详解:性能先进的中国无人战车(Z)

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随着现代军事技术的发展,无人战车与无人飞机将是未来战场上一支新的生力军。这支特别的力量既能使有生力量面临的风险降到最小,又能通过丰富的信息交互使作战手段多样化,大大增强作战能力和战场指挥的应变能力。


美国联合部队司令部(JFCOM)目前正在“阿尔法计划”下探索机器人作战的可行性。计划初步设想到2005年,战场上的自主机器人将是一种标准:到2025年,自主机器人将是一种网络化和一体化的高度智能综合体而不需要人的直接参与。与此同时,已经正式列入美国国防财政预算的陆军“未来作战系统”(FCS)也把非有生作战力量作为重要的组成部分。在这一规划中。战术机器人的作用得到了突出和强化。它们既包括无人机、遥控武装侦察车等“机器人间谍”,也包括能够运载后勤物资的“机器骡马”,更有能够执行战斗任务的“机器人士兵”。FCS的机器人概念还包括全天候自动传感系统、目标定位系统等。


各国军队都在大力开发各种无人平台,那么我国这方面的情况又如何呢?带着这个问题,本刊记者来到北京亦庄经济技术开发区,采访了北京驰意无人数字感知技术有限公司总经理、高级工程师杨宏斌。


国际合作,奋起直追


驰意无人数字感知技术有限公司是一家国际化合资企业,由中国兵器工业集团北京华北光学仪器有限公司、中国兵器工业集团系统总体部、德国RoboWatch公司等多家单位共同出资组建。


从杨宏斌总经理的介绍中我们得知,根据产品特性和使用领域,目前我国将地面无人平台中的硬件分为无人车和机器人两大类。在军事、防务方面重点以无人车为主体形式出现,在工业及特种功能高度集成方面重点以机器人为主体。其中无人车又分遥控式、半自主式和全自主式三个大类。根据其在作战中的用途,主要分为指挥平台、侦察平台、突击平台、保障平台、特种平台,目前使用较多的领域有侦察战场情报信息、核生化区域探测、无人战斗和特种多功能工程(如排雷、运输、通信网络中继等)。


由于我国技术基础薄弱、研究工作起步较晚,在某些重要的基础学科,如特种传感、视觉导航等理论与技术方面与国外某些国家存在着较大的差距。


目前全球无人智能车辆平台的前三甲是美国洛克希德·马丁公司。以色列埃尔比特公司、德国RoboWatch公司。洛马公司长于平台结构体的设计,埃尔比特公司长于控制系统的设计,德国公司则长于导航技术和人工智能技术。RoboWatch公司最负盛名的便是地面无人车系统的自主导航技术。近几年有关无人平台的防务展中,该公司都是被盛邀参加的对象。他们将人工智能、GPS+INS、运动学、激光测距、雷达探测、超声探测、控制等技术进行综合应用研究,在国际上首先实现了GPS信号不可用情况下的无人平台自主导航。


中国兵器集团通过与其合作,在无人车辆的系统设计、产品集成、技术开发、基础工艺平台建设等方面都会获得快速提高,并能带动国内相关领域和产品的研发深度和研发速度,目前已经达到国际先进技术水平。


在我们对公司有了总体了解后,杨总带我们来到生产车间。走访一下驰意公司正在生产的“五兄弟”。杨总还顺便告诉我们,虽然这“五兄弟”都已经有订货,马上就将开始生产,但暂时还是外国用户购买的,因此只有外国名字,也许军迷们能够为它们起个朗朗上口的中文名。


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MOSRO,不倦的巡逻兵


生产车间里,最先进入我们视野的是一个瘦高个,长得像柱子的家伙。我们刚一靠近,它就“说话”了:“您好,欢迎来到驰意无人数字感知技术有限公司。”杨总介绍说,它是一款用于室内监控的机器人,名叫MOSRO,可以代替警卫人员在仓库、机场、停车场,以及重要场馆的VIP通道、会议室等地方执勤。为它的语音库输入更多资料后,它还能完成更加复杂的对话。


MOSRO长0.36米,宽0.48米,高1.18米,重25千克,上面安装有各种传感器。它能自动感知探测周围的墙壁、障碍物,从而在室内自由行走,最大行进速度4千米/小时,可爬13°的坡。电池充电时间为4小时,连续工作时间14-16小时。MOSRO的红外传感器能自动探测和跟踪12米内的人员,雷达传感器的作用距离为30米。发现可疑人员后,它还能自动转身,将头部的摄像机对准目标。


各种探测数据、视频图像能通过多种形式的通信网络,传输给控制站,比如无线通信网卡。杨总在一台普通的商用笔记本电脑上键入一个IP地址,就像把计算机联入普通局域网那样,启动了一台MOSRO。然后命令它分别用红外、雷达跟踪我们这几个“外来者”,整个过程非常简单。


MOSRO还可以选装气体/温度传感器、毒气检测装置等。它能在15%到+40℃的环境下正常工作。这些功能对于军队后勤部门来说,还是非常有用的,不仅能减少后勤人员的工作量,还能在一些特殊场合里完成一些危险性的检查工作,比如弹药库、燃料库。


