科研准星瞄向战场 打造“十八般武艺”的无人装备-中新网

浏览次数: 作者:admin 来源:未知 日期:2021-10-30
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科研准星瞄向战场

打造身怀“十八般武艺”的无人装备

方娇 本报记者 张强

方舱医院里的机器人、评估武器打击性能的快速移动靶标、完全自主创新的可单兵携带机器人……国防科技大学智能科学学院“无人作战系统”科技创新团队,紧盯未来战场,让一批又一批身怀“十八般武艺”的无人装备从实验室向着未来战场进发。

奇痒无比的脸、肿得只能睁开一条缝的眼睛……即使出现这么严重的过敏症状,国防科技大学智能科学学院“无人作战系统”科技创新团队成员彭宇哲,仍然坚守在厂房中,与其他成员一起,连续几天插卡扣、布线、缠胶带……像高速旋转的陀螺一样忙碌着。5个人在短短的5天内,硬是将一堆车轱辘、车架等零件“变身”为3辆无人驾驶靶车,在规定时间内完成了车辆测试并交付。

“急部队所急,谋打赢所需,这是我们团队的一贯作风。”彭宇哲说道。多年来,该团队瞄准无人作战领域前沿技术聚力攻关,先后承担了一大批国家和军队重点科研项目,获得军队和省部级科技成果一等奖2项、二等奖4项、三等奖6项,以地面无人系统自主驾驶技术为代表的多项技术处于国内领先水平,为我军新质战斗力提升打下了科技基础。

“跑腿小哥”提升战场救护能力

去年,一场传染病与战场创伤救治实兵实装演训在江苏昆山悄然打响。

野外搭建的方舱医院内,一台台不同型号的机器人不疾不慢地穿梭在狭窄医疗舱室内。它们能熟练地拐弯、侧身,以避开障碍物,在药房和病区之间配送药物、医用器械等物品,甚至回收医疗垃圾、运送轻症病人,充当着医务人员的“跑腿小哥”,受到演训官兵的一致好评。这些新晋“跑腿小哥”,正是该团队研制的院内病员/诊疗物资协同调度系统中的一员。

去年4月,该团队研究员吴涛接到某单位针对智能化快速部署医院帐舱结合展开场景以及传染病模式下院内无人化物流需求的通知,他立即组织团队成员展开集智攻关。

半年后,大家带着大、中、小三型无人转运机器人,信心满满前往昆山与各单位展开联调。

“你们这机器人定位都不准,还怎么执行任务。”平台预演后,需求方的话似一盆冷水迎头浇向他们。原来,这些机器人一开始采用的是激光雷达定位方案,但由于联调环境内医院场景单一、空间狭窄且人员不定时聚集,机器人走着走着就“迷糊”了,“愣”在原地难辨方向。

团队成员认为:“在节奏更快、烈度更强的实战中,时间就是生命,不能在物流上出岔子。”他们迅速修改方案,开始构建矢量地图,并提出了一套途中粗定位与局部高精度定位相结合的智能导航方案??在原有激光雷达传感器的基础上加入视觉信息进行引导。为此,他们昼夜奋战,对院内每一扇门、每一个充电桩等易混淆物体打上不同标签,采集上万个样本录入系统。

开展多机器人自适应竞争云端调度技术研究、进行云脑辅助机器人任务协同系统研制……经过多次对方案和算法的大幅度调整,“跑腿小哥”终于拥有了超级“五官”,可以像人类一样感知周围环境,即使任务多、周边人头攒动,它也能不受干扰地执行各项物流任务。

如今,该系统实现了狭小医疗舱室内机器人自主定位、自主避障、路径规划、冲突解决、远程干预等功能,可以满足方舱医院不同场景下的多样化物流需求,在减轻医院人员工作量、提高配送效率的同时,也降低了人员接触带来的感染风险,从而助力提升战场救护能力。

