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科研准星瞄向战场 打造“十八般武艺”的无人装备

2021-11-02 10:37:23
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科研准星瞄向战场 打造“十八般武艺”的无人装备

  科研準星瞄向戰場

  打造身懷“十八般武藝”的無人裝備

  方嬌 本報記者 張強

  方艙醫院里的機器人、評估武器打擊性能的快速移動靶標、完全自主創新的可單兵攜帶機器人……國防科技大學智能科學學院“無人作戰系統”科技創新團隊,緊盯未來戰場,讓一批又一批身懷“十八般武藝”的無人裝備從實驗室向著未來戰場進發。

  奇癢無比的臉、腫得只能睜開一條縫的眼睛……即使出現這么嚴重的過敏癥狀,國防科技大學智能科學學院“無人作戰系統”科技創新團隊成員彭宇哲,仍然堅守在廠房中,與其他成員一起,連續幾天插卡扣、布線、纏膠帶……像高速旋轉的陀螺一樣忙碌著。5個人在短短的5天內,硬是將一堆車轱轆、車架等零件“變身”為3輛無人駕駛靶車,在規定時間內完成了車輛測試并交付。

  “急部隊所急,謀打贏所需,這是我們團隊的一貫作風?!迸碛钫苷f道。多年來,該團隊瞄準無人作戰領域前沿技術聚力攻關,先后承擔了一大批國家和軍隊重點科研項目,獲得軍隊和省部級科技成果一等獎2項、二等獎4項、三等獎6項,以地面無人系統自主駕駛技術為代表的多項技術處于國內領先水平,為我軍新質戰斗力提升打下了科技基礎。

  “跑腿小哥”提升戰場救護能力

  去年,一場傳染病與戰場創傷救治實兵實裝演訓在江蘇昆山悄然打響。

  野外搭建的方艙醫院內,一臺臺不同型號的機器人不疾不慢地穿梭在狹窄醫療艙室內。它們能熟練地拐彎、側身,以避開障礙物,在藥房和病區之間配送藥物、醫用器械等物品,甚至回收醫療垃圾、運送輕癥病人,充當著醫務人員的“跑腿小哥”,受到演訓官兵的一致好評。這些新晉“跑腿小哥”,正是該團隊研制的院內病員/診療物資協同調度系統中的一員。

  去年4月,該團隊研究員吳濤接到某單位針對智能化快速部署醫院帳艙結合展開場景以及傳染病模式下院內無人化物流需求的通知,他立即組織團隊成員展開集智攻關。

  半年后,大家帶著大、中、小三型無人轉運機器人,信心滿滿前往昆山與各單位展開聯調。

  “你們這機器人定位都不準,還怎么執行任務?!逼脚_預演后,需求方的話似一盆冷水迎頭澆向他們。原來,這些機器人一開始采用的是激光雷達定位方案,但由于聯調環境內醫院場景單一、空間狹窄且人員不定時聚集,機器人走著走著就“迷糊”了,“愣”在原地難辨方向。

  團隊成員認為:“在節奏更快、烈度更強的實戰中,時間就是生命,不能在物流上出岔子?!彼麄冄杆傩薷姆桨?,開始構建矢量地圖,并提出了一套途中粗定位與局部高精度定位相結合的智能導航方案——在原有激光雷達傳感器的基礎上加入視覺信息進行引導。為此,他們晝夜奮戰,對院內每一扇門、每一個充電樁等易混淆物體打上不同標簽,采集上萬個樣本錄入系統。

  開展多機器人自適應競爭云端調度技術研究、進行云腦輔助機器人任務協同系統研制……經過多次對方案和算法的大幅度調整,“跑腿小哥”終于擁有了超級“五官”,可以像人類一樣感知周圍環境,即使任務多、周邊人頭攢動,它也能不受干擾地執行各項物流任務。

  如今,該系統實現了狹小醫療艙室內機器人自主定位、自主避障、路徑規劃、沖突解決、遠程干預等功能,可以滿足方艙醫院不同場景下的多樣化物流需求,在減輕醫院人員工作量、提高配送效率的同時,也降低了人員接觸帶來的感染風險,從而助力提升戰場救護能力。

