科研準(zhǔn)星瞄向戰(zhàn)場(chǎng)

打造身懷“十八般武藝”的無人裝備

方嬌 本報(bào)記者 張強(qiáng)

方艙醫(yī)院里的機(jī)器人、評(píng)估武器打擊性能的快速移動(dòng)靶標(biāo)、完全自主創(chuàng)新的可單兵攜帶機(jī)器人……國防科技大學(xué)智能科學(xué)學(xué)院“無人作戰(zhàn)系統(tǒng)”科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，緊盯未來戰(zhàn)場(chǎng)，讓一批又一批身懷“十八般武藝”的無人裝備從實(shí)驗(yàn)室向著未來戰(zhàn)場(chǎng)進(jìn)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(yán)重的過敏癥狀，國防科技大學(xué)智能科學(xué)學(xué)院“無人作戰(zhàn)系統(tǒng)”科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成員彭宇哲，仍然堅(jiān)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(gè)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(shí)間內(nèi)完成了車輛測(cè)試并交付。

“急部隊(duì)所急，謀打贏所需，這是我們團(tuán)隊(duì)的一貫作風(fēng)?！迸碛钫苷f道。多年來，該團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)無人作戰(zhàn)領(lǐng)域前沿技術(shù)聚力攻關(guān)，先后承擔(dān)了一大批國家和軍隊(duì)重點(diǎn)科研項(xiàng)目，獲得軍隊(duì)和省部級(jí)科技成果一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、二等獎(jiǎng)4項(xiàng)、三等獎(jiǎng)6項(xiàng)，以地面無人系統(tǒng)自主駕駛技術(shù)為代表的多項(xiàng)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(chǎng)救護(hù)能力

去年，一場(chǎng)傳染病與戰(zhàn)場(chǎng)創(chuàng)傷救治實(shí)兵實(shí)裝演訓(xùn)在江蘇昆山悄然打響。

野外搭建的方艙醫(yī)院內(nèi)，一臺(tái)臺(tái)不同型號(hào)的機(jī)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(yùn)送輕癥病人，充當(dāng)著醫(yī)務(wù)人員的“跑腿小哥”，受到演訓(xùn)官兵的一致好評(píng)。這些新晉“跑腿小哥”，正是該團(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)研究員吳濤接到某單位針對(duì)智能化快速部署醫(yī)院帳艙結(jié)合展開場(chǎng)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(tuán)隊(duì)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(yùn)機(jī)器人，信心滿滿前往昆山與各單位展開聯(lián)調(diào)。

“你們這機(jī)器人定位都不準(zhǔn)，還怎么執(zhí)行任務(wù)?！逼脚_(tái)預(yù)演后，需求方的話似一盆冷水迎頭澆向他們。原來，這些機(jī)器人一開始采用的是激光雷達(dá)定位方案，但由于聯(lián)調(diào)環(huán)境內(nèi)醫(yī)院場(chǎng)景單一、空間狹窄且人員不定時(shí)聚集，機(jī)器人走著走著就“迷糊”了，“愣”在原地難辨方向。

團(tuán)隊(duì)成員認(rèn)為：“在節(jié)奏更快、烈度更強(qiáng)的實(shí)戰(zhàn)中，時(shí)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(dǎo)航方案——在原有激光雷達(dá)傳感器的基礎(chǔ)上加入視覺信息進(jìn)行引導(dǎo)。為此，他們晝夜奮戰(zhàn)，對(duì)院內(nèi)每一扇門、每一個(gè)充電樁等易混淆物體打上不同標(biāo)簽，采集上萬個(gè)樣本錄入系統(tǒng)。

開展多機(jī)器人自適應(yīng)競(jìng)爭云端調(diào)度技術(shù)研究、進(jìn)行云腦輔助機(jī)器人任務(wù)協(xié)同系統(tǒng)研制……經(jīng)過多次對(duì)方案和算法的大幅度調(diào)整，“跑腿小哥”終于擁有了超級(jí)“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(dòng)，它也能不受干擾地執(zhí)行各項(xiàng)物流任務(wù)。

如今，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了狹小醫(yī)療艙室內(nèi)機(jī)器人自主定位、自主避障、路徑規(guī)劃、沖突解決、遠(yuǎn)程干預(yù)等功能，可以滿足方艙醫(yī)院不同場(chǎng)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(shí)，也降低了人員接觸帶來的感染風(fēng)險(xiǎn)，從而助力提升戰(zhàn)場(chǎng)救護(hù)能力。

“陪練員”磨礪出一批批國之利器

隨著團(tuán)隊(duì)名氣越來越響，一個(gè)個(gè)事關(guān)國防和軍隊(duì)建設(shè)大局的任務(wù)紛至沓來，很多部隊(duì)多年解決不了的難題也找上門來。

那年，某單位對(duì)某武器打擊性能進(jìn)行評(píng)估。幾番研究后，他們提出摒棄以往訓(xùn)練測(cè)試中使用固定靶標(biāo)的做法，讓被打擊目標(biāo)如敵人一樣動(dòng)起來。

如何讓靶標(biāo)動(dòng)起來？他們找到該團(tuán)隊(duì)，希望可以為其研制一個(gè)“陪練員”——高速運(yùn)動(dòng)靶標(biāo)，用于裝備試驗(yàn)鑒定。但這么大的無人駕駛車，團(tuán)隊(duì)之前還沒嘗試過。

