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帖子主题:国产军用机器人揭秘 路上战斗水下探伤

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国产军用机器人揭秘 路上战斗水下探伤

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编者按:国际上有舆论认为,机器人是“制造业皇冠顶端的明珠”,国际机器人联合会最新报告显示,中国在2013年已成为全球最大的工业机器人消费市场。预计到2017年,中国工业机器人的使用量将达42.8万台。

经过近30年的发展,我国机器人产业已经初步建立起了从机器人应用基础研究到产业化的研发体系,在工业与服务机器人产业化、特种机器人技术攻关、机器人前沿技术储备等层面,都取得了长足进步。据中国机器人产业联盟统计,2013年我国工业机器人销量近3.7万余台,同比增长41%,一举超越日本成为全球最大的机器人市场;2014年,我国机器人销量再创新高,达5.7万台。

伴随着军队走入信息战争的时代,机器人在军用领域也得到了较多的应用。下面我们带您走近七款国产军用机器人。

1.国产机器“大狗”:拥有五种行走步态

世界军工强国对无人作战平台和机器人的研究可谓明争暗斗,美国、日本、韩国等国家都相继爆出研制四足机器人的消息,其中以美国波士顿公司研制的“大狗”最为有名。我国也已经启动了足式机器人的研究计划,研究进展似乎比想象中更快一些,成果也很丰富。兵器地面无人平台研发中心(以下简称“兵器无人中心”)的国产机器“大狗”让人耳目一新。

机器“大狗”学名是“山地四足仿生移动平台”,主要功能是:用于山地及丘陵地区的物资背负、驮运和安防,可承担运输、侦察或打击任务。另外,在道路设施被破坏较严重的灾害现场也可发挥作用。

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外观上,兵器无人中心的两只机器“大狗”与美国、韩国曝光的同类机器人相似。体积比普通的猎犬稍大一些,四条金属“腿”支撑着一个瘦长的“躯干”,“躯干”上面挂满了各种包袱,仿佛一只驮运物资的动物。

“我们已经为他设计了五种行走的步态,这是其中的一种,叫对角小跑,是模仿真正的狗小跑的动作,还有遛蹄、跨步等其他的动作行为”兵器无人中心的技术人员介绍说。

目前,这只“大狗”已经能够在户外自然路面上自由行走,包括雪地、草地、斜坡等。

国产足式机器人在技术方面也取得了突破性进展:一是仿生结构。国产“大狗”是真正依据动物原理来制造的,这需要“功能结构一体化”技术。兵器无人中心调研了大量的动物:马、骡子、狗、藏羚羊等等,最终参考了国际发展的思路,选择了“大狗”。

二是行走控制技术。这是足式机器人的关键技术。早期机器人,腿只要跟随指令,到一定时间放到一定位置就可以了,而新一代机器人是要分析落地时腿与地面的力反馈的情况,遇到障碍时要能保持稳定。要能做到推它一下它会退两步然后自动调整,这样才能真正“翻山越岭”。图为“大狗”运输伤员的想象图(张鹏彭况)

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2.首款定型的作战机器人:适应多种环境的小型作战平台

履带式底盘,可旋转遥控枪塔,两个用于探测和感知环境的摄像头……

作为中国首款定型的作战机器人,它从外观上看,就像是个小坦克,但有一个很明显的改变:它采用了双节双履带式的移动方式。和我们常见的坦克式单节双履带相比,它在履带的前段增加了一节机械旋转臂,这无疑进一步提高了它的通过能力,能够适应更多的道路情况。

双节履带底盘之上,是一个显得很小巧的枪塔,体积不大,重心也很低,根据研制人员的介绍,这是一个通用型的枪塔,可以搭载的载荷以轻型冲锋枪为主,以及其他近战武器,比如手枪。看得出来,这是一款为城市或小范围山地作战设计的机器人,典型的应用场景应是伴随步兵或其他地面力量共同前进,在人员无法到达的狭小空间,在有毒、有爆炸物等的危险环境中完成作战任务。可以是小分队的先锋队员,也可以承担不易到达的环境中的侦察员,为战斗任务同时提供信息保障和打击能力。

