程操控半自主机器人伤员支持系统将能够对伤员进行闭环检测，并完成验伤分类和自动治疗干预。除目前应用的所谓的“硬”机器人（集成了知识导向型软件和电气工程、机械工程技术的机器人）外，新兴的“软”机器人也是一种机器人应用于医疗领域的新方式。未来，美国陆军除可以利用硬机器人在伤员受伤现场完成紧急损伤控制性手术和治疗干预外，还可利用软体和可变体机器人系统实施伤员紧急处置，以减轻作战负担。按照项目规划，在医用机器人研究领域，主要研究包括：①“软”机器人驱动成像及紧急救治干预技术研究。未来，各类用于持续性战场救治和伤员后送途中救治的轻型、加固型无人自主医疗救治系统将能利用此类技术完成闭环复苏，并指导紧急救治干预。②识别并缓解信号延迟所致的妨碍远程机器人手术的问题，以保障远程机器人手术的安全性和有效性，为战场紧急救治提供有力保障。

美国陆军“多域战”机器人及自主系统发展战略（上）

正文

请到「今天看啥」查看全文