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ASENDRO,双胞小兄弟


在MOSRO旁,蹲着两个像手提箱的机器人。它们的外形几乎一模一样,只是“腿脚”区别很大。


前后伸出四个尖角的是模块式排爆机器人(ASENDRO EOD)。它长约0.6米,宽高0.4米,两侧各有一个提手,包括电池时重45千克。这个方箱子里主要是电池、驱动系统、通信设备、控制系统。ASENDRO机器人使用直流电动机驱动系统动作,最大行驶速度可达10千米/小时。电源系统使用24V/27A蓄电池。机器人混合操作时电源工作时间可达4小时。由于电池的模块化设计,更换起来很方便,短短一分钟就可以完成。


ASENDRO EOD的行走装置,我们在伊拉克战场上的美军机器人里经常见到,它的爬坡和越障性能优良,最大爬坡度可以达到40°,可越过0.15~0.2米高的障碍物,执行爬楼梯动作。它还使用了先进的控制算法,可以执行精确慢速动作,这在排爆作业中非常重要。


该机器人采用2 400兆赫通信频率,同时具有433兆赫安全数据无线通信功能,可传输视频和数据。其控制站、操作界面和MOSRO几乎一样,也非常简洁、方便、实用。在野外无线电遥控时,有效半径可达2千米。它还可选用200米长的光导电缆(光导电缆盘,可拉长至500米),用于复杂环境的探测与灾难救援。


ASENDRO EOD的上方将安装精密的操作臂,标准长度约1.6米,最长可伸长到2.2米。操作臂顶端是立体摄像机和平行爪,用来抓取未爆炸弹等危险物。平行爪开度约10厘米,操作臂的承载能力可达到5千克。


如果说ASENDRO EOD排爆机器人是一个文静的大哥,那么ASENDROSCOUT侦察机器人,就是一个风风火火的小弟了。它的基本结构、控制站都与ASENDRO EOD一样,只是把上方的平行爪、立体摄像机,换成了宽角彩色和热成像摄像机。它最大光学变焦18倍,可以工作在7~14微米波段,镜头视角达50°×35°。这套侦察设备还具备运动识别能力。它的行走装置还可以快速更换为四个轮胎,这样更便于在野外执行任务。


ASENDRO模块式机器人在行走方式、任务载荷方面能够随意进行调整,因此有很强的环境适应性,也大大方便了后勤保障。在反恐、排爆、侦察、救灾行动中,它都能大展身手。更换不同的探测装置、工作模块、传感器,它还可以完成地雷探测与排险等任务。甚至还可以安装滑膛枪等武器装备,作为“战士”参加警戒巡逻。


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OFRO,微型坦克车


OFRO移动侦察车长1.12米,宽0.7米,高0.4米,重54千克,载重40千克。橡胶链轨式行走装置,让它看起来像一辆微型坦克。它也采用电池为能源,6小时就可以充满,可以连续工作12小时,速度可以达到7.2千米/小时。抗冲击的外壳保护它免受雨雪的侵袭,工作温度在-20℃+60℃。车上安装有超声测距传感器、红外传感器、DGPS接收器、GSM/GPRS/UMTS通信模块等设备,既能自主巡逻,也可以遥控操纵。桅杆顶部装有能360。旋转的宽视角热成像摄像机、CCD摄像机。


OFRO移动侦察车拥有多项功能,只要安装不同的任务设备即可。值得一提的是,现在公司生产的OFRO+detect型机器人上配备了性能可靠且通过认证的气体探测器,能够探测出目前所有的军事、工业用有毒气体,比如硫代氰酸、神经毒气、芥子气等,数秒钟内给出确切的分析结果。


OFRO能够广泛用于军事基地、机场、临时仓库、油库等场所,执行安防监控、化学武器探测等任务。由于它的控制软件、界面与ASENDRO基本一样。而且平台本身也是模块化的,因此在上面安装武器、排爆等设备,同样没有问题。


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CHRYSOR,无人大“莽汉”


随着上面几款机器人的演示,我们来到了生产车间的一角。这里有一辆八轮车吸引了记者的注意力。它有一个船形的底盘,中间装有一台发动机,驾驶座椅在前部。记者还没有发问,杨总就告诉我们,这是正在组装的一辆GHRYSOR无人车,是他们公司最“大”的产品,长2.92米,宽1.64米,高1.92米(巡视探头顶高),净重950千克,地面最大载重为680千克,水上最大载重为300千克。


全地形车在军事领域,已经得到越来越广泛的应用,作为大型无人车的底盘也非常适合。CHRYSOR的底部车身采用高-密度聚乙烯材料,抽真空整体制成船形,耐酸碱,耐腐蚀,适用于-40℃+50℃之间。发动机功率31马力(22.79千瓦),采用链条将动力从变速箱传递到八个车轮,结构尺寸很小。通过静液传动泵和马达控制变速箱,它能实现差速转向和原地转向。CHRYSOR公路最大行驶速度达45千米/小时,水中达4千米/小x时,最大爬坡度大于37°,最大抗侧翻角大于40°,可越过0.4米高的垂直障碍、1米宽的壕沟。油箱容积可达48升,在一般路面上可以持续行进工作12小时。