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这样的设计安排明显体现出小型化的特色。双节式履带显然是在总长度有限的情况下为提高适应能力作出的选择,车辆的底盘长度越长,越能提供行驶的稳定性能、以及更大的载荷,但这样体积也上去了。机器人的全重是36千克,这是一个单兵可以背着走的重量——这将为机器人的战术运用提供更多的选择。

机器人的技术资料显示,平台的最大移动速度不低于1.8米/秒,这大约是成年人快步行走的速度。不过从现场演示的情况看,在平整、没有障碍的路面条件下,机器人的真实表现要超出这个水平,人想跟上它已经需要快步小跑了。配合机器人的环境感知能力,这样的速度可以让它跟随步兵分队共同巡逻,成为战斗小组的一员。

图为作战机器人演示攀爬障碍的能力。

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据研制人员介绍,这款机器人具备防水能力,路面上的小水沟不会对其通过性能造成什么影响。

一个携行双肩包,背包上伸出了几根天线,还引出了一根电缆连接了一台大平板,这就是作战机器人的通信操控平台。

平板的体积不算小,差不多相当于一个13英寸的显示屏,而且还挺厚。为了综合平衡显示效果与续航能力,使用了一块精度看上去有点粗糙的低分辨率产品。它采用的也是触摸屏,整体感觉和10寸不到的iPad有点类似。(环球军事彭况)

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3、小型轮-步式无人平台:越障能力出色

目前,国内四足机器人的研究还处于起步阶段,在工程性、可靠性方面存在较多问题,包括液压系统泄漏、动力系统不稳定、发动机噪音大、工艺线路杂乱等。与国外相比,国内四足机器人还存在步态单一、速度较慢、地形适应性差、缺乏自主导航等问题。国内四足机器人,要真正实现与国际接轨,还有很长一段路要走。

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4.水下探伤机器人:为辽宁舰颁发“健康证”海军某型现役驱逐舰正在进行水下探伤检修任务的情景与以往不同,该支队长期担任水下检测手的潜水员开心“换岗”,主角变成了一个以新型超声波探伤机器人为主的水下探伤仪。这次,身着干爽作训服的老王,与岸上操控手一起坐在甲板上,指点新拍档——水下机器人干活儿。

长期以来,舰艇水下部位船体钢板和仪器设备的现场检测、修理,让海军基层舰艇部队检修部门费尽脑筋。由于缺少可用仪器而无法进行水下现场勘验和检查,舰艇往往要等进坞或上排后才能检修,既延误了训练时机,又严重影响到舰船执行应急任务的能力。2007年,海军舰艇水下检测修理技术中心正式成立,担负起了舰艇水下观察、检测、修理技术研究与应用的职能。

历经30年不懈努力探索,一群致力舰船水下科技闯关的科技精英,终于让蓝图变成现实,人民海军由此成功开启国内机器人水下探伤新时代。

舰船水下状态检测与评估是水下抢修和实现船体水下部位视情维修的前提,其主要包括目视检测、水下探伤、测厚、阴极保护电位测量等内容。

水下检测同时也是水下修理质量控制的主要手段。水下超声波探伤,是最重要的水下无损检测方法之一。

在潜水人力安排不及时,或需要执行易致潜水员半失重、氮麻醉等特定复杂水域水下检修等问题面前,基层部队又遇尴尬。直到由海军装备科研机构自主研发的这套新型科研成果成功问世,才帮助他们走出困境。

图为水下探伤机器人。

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一同走出困境的,还有中国首艘航母辽宁舰。

当时,交付海军满一年的母舰舰体及其辅助舰船装备保障状态备受关注。那年冬天,张工和中心其他4名战友,奉命组成航母水下检修科研工作超强战队,携带包含水下机器人在内的系列设备,奔赴青岛某军港执行辽宁舰首次水下勘验任务。其间,他们采用水下机器人配合潜水员的联合作业方式,成功实施了水下船体地毯式勘察、重点部位技术测量、海底门封堵和通海阀现场更换等任务。