“陪练员”磨砺出一批批国之利器

随着团队名气越来越响,一个个事关国防和军队建设大局的任务纷至沓来,很多部队多年解决不了的难题也找上门来。

那年,某单位对某武器打击性能进行评估。几番研究后,他们提出摒弃以往训练测试中使用固定靶标的做法,让被打击目标如敌人一样动起来。

如何让靶标动起来?他们找到该团队,希望可以为其研制一个“陪练员”??高速运动靶标,用于装备试验鉴定。但这么大的无人驾驶车,团队之前还没尝试过。

一边是部队的强烈需求,一边是未知领域的重重困难,团队的选择是一往无前。他们第一时间组织得力骨干,深入戈壁滩,对关键参数进行现场采集。

为了将被攻击目标模拟得更真实,团队需要攻克多台重型卡车高速高精度协同控制的难题,这不仅要求车队要以固定速度高速行驶,还要两车之间始终保持正负误差不超过一米的距离。任何一个失误、任何一个疏忽都会导致试验的全盘失败。

理论分析、仿真试验、技术需求对接、车辆选型、通讯系统测试……教员谭筠带领大家经过无数次的方案研讨、技术细节对接和靶场实地测试,终于攻克了这一难题。团队成员兴奋地表示:“只需再做几次全功能试验,就可以稳定住技术状态等待验收交付了。”

但在一次编队试验中,后车ABS故障灯却突然闪起来。是偶然故障报警,还是车本身就有问题?会不会导致其他问题发生?为回答这一连串的问题,团队成员来到酷暑难耐的戈壁滩,在骄阳炙烤下开展了不同速度、不同距离下的编队试验,并进行逐项分解分析,很快找到了根源所在,并随即进行相关技术改进,确保设备万无一失。

去年盛夏,某装备试验如火如荼展开。伴随着轰鸣声,某武器呼啸而出,精准命中模拟攻击目标。

“这套系统,管用。”被测装备研制部门负责人竖起了大拇指。而这,是对这支将科研“准星”瞄向战场的科研团队的最高褒奖。

事实上,这已不是团队第一次为武器装备锻造“陪练员”。自2014年以来,面对部队实战化训练和武器装备试验鉴定需求的不断提升,他们研制了大中小不同型号的自行、拖拽等十余类移动靶目标系统。大漠戈壁、渤海之滨……天南海北的一线部队,在“陪练员”的帮助下,磨砺了一批又一批国之利器。

研制可单兵携带的“背包”机器人

美军在阿富汗驻军曾使用PackBot机器人代替士兵执行任务,6000多台投放在战场上的PackBot中约有六分之一在执行任务中被炸毁。这意味着机器人挽救了上千名战士的生命。

这种在实战化中运用的“背包”机器人吸引了团队的目光,他们立志“也要打造我军的单兵便携机器人,并且比美军更先进。”对于团队来说,这是一个全新的课题,难度可想而知,单单就机器人该采用何种行走系统就困扰了他们好几个月。

“便携式机器人需要很强的越障能力和行进能力,需要具备轮式、履带式行驶功能。”教员徐海军介绍,传统的地面平台只有单一行驶功能,或者将轮、履带简单重复叠加在一起,但这样往往会造成结构和功能上的大量冗余,使得“便携”成为“不便携”。

就在大家一筹莫展之际,徐小军教授在路边看到“一个残疾人将轮椅折叠起来放入车辆后备箱”的场景。这瞬间启发了他:“我们可以借鉴折叠轮椅原理,将轮辋设计为几瓣结构,然后通过驱动结构操纵其变形,不就可以实现多模态功能了吗?”

他立即组织大家对这一灵感进行细化、完善,并针对其结构设计、变形原理、行驶特性等展开研究。2018年,经过上百次试验,完全自主创新可单兵携带的轮履腿多模态机器人功能样机问世。也是在这一年,该机器人在第三届“跨越险阻2018”陆上无人系统挑战赛中崭露头角。赛场上,该机器人不负众望,一经亮相便吸引了众人眼球,未来战场迎来“机甲战士”指日可待。

“机器人性能究竟如何,需要在实战环境中检验。挑战赛选择的赛场,环境往往贴近实战,这恰好给我们这些从实验室里‘走’出来的产品,提供了绝佳的测试机会。”徐小军表示。

如今,该团队紧盯未来战场,研制出一批又一批身怀“十八般武艺”的无人装备,这些装备正在经受实战考验,向着未来战场进发。

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