作为无人车,最关键的还是它的脑、耳、眼,否则就无法自主或遥控行驶。CHRYSOR的车身中部有一台高性能的车载人工智能电脑。负责处理全部数据,最终设计行车路线并调整车速,发出控制执行指令。其运算处理速度相当于几台高性能的商用电脑。


“耳朵”是指它先进的无线通信系统。它可使用WLAN无线局域网技术,或者基于GSM、GPRS、CDMA等公用移动通信网的无线通信技术。杨总和两名工作人员带了一台笔记本电脑。控制一辆CHRYSOR来到车间外,开始为我们演示。笔记本屏幕上,地图、行驶路线,以及众多摄像机传回的图像都显示在一起,让操作员对无人车的状况一目了然。制定路线,下达指令后。CHRYSOR就开始“自由”行动了。GPS和惯导装置安装在车身中部,用来确定车的行进状态和位置,保证车辆按照预定的路线行驶,防止偏离行驶路线。


但仅仅依靠GPS和惯导设备,还不能应付复杂的外部环境。遍布车身的各种传感器就是CHRYSOR的“眼睛”。车体头部扁平的喇叭口内是激光雷达,专门视察前方路况。一旦发现路面障碍物,无人车就会自动绕开。杨总介绍说,刚开始在厂区内试验时,很多工人常常被这辆比轿车还大、还威风的家伙吓一跳。但是大家很快发现,这家伙虽然对高坡、台阶如履平地,但其实并非“莽汉”,根本不会撞到人,现在连女工都不躲避它了。车身周围按照一定角度还安装了10部摄像头,能将周围状况尽收眼里。图像数据传回笔记本后,能自动拼接为一幅连贯的全景图像,显示在屏幕上。


CHRYSOR在车体前部左侧,还保留了一个座椅和简单的驾驶设备。杨总介绍说,在这种大型无人车上,必要的人工驾驶功能还是必须保留的,不仅能在受损等特殊情况下备用,还能在出发、回收时减少制定路线的工作量。


CHRYSOR后部的货舱可以安装各种任务载荷,比如现在车上安装的就是一套光电侦察系统。它有一个升降支撑臂(最高可升到2.5米),顶部安装了高清晰摄像机、热像仪,可360°旋转,实时提供周围环境的高清晰图像。它还能安装烟雾探测仪、声响探测仪、震动探测仪、运动物体探测仪等多种侦察仪器。由于地面最大载重可达680千克,因此更换任务模块后,CHRYSOR还可以作为营救车、核生化侦察车、自主运输车、通信中继车或攻击武器等使用。甚至可以在货舱里搭载几辆小兄弟,比如前面介绍的ASENDRO,或者OFRO,到达目的地后卸下,组成机器人战场任务小分队。


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无人装备,科学发展


杨总介绍完这几款产品后,又跟我们聊起了他们对无人车的展望。现在世界各国、各军都在大力发展无人机、无人车装备,无人的战场已经不再只是理想。但是在大家纷纷开发各种型号的局面下,如何抓住技术关键。如何形成配套成熟的产品,如何开发和占领市场,就显得非常关键了。


虽然和国外相比,我国在某些高技术研究、基础技术领域还有差距,但在工业化生产、系统集成等方面,又具备一定的优势。中国兵器工业集团正是利用这一点,大胆地与国外合作,快速提高了自己的技术水平。从MOSRO到CHRYSOR,四种大小不一的模块化无人车,既有比较统一的核心控制系统,减少了生产使用难度,又能组合成十几种型号。它们这一完整的配套系列,能完成从前线战场侦察、运输、救援、作战、扫雷,到后勤保障、基地警戒、反恐排爆,等等各种任务,涵盖了大多数军事、准军事领域。与单一地开发一两种型号相比,这显然具备更高的效费比。通过组建合资公司,华北光学仪器有限公司还顺利地打开了产品市场,通过出口积累资金和生产经验,一旦国内市场有需求,就能迅速提供成熟产品,快速提高我国、我军的无人化装备水平。


在杨总介绍时,记者注意到车间里的一块黑板上写满了名字,“侦察兵”、“敢探号”、“睿利”、“睿奇”、“探险神兵”、“奥福”……“这是不是你们给这几款无人车起的名字?”记者好奇地问。“对,我们的职工正在集思广益呢。也许你们的读者朋友愿意帮帮我们的忙?”“嗯,是应该起个好听的中文名字,不然等到我们国内装备这些聪明的小家伙时。还‘摸索’、‘奥弗洛’地叫,确实别扭。”“不错,我们这些国防工业者,也和你们的读者一样,希望我们的国防日益强大。我们也会为此加倍努力!”


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