据军港一位负责人介绍,此次任务为科学评判水下部位整体状态、提高航母编队装备保障能力打下了坚实基础,也为保证航母编队顺利执行首次跨海区长时间航行训练提供了科学依据。

后来,当辽宁舰首次开赴南海执行系列海上联合试验演练时,中心人笑了,是欣慰,是激动,也是忐忑不安之后的放松。正是他们颁发了“航母健康出行证”,中国海军那伟岸的超级铁甲才可雄姿勃发地直剑南疆。

记者还从中心负责人郦智斌主任那里得知,该型可在复杂水文条件下使用的水下探伤仪,还能被推广应用到石油钻井平台检查、船体检测、钢质码头检修等领域,将产生更大的军民融合式社会经济效益。

而中心像这样的水下抢修利器,还有很多很多——

历时3年研制成功的新型水下激光切割装置,可有效解决舰船执行任务过程中的水下切割破障难题,改变了此前我国尚无水下激光切割军事应用的现状。

图为多波束成像声呐显示屏。(周怀平 侯大志 陆文强,以上组图由海军某研究所提供)

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5.弹药销毁机器人:草原深处的安全卫士

在我国唯一的轻武器试验鉴定国家靶场——中国白城兵器实验中心里,就有着这样一个特殊的岗位,兵器试验的炮弹不经他装配、发射,更不经他找回,却需要经由他之手走向一枚炮弹的终点,这就是“未爆弹丸销毁”。

这种弹药销毁作业车,更常被称作“弹药销毁机器人”,主要元件包括作业车主体、控制台、电动收揽装置和辅助装置(各种工具、功能作业包、各类手爪、无线传输模块、三角支架等)。该机器人主要采用遥控方式实现载车地面移动,实现各项预定功能。通过无线或有线方式遥控载车完成引爆药的放置、未爆弹销毁等作业,通过无线图像传输系统将载车的摄像头捕获的现场视频图像传送到操作台显示分系统,供指挥员参考,并以此为依据对弹药销毁作业进行实时监控和修正,确保销毁作业百分百成功。可以说,弹药销毁机器人的出现,除了大大增加爆破作业安全系数之外,也使得未爆弹丸销毁由人工走上了机械化的道路。

弹药销毁机器人的越野能力较强。弹药销毁机器人最大越沟宽度达到60厘米、最大爬坡坡度也有30°,在科尔沁草原相对平缓的地形地貌环境下,基本满足所有场地的销毁作业。主摄像机的俯仰转动角度在正负90°之间,水平转动角度则是从0°到320°之间,几乎可以做到无视界死角。其机械爪在展开状态下可携带10千克的引爆药,基本满足任何单次销毁作业的用药量。该机器人分为无线操作和有线操作两种方式,无线操作最远距离达到500米,有线操作则有200米,相对以往的人工爆破作业,危险系数大的作业任务已不在话下。(桂明多口述汤智超整理)

6.排爆机器人“灵蜥”

广州军区某兵种训练基地的野外训练场内,技术人员正在向官兵演示排爆机器人“灵蜥”作业。该部结合自身教学需求,与驻地企业合作,利用企业先进的技术助教助学,开拓官兵的视野,提高教学质量,增强部队战斗力。(於晨)

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7、外骨骼系统:“钢铁侠”正向你走来

未来战场需要你跑得更快、判断更准、力量更大、下手更狠……有没有捷径呢?外骨骼机器人系统便是解决方案之一。古代士兵的盔甲就是最早的外骨骼,如今,结合了机械电子、控制、生物、传感、信息融合、材料等技术的外骨骼技术得到前所未有的快速发展。

