科研準星瞄向戰(zhàn)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(yī)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(chuàng)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(zhàn)系統(tǒng)”科技創(chuàng)新團隊，緊盯未來戰(zhàn)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(zhàn)場進發(fā)。

奇癢無比的臉、腫得只能睜開一條縫的眼睛……即使出現(xiàn)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(zhàn)系統(tǒng)”科技創(chuàng)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(xù)幾天插卡扣、布線、纏膠帶……像高速旋轉(zhuǎn)的陀螺一樣忙碌著。5個人在短短的5天內(nèi)，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(guī)定時間內(nèi)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(zhàn)領(lǐng)域前沿技術(shù)聚力攻關(guān)，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(tǒng)自主駕駛技術(shù)為代表的多項技術(shù)處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，為我軍新質(zhì)戰(zhàn)斗力提升打下了科技基礎(chǔ)。

“跑腿小哥”提升戰(zhàn)場救護能力

去年，一場傳染病與戰(zhàn)場創(chuàng)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(yī)院內(nèi)，一臺臺不同型號的機器人不疾不慢地穿梭在狹窄醫(yī)療艙室內(nèi)。它們能熟練地拐彎、側(cè)身，以避開障礙物，在藥房和病區(qū)之間配送藥物、醫(yī)用器械等物品，甚至回收醫(yī)療垃圾、運送輕癥病人，充當著醫(yī)務(wù)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(nèi)病員/診療物資協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)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(yī)院帳艙結(jié)合展開場景以及傳染病模式下院內(nèi)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(guān)。

半年后，大家?guī)е?、中、小三型無人轉(zhuǎn)運機器人，信心滿滿前往昆山與各單位展開聯(lián)調(diào)。

“你們這機器人定位都不準，還怎么執(zhí)行任務(wù)?！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(lián)調(diào)環(huán)境內(nèi)醫(yī)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(jié)奏更快、烈度更強的實戰(zhàn)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(gòu)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(jié)合的智能導航方案——在原有激光雷達傳感器的基礎(chǔ)上加入視覺信息進行引導。為此，他們晝夜奮戰(zhàn)，對院內(nèi)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(tǒng)。

開展多機器人自適應(yīng)競爭云端調(diào)度技術(shù)研究、進行云腦輔助機器人任務(wù)協(xié)同系統(tǒng)研制……經(jīng)過多次對方案和算法的大幅度調(diào)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(huán)境，即使任務(wù)多、周邊人頭攢動，它也能不受干擾地執(zhí)行各項物流任務(wù)。

如今，該系統(tǒng)實現(xiàn)了狹小醫(yī)療艙室內(nèi)機器人自主定位、自主避障、路徑規(guī)劃、沖突解決、遠程干預等功能，可以滿足方艙醫(yī)院不同場景下的多樣化物流需求，在減輕醫(yī)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(zhàn)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(guān)國防和軍隊建設(shè)大局的任務(wù)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(lǐng)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(guān)鍵參數(shù)進行現(xiàn)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(xié)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(shù)需求對接、車輛選型、通訊系統(tǒng)測試……教員譚筠帶領(lǐng)大家經(jīng)過無數(shù)次的方案研討、技術(shù)細節(jié)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(wěn)定住技術(shù)狀態(tài)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(fā)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(guān)技術(shù)改進，確保設(shè)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(tǒng)，管用。”被測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(zhàn)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(zhàn)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(tǒng)。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(zhí)行任務(wù)，6000多臺投放在戰(zhàn)場上的PackBot中約有六分之一在執(zhí)行任務(wù)中被炸毀。這意味著機器人挽救了上千名戰(zhàn)士的生命。

這種在實戰(zhàn)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(tǒng)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(tǒng)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(jié)構(gòu)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(fā)了他：“我們可以借鑒折疊輪椅原理，將輪輞設(shè)計為幾瓣結(jié)構(gòu)，然后通過驅(qū)動結(jié)構(gòu)操縱其變形，不就可以實現(xiàn)多模態(tài)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(jié)構(gòu)設(shè)計、變形原理、行駛特性等展開研究。2018年，經(jīng)過上百次試驗，完全自主創(chuàng)新可單兵攜帶的輪履腿多模態(tài)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(tǒng)挑戰(zhàn)賽中嶄露頭角。賽場上，該機器人不負眾望，一經(jīng)亮相便吸引了眾人眼球，未來戰(zhàn)場迎來“機甲戰(zhàn)士”指日可待。

“機器人性能究竟如何，需要在實戰(zhàn)環(huán)境中檢驗。挑戰(zhàn)賽選擇的賽場，環(huán)境往往貼近實戰(zhàn)，這恰好給我們這些從實驗室里‘走’出來的產(chǎn)品，提供了絕佳的測試機會。”徐小軍表示。

如今，該團隊緊盯未來戰(zhàn)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(jīng)受實戰(zhàn)考驗，向著未來戰(zhàn)場進發(fā)。

關(guān)鍵詞： 無人作戰(zhàn) 物流需求 方艙 十八般武藝 故障燈