人形陆战机甲，有用

这个话题应该有很多人写过。时间所限，我没看别人的想法，只说我自己现有的知识和认识。

很多人可能不理解，履带已经能翻山越岭，为什么要给陆战装备加一双腿。其实腿相比于履带最本质的优势，不是更擅长爬障碍，而是跑步效率高，省能量。因为任何在陆地上运动的东西，它消耗能量都是消耗在与地面的接触上，汽车行驶时的能量消耗在橡胶轮胎与地面接触部位的不断变形上，火车行驶时的能量消耗在车轮与钢轨接触部位的微小的弹性变形上，坦克越野行驶时的能量消耗在履带压实土地的过程中，而这个过程是连续不间断的，坦克跑一百米就得压一百米，所以能量消耗相对多，而用腿跑步，只会留下一个一个脚印，脚印和脚印之间的土地是不用压的，所以能量消耗相对少。

那如果有一个机器人，那么重，它跑步压的脚印不会比坦克车辙更深吗？耗能不会更大吗？其实这反过来说明，在地面能承受的压强限制下，这种陆战机甲是不能做得像坦克那样重的。这样做会削弱防护性，可是它需要坦克那种程度的防护吗？或者说，未来的武器是装甲防御得了的吗？人形机甲这个概念就不适合堆积防护，反而非常适合提高感知能力和机动能力。这也是我立论为什么是“人形机甲”而不是“虎形”机甲等四足机甲的原因，因为人形虽然个子高，不隐蔽，加速性不如四足，稳定和控制难，但是个子高使它具备非常好的视野，就像瞭望塔一样；在空中侦察视角下人形的投影面积更小，而且坦克车辆只能是坦克车辆的形状，人形可以摆出姿势，破坏自己的识别特征，在森林城市等有掩蔽物环境下伪装效果可以反超；在机动性方面，人形具有更高的奔跑效率，意味着更大的行驶距离，有利于长距离的机动穿插；机器人的控制自有一套理论，但结果都是呆板的运动，而人形可以用驾驶人本身的运动来辅助控制，动作灵活不呆板，利用人体的协调性让机器人的运动既稳定又灵活，几乎是唯一的可行途径。

那需要防护的时候呢？它可以准备一块盾牌。其实与大多数人的直观印象不同的是，坦克，并不是四周都有很强的防护的，最厚的装甲在炮塔正面和车体正面，其他的部位只能抵挡小口径机关炮的炮弹，尾部的防护一般更弱。坦克其实并不像一个全身披甲的武士，它更像一个拿着盾牌的战士。人形机甲的防护需要这样设置，整个躯干部（里面有人，动力系统，能源系统，信息，控制与操纵设备）外壳需要具有对小口径机关炮的防护能力，头部，手臂，腿脚不需要防护，装备一面大小可防护躯干，防护力相当于坦克正面装甲的小型盾牌，依靠手臂移动改变防护位置，视情况使用大型盾牌。头部无防护是因为头部集中了精密的光学传感器，防护是困难的，防护了效果也不好，为什么手臂和腿脚不需要防护，是因为手臂和腿脚在我的设想中采用的是弹性关节，没有主动力装置，只有控制电机和线缆，防护只需要集中在这些部位，其他的部分是复合材料结构，像武装直升机的桨叶，被子弹穿透后，还能正常工作。

有人说了，这些有什么用，人形机甲那东西，它可能吗？这么说吧，按照现在做机器人的思路，它就是不可能，一万年都不可能。如果一个关节加一个电动机驱动，做一个和人一样大的人形机器人，实现深蹲都很不容易（出自知乎）。当然用减速比很大的电机可以达到足够的扭力实现深蹲，但是那样就不能跑跳了。如果一个这么大的机器人都会面临动力问题，那么像一个机甲那么大的机器人肯定不能跑，走都很难。没错，这就是按照现有思路推导出的结论，直到有一天你想到，弹簧可不可以。

非常有意思的是，结合弹簧驱动机器人，学界有很多人在研究，但是现在做的人形机器人，都不用弹簧。是因为电机在合适的控制下可以实现弹簧的力学性能，从而使得弹簧没有必要吗？还是因为弹簧不好控制呢？我的回答是，用弹簧，但不是一个关节用一个，而是整个串起来，机器人从脚到身体有一个连通的筋，由身体里的主动力装置供给能量，不同的关节需要不同的力，那么就调整筋到关节转轴的距离。这样做既有力量，又可以把力量转化成速度，还能在跑动中回收能量再释放出来（弹簧固有的优势）。

控制方面的问题，如果按照现有的思路解决，那注定又是一个繁琐困难的过程，导致一个单调重复还不一定能满意的结果。为什么不使用一下人与生俱来的平衡感和协调性呢？不只是用人的运动控制机器的运动，是用人处于一个姿态时，使用的肌肉，构成了怎样的一条传力路线，映射到机器人上去，再把机器人各处的受载，反过来加载到人身体上来。让人和机器同步，这样我们根本就不需要考虑机器人怎么平衡的问题，人会感到自己的机器身体是正是歪，什么姿势什么动作自然就稳定了协调了，用一个训练有素的驾驶员代替机器人平衡的控制算法，这也是为什么我的设想是“人形机甲”而不是“人形机器人”的原因。