一邊是部隊(duì)的強(qiáng)烈需求，一邊是未知領(lǐng)域的重重困難，團(tuán)隊(duì)的選擇是一往無前。他們第一時(shí)間組織得力骨干，深入戈壁灘，對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采集。

為了將被攻擊目標(biāo)模擬得更真實(shí)，團(tuán)隊(duì)需要攻克多臺(tái)重型卡車高速高精度協(xié)同控制的難題，這不僅要求車隊(duì)要以固定速度高速行駛，還要兩車之間始終保持正負(fù)誤差不超過一米的距離。任何一個(gè)失誤、任何一個(gè)疏忽都會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)的全盤失敗。

理論分析、仿真試驗(yàn)、技術(shù)需求對(duì)接、車輛選型、通訊系統(tǒng)測(cè)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(xì)節(jié)對(duì)接和靶場(chǎng)實(shí)地測(cè)試，終于攻克了這一難題。團(tuán)隊(duì)成員興奮地表示：“只需再做幾次全功能試驗(yàn)，就可以穩(wěn)定住技術(shù)狀態(tài)等待驗(yàn)收交付了?！?/p>

但在一次編隊(duì)試驗(yàn)中，后車ABS故障燈卻突然閃起來。是偶然故障報(bào)警，還是車本身就有問題？會(huì)不會(huì)導(dǎo)致其他問題發(fā)生？為回答這一連串的問題，團(tuán)隊(duì)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(duì)試驗(yàn)，并進(jìn)行逐項(xiàng)分解分析，很快找到了根源所在，并隨即進(jìn)行相關(guān)技術(shù)改進(jìn)，確保設(shè)備萬無一失。

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

“這套系統(tǒng)，管用?！北粶y(cè)裝備研制部門負(fù)責(zé)人豎起了大拇指。而這，是對(duì)這支將科研“準(zhǔn)星”瞄向戰(zhàn)場(chǎng)的科研團(tuán)隊(duì)的最高褒獎(jiǎng)。

事實(shí)上，這已不是團(tuán)隊(duì)第一次為武器裝備鍛造“陪練員”。自2014年以來，面對(duì)部隊(duì)實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練和武器裝備試驗(yàn)鑒定需求的不斷提升，他們研制了大中小不同型號(hào)的自行、拖拽等十余類移動(dòng)靶目標(biāo)系統(tǒng)。大漠戈壁、渤海之濱……天南海北的一線部隊(duì)，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(jī)器人

美軍在阿富汗駐軍曾使用PackBot機(jī)器人代替士兵執(zhí)行任務(wù)，6000多臺(tái)投放在戰(zhàn)場(chǎng)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(jī)器人挽救了上千名戰(zhàn)士的生命。

這種在實(shí)戰(zhàn)化中運(yùn)用的“背包”機(jī)器人吸引了團(tuán)隊(duì)的目光，他們立志“也要打造我軍的單兵便攜機(jī)器人，并且比美軍更先進(jìn)。”對(duì)于團(tuán)隊(duì)來說，這是一個(gè)全新的課題，難度可想而知，單單就機(jī)器人該采用何種行走系統(tǒng)就困擾了他們好幾個(gè)月。

“便攜式機(jī)器人需要很強(qiáng)的越障能力和行進(jìn)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(tái)只有單一行駛功能，或者將輪、履帶簡單重復(fù)疊加在一起，但這樣往往會(huì)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(gè)殘疾人將輪椅折疊起來放入車輛后備箱”的場(chǎng)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(jì)為幾瓣結(jié)構(gòu)，然后通過驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)操縱其變形，不就可以實(shí)現(xiàn)多模態(tài)功能了嗎？”

他立即組織大家對(duì)這一靈感進(jìn)行細(xì)化、完善，并針對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、變形原理、行駛特性等展開研究。2018年，經(jīng)過上百次試驗(yàn)，完全自主創(chuàng)新可單兵攜帶的輪履腿多模態(tài)機(jī)器人功能樣機(jī)問世。也是在這一年，該機(jī)器人在第三屆“跨越險(xiǎn)阻2018”陸上無人系統(tǒng)挑戰(zhàn)賽中嶄露頭角。賽場(chǎng)上，該機(jī)器人不負(fù)眾望，一經(jīng)亮相便吸引了眾人眼球，未來戰(zhàn)場(chǎng)迎來“機(jī)甲戰(zhàn)士”指日可待。

“機(jī)器人性能究竟如何，需要在實(shí)戰(zhàn)環(huán)境中檢驗(yàn)。挑戰(zhàn)賽選擇的賽場(chǎng)，環(huán)境往往貼近實(shí)戰(zhàn)，這恰好給我們這些從實(shí)驗(yàn)室里‘走’出來的產(chǎn)品，提供了絕佳的測(cè)試機(jī)會(huì)?！毙煨≤姳硎?。

如今，該團(tuán)隊(duì)緊盯未來戰(zhàn)場(chǎng)，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(shí)戰(zhàn)考驗(yàn)，向著未來戰(zhàn)場(chǎng)進(jìn)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