美国防部（US DoD）：从毕业设计到战备应用 深度感知系统增强处理爆炸物机器人能力

From Capstone to Combat Readiness: Depth-Perception System Enhances EOD Robotics

2025年9月2日｜作者：Alexandra Broughton（美国空军总部，土木工程师总监办公室）

最初只是课程作业的点子，如今正发展为可望在整个国防部爆炸物（EOD）处理行动中推广的创新。

在阿肯色大学格兰瑟姆分校攻读电子工程技术学位期间，前空军军士长丹尼尔·特隆博内（Daniel Trombone）被要求在短短两个月内解决一个现实问题。尽管时间与资源有限，他还是把这项作业做成了可运行的原型，也由此开启了处理爆炸物机器人深度感知系统。

“我当时在做毕业设计，就决定在我们单位做个调研。”特隆博内回忆说，“我问：‘在我这点时间内，有哪些能力缺口也许能被补上？’结果收到了很多好点子。”

来自团队的反馈凸显了一个老难题：操控处理爆炸物机器人时，面对平面的二维视频画面很难判断景深。由于缺乏立体视觉，技术员只能依赖有限的视觉线索，常常发展出临时做法，比如观察阴影，或在夹爪上系扎带来估算距离。

为此，特隆博内着手设计一种能在摄像机画面中放置固定视觉参照的方案，让操作者无须增加额外传感器或复杂处理，就能更清楚地把握目标远近。

这一深度感知系统的第一代原型用兴趣爱好级部件与个人资金打造。
“我晚上就在车库的工作台上干，想办法把这东西拼出来。”特隆博内说，“最后，它真的跑起来了。”

系统可运行后，他用 C 形夹和胶带等临时材料把它装到机器人上，并仔细对齐摄像机视场。尽管外观并不完美，这套系统确实帮助操作者更好判断距离、更精准地处理任务。随着研发推进，特隆博内与空军技术中士马特·鲁本（Matt Ruben）搭档，进一步完善设计。

“他一直是这个项目的搭档。”特隆博内说，“他非常擅长计算机辅助设计（Computer-Aided Design，CAD）、3D打印（3D printing）与动手制作，帮助做出了初代原型的外壳和全部支架。”

提交项目并获得高分后，特隆博内和鲁本看到了这项成果在学术之外的潜力。不过，尽管原型有效，但还不具备可规模化的产品形态。

“我们知道这事儿很有意思，”特隆博内说，“但我们还没有一件‘精确的产品’……我们仍然需要一支工程团队的帮助。”

为寻找出路，他们了解到AFWERX精炼加速器（AFWERX Refinery）并提出申请。这一平台为空军人员（airmen）与太空军“守护者”（Guardians）的创新者提供企业化推进所需的知识、与相关方的对接，以及国防部体系内的各类资源。

通过该项目，特隆博内与鲁本获得了关键支持，包括开发时间、差旅与调研经费，以及接触重要专家的渠道。其中最有价值的合作方之一是莱特兄弟研究院（Wright Brothers Institute）：它通过统筹产业对接、识别能力缺口并物色制造合作伙伴，引导他们迈入下一阶段。最终，一家国防体系信任的工程与分析公司被确定为制造准备的牵头方，与特隆博内和鲁本一起推进这款先进机器人传感器的部署。

空军生命周期管理中心（Air Force Lifecycle Management Center）也注意到这一概念的价值，并于2023年6月提交了专利申请（patent application），为其寻求知识产权保护。

“如果获批当然是加分，但我们的目标始终是对任务的影响。”特隆博内说。

这套系统按低成本、易实施而设计，有望在空军及其联合作战伙伴的EOD单位推广。团队的目标是把单价控制在各单位现有预算可直接采购的水平。

“如果这能减少技术员必须亲自接近简易爆炸装置（improvised explosive devices，IED）的次数，并让机器人操作更快、更安全，那我们就实现了使命目标。”特隆博内说。

回顾项目演进，他强调协作与制度性支持的重要性。

“没有一群强有力的相关方，我们不可能走到今天。”特隆博内说，“几十个人为此作出了贡献，有的人贯穿始终，有的人在关键节点出手——这绝对不是一两个人的事情。把这样的东西推上跑道，需要整个团队。”

对于其他投身创新的空军人员，他强调耐心、适应力与学习意愿的价值。把一个好主意变成可用的作战方案，往往意味着既要管技术发展，也要管背后的流程。理解如何把握项目时间线、如何与相关方打交道，以及如何面对概念规模化的现实，与创意本身同样重要。