  “陪練員”磨礪出一批批國之利器

  隨著團隊名氣越來越響,一個個事關國防和軍隊建設大局的任務紛至沓來,很多部隊多年解決不了的難題也找上門來。

  那年,某單位對某武器打擊性能進行評估。幾番研究后,他們提出摒棄以往訓練測試中使用固定靶標的做法,讓被打擊目標如敵人一樣動起來。

  如何讓靶標動起來?他們找到該團隊,希望可以為其研制一個“陪練員”——高速運動靶標,用于裝備試驗鑒定。但這么大的無人駕駛車,團隊之前還沒嘗試過。

  一邊是部隊的強烈需求,一邊是未知領域的重重困難,團隊的選擇是一往無前。他們第一時間組織得力骨干,深入戈壁灘,對關鍵參數進行現場采集。

  為了將被攻擊目標模擬得更真實,團隊需要攻克多臺重型卡車高速高精度協同控制的難題,這不僅要求車隊要以固定速度高速行駛,還要兩車之間始終保持正負誤差不超過一米的距離。任何一個失誤、任何一個疏忽都會導致試驗的全盤失敗。

  理論分析、仿真試驗、技術需求對接、車輛選型、通訊系統測試……教員譚筠帶領大家經過無數次的方案研討、技術細節對接和靶場實地測試,終于攻克了這一難題。團隊成員興奮地表示:“只需再做幾次全功能試驗,就可以穩定住技術狀態等待驗收交付了?!?/p>

  但在一次編隊試驗中,后車ABS故障燈卻突然閃起來。是偶然故障報警,還是車本身就有問題?會不會導致其他問題發生?為回答這一連串的問題,團隊成員來到酷暑難耐的戈壁灘,在驕陽炙烤下開展了不同速度、不同距離下的編隊試驗,并進行逐項分解分析,很快找到了根源所在,并隨即進行相關技術改進,確保設備萬無一失。

  去年盛夏,某裝備試驗如火如荼展開。伴隨著轟鳴聲,某武器呼嘯而出,精準命中模擬攻擊目標。

  “這套系統,管用?!北粶y裝備研制部門負責人豎起了大拇指。而這,是對這支將科研“準星”瞄向戰場的科研團隊的最高褒獎。

  事實上,這已不是團隊第一次為武器裝備鍛造“陪練員”。自2014年以來,面對部隊實戰化訓練和武器裝備試驗鑒定需求的不斷提升,他們研制了大中小不同型號的自行、拖拽等十余類移動靶目標系統。大漠戈壁、渤海之濱……天南海北的一線部隊,在“陪練員”的幫助下,磨礪了一批又一批國之利器。

  研制可單兵攜帶的“背包”機器人

  美軍在阿富汗駐軍曾使用PackBot機器人代替士兵執行任務,6000多臺投放在戰場上的PackBot中約有六分之一在執行任務中被炸毀。這意味著機器人挽救了上千名戰士的生命。

  這種在實戰化中運用的“背包”機器人吸引了團隊的目光,他們立志“也要打造我軍的單兵便攜機器人,并且比美軍更先進?!睂τ趫F隊來說,這是一個全新的課題,難度可想而知,單單就機器人該采用何種行走系統就困擾了他們好幾個月。

  “便攜式機器人需要很強的越障能力和行進能力,需要具備輪式、履帶式行駛功能?!苯虇T徐海軍介紹,傳統的地面平臺只有單一行駛功能,或者將輪、履帶簡單重復疊加在一起,但這樣往往會造成結構和功能上的大量冗余,使得“便攜”成為“不便攜”。

  就在大家一籌莫展之際,徐小軍教授在路邊看到“一個殘疾人將輪椅折疊起來放入車輛后備箱”的場景。這瞬間啟發了他:“我們可以借鑒折疊輪椅原理,將輪輞設計為幾瓣結構,然后通過驅動結構操縱其變形,不就可以實現多模態功能了嗎?”

  他立即組織大家對這一靈感進行細化、完善,并針對其結構設計、變形原理、行駛特性等展開研究。2018年,經過上百次試驗,完全自主創新可單兵攜帶的輪履腿多模態機器人功能樣機問世。也是在這一年,該機器人在第三屆“跨越險阻2018”陸上無人系統挑戰賽中嶄露頭角。賽場上,該機器人不負眾望,一經亮相便吸引了眾人眼球,未來戰場迎來“機甲戰士”指日可待。

  “機器人性能究竟如何,需要在實戰環境中檢驗。挑戰賽選擇的賽場,環境往往貼近實戰,這恰好給我們這些從實驗室里‘走’出來的產品,提供了絕佳的測試機會?!毙煨≤姳硎?。

  如今,該團隊緊盯未來戰場,研制出一批又一批身懷“十八般武藝”的無人裝備,這些裝備正在經受實戰考驗,向著未來戰場進發。

【編輯:陳文韜】
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