美国计划使用机器狗巡逻与墨西哥接壤的边境
美国西南部是一个地形崎岖、气温极端,并存在其他各种环境威胁的地区,这些条件可能给边境巡逻人员造成危险障碍。该区域面积广阔,对其进行监视对美国安全至关重要,国土安全部对此表示。
因此,科学与技术局(S&T)正在为美国海关和边境保护局(CBP)提供援手(或者说“爪子”),借助一项新技术,在提升CBP人员能力的同时增强其安全性。
S&T深知CBP在这一领域的技术需求。作为国土安全部(DHS)的研发部门,该局始终在寻找支持CBP复杂任务的解决方案。例如,S&T目前正在用四足机械助手补充CBP的人力,以帮助该机构更好地分配资源。
“南部边境对人和动物都可能是不友好的地方,这正是机器可能大显身手的原因。该由S&T主导的计划聚焦于用于地面监视的自动化车辆,即我们所称的“AGSV”。简而言之,AGSV计划致力于……机器狗”
该计划的目标是利用技术增强CBP的存在感,同时减少人员暴露于危及生命的情况。

S&T的AGSV计划与Ghost Robotics合作,后者是开发先进AGSV系统的行业合作伙伴,以实现这一目标。Ghost Robotics受邀参与时,他们看到了改造现有机器狗版本以适应CBP多样化任务的机会。
Ghost Robotics首席产品官加文·肯内利表示,他们的45千克机器狗正是为CBP所需的工作而设计的:“这是一款坚固的四足机器人。它能穿越各种自然地形,包括沙地、岩石和山丘,也能应对楼梯等人造环境。”
鉴于该地区的需求,增加四足机械助手是对资源的明智利用。它们甚至可以用作掩护,因为在恶劣的边境地区发生着多种非法活动。
“与其他地方一样,这里存在普通犯罪行为,但沿边境你还可能面对人口走私、毒品走私,以及其他走私,包括枪支,甚至可能是大规模杀伤性武器。这些活动可能由任何人实施,从单个个人到跨国犯罪组织、恐怖分子或敌对政府都有可能”
贝克尔详细谈到了这些危险,并补充道:“在沙漠或山区作业时,特工和执法人员必须应对崎岖地形、酷热和潮湿,当然还可能遇到想要伤害他们的人。但离家更近的地方也存在许多风险。例如,当边境战术人员前往城市或港口时,可能面临危险的环境条件、不可预测的人员或敌对威胁。这些情况本质上都可能很危险。”

CBP面临的挑战也引起了朗的关注:“我们在S&T的大部分工作,是了解DHS当前的运营需求,并寻找创新技术加以支持。我们非常清楚CBP的任务范围广泛,人员风险很高,因此S&T在填补能力空白方面的工作如此重要。正因如此,我们认为机器狗非常适合。”
S&T与CBP和Ghost Robotics合作约两年半,共同制定规格、开发和测试能力。这一合作带来了AGSV平台的重要改进,使其更符合CBP的任务需求。
“在与CBP INVNT的合作伙伴沟通后,我们组建了团队,共同识别能力空白、明确问题,并制定标准和被称为“使用演练”的测试模型。随后,我们为技术设定了期望标准,并将这一切交给了我们的承包商”
在进入实际应用阶段之前,机器狗首先前往弗吉尼亚州洛顿的设施,进行“载荷初始集成”阶段。所谓“载荷”,是指传感器套件,安装到机器人上后,可以将实时视频和其他数据回传给监控AGSV的人员。
团队评估了将各种载荷相机、传感器和电台装载到AGSV上的简便性和集成度,然后检验了通过笔记本电脑或便携遥控器控制它们的能力。同时还评估了其在柏油路、草地和山丘上的移动表现。

在洛顿成功通过测试后,所有设备被转移至德克萨斯州埃尔帕索,进行扩展测试和评估。科学技术能力评估确定了可编程狗是否能完成任务。沿边境,随着使用演练开始,问题变得更加复杂。在这一阶段,评估了机器人在现实场景中的能力。
朗的团队与美国陆军夜视与电子传感器局(NVESD)和Ghost Robotics合作,确保机器狗为各种任务做好准备。埃尔帕索的演练要求机器人能在恶劣条件下机动、在狭小空间内工作,并能耐受高温,以及在低氧环境中执行任务,这些情况对CBP特工和执法人员尤其危险。
为体现对平台灵活性的期望,Ghost Robotics将载荷功能设计为开放系统。优势在于,能更方便地将各种类型的相机(360度、热成像、夜视、变焦)和传感器(化学、生物、放射性、核)集成到机器人上。
安装后,载荷连接到运行AGSV的高性能处理器。使用过程中,AGSV通过无线电、Wi-Fi、GPS或其他标准频率与操作员保持通信。为确保AGSV能兑现承诺,测试中它们携带9千克载荷攀爬山丘、下降沟壑和岩石。

随后,测试转移到一个按住宅样式建造的室内训练中心。在那里,机器狗面对的是模拟与潜在敌对人员相遇的场景。在遥控模式下,并借助无线连接,操作员可以操控AGSV进入建筑结构、穿过走廊、探查拐角,并上下楼梯。
之后,在沙漠地区,狗被编程模拟巡逻。在这种自主模式下,AGSV启动并在到达预定GPS路径点时转弯。完成巡视后,它们返回基地。机器人白天和夜晚都能做到这一点。额外测试还包括模拟检查火车站车厢的外部、内部和底部。
耐力测试也是整体演练的重要部分。团队收集了续航时间以及地形对耐力影响的数据。幸运的是,Ghost Robotics团队在为CBP开发机器狗时,投入大量精力于运动效率。其目标是让电池供电的狗能够在最大载荷下执行更长时间的任务。
肯内利称,机器狗的腿部非常先进且灵敏,以至于“它能通过电机感知,可以评估摩擦力,并自动校正不平或湿滑的表面”。这种自我校正能力使其成为适应各种条件下越野作业的理想平台。
团队评估的其他机制包括基本的现场维护和维修,例如更换磨损“爪子”组件的简便性。每次演练都收集了宝贵信息。朗解释了这一过程:“当行业开发原型时,我们(与该领域的合作伙伴一起)评估新技术并向开发者提供反馈。这样,下一代技术就能完成我们需要的工作,并填补我们瞄准的能力空白。”
在真实场景中观察机器狗的开发和测试项目,是S&T致力于将最具创新性的成果引入DHS的一个绝佳范例。