走进南京军区南京总医院博士后工作站,他们研制的外骨骼机器人系统——“机器战甲”——威力巨大。

装备体验:现实版“钢铁战士”

两条银色的金属下肢托举着一套环形护腰,紧接着在下肢的膝关节和脚掌处安装着两副护膝和踏板……在实验室里,记者好奇地穿戴上这套奇特装具,镜子里的自己俨然科幻电影里的钢铁战士。

“我们这套单兵负重辅助系统是根据昆虫外骨骼的仿生学原理研制而成的。”工作人员告诉记者,未来战场上,士兵的携行装具越来越多、越来越重,可人体的体能和负重能力却是有限的。研发这套辅助单兵负重的外骨骼系统,能使人体骨骼的承重减少50%以上,让普通士兵成为大力士。

为了让记者体验从“不堪重负”到“举重若轻”的神奇转变,工作人员连搬带推地将一个几十千克的军需物资箱放到记者面前。他对记者下达任务:运用单兵负重辅助系统背上军需物资箱,跨越“弹坑”,并将其运送到前方20米的战壕。

看见他徒手搬运箱子累得脸红脖子粗的情景,记者心里咯噔了一下:“这系统能管用吗?”没想到,当工作人员将箱子安放到系统的托架上时,记者觉得挺轻松,好像只是背了个普通的双肩包。

面对“弹坑”,记者再度忐忑起来:坚硬的金属下肢会柔顺听话吗?记者慢慢抬腿,金属外骨骼被快速牵动,传出轻微的“咔咔”声。转身一瞧,只见身后的一个传导盒中,拖曳着连接金属下肢的密密匝匝的导线。

原来秘密在这里,这些导线连接着腰部、膝盖和小腿等部位的传感器,能探测人体肌肉活动,这些密布的传感器无时无刻不在探测人体肌肉活动。

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人在走路、跑步、站立、转弯等不同动作时,相应的人体肌肉会做出不同的反应,连接在导线后的电脑就会通过传感器传来的不同信号,分析人体肌肉微小的变化,来‘揣摩’穿戴者的动作,而后及时地做出相应的动作,并借助电机提供的能量,使机械和人融为一体,从而实现非凡的弹跳力。

一步迈出去,效果果真如此,依靠它记者顺利翻越了“弹坑”。工作人员告诉记者,未来这套系统如果经过进一步技术升级,士兵即使运输大型机具、超标重武器弹药等也能像平时行走一样灵活自如。如果再将其与数字化单兵系统进行深度融合,完全可以使普通士兵变身为高机动、超灵活、全信息、强火力的“钢铁侠”。

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资料图:美军研制的军用四足机器人↑

战场应用:未来能扛很多活

想象一下,在地震救灾现场,一个人就能举起100千克甚至180千克的石块、混凝土板块,而且24小时连续工作也不会感到疲劳,这样的救灾队伍可以高出正常人好几倍的效率在狭小的空间内清除废墟或者清除道路上的障碍物,这将是怎样的工作效率!在战场上,一支行军时速20千米,能够在夜间精确定位,负载100千克以上各种信息化装备的外骨骼机器人部队投入战斗,而对手是传统意义上的步兵,这将会获得怎样的战场优势。这些设想曾一度在美国的科幻大片中上演,也一步步地由科幻走进现实。

其实,外骨骼机器人技术在许多领域有着很好的应用前景:在民用领域,外骨骼机器人可以广泛应用于登山、旅游、消防、救灾等需要背负沉重的物资、装备而车辆又无法使用的情况;在医疗领域,外骨骼机器人可以用于辅助残疾人、老年人及下肢肌无力患者行走,也可以帮助他们进行强迫性康复运动等,具有很好的发展前景。但其中最受大家关注的还是它在军事领域的应用。

(邱原 朱达)

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      我不主动找谁说话;我不主动约谁;我不善于表达;我没能力顾及到每个人的感
      2015/7/10 11:18:43

      网友回复

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      这贴又重了

      2015/7/10 16:02:35

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