中國新型水下機器人曝光：為遼寧艦探傷無需進塢

圖片說明：官媒首曝遼寧艦海上右滿舵小半徑急轉(zhuǎn)彎猛照

編者按：國際上有輿論認為，機器人是“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，國際機器人聯(lián)合會最新報告顯示，中國在2013年已成為全球最大的工業(yè)機器人消費市場。預(yù)計到2017年，中國工業(yè)機器人的使用量將達42.8萬臺。

經(jīng)過近30年的發(fā)展，我國機器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初步建立起了從機器人應(yīng)用基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)化的研發(fā)體系，在工業(yè)與服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)化、特種機器人技術(shù)攻關(guān)、機器人前沿技術(shù)儲備等層面，都取得了長足進步。據(jù)中國機器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟統(tǒng)計，2013年我國工業(yè)機器人銷量近3.7萬余臺，同比增長41%，一舉超越日本成為全球最大的機器人市場；2014年，我國機器人銷量再創(chuàng)新高，達5.7萬臺。

伴隨著軍隊走入信息戰(zhàn)爭的時代，機器人在軍用領(lǐng)域也得到了較多的應(yīng)用。下面我們帶您走近七款國產(chǎn)軍用機器人。

1、首款定型的作戰(zhàn)機器人：適應(yīng)多種環(huán)境的小型作戰(zhàn)平臺

履帶式底盤，可旋轉(zhuǎn)遙控槍塔，兩個用于探測和感知環(huán)境的攝像頭……

作為中國首款定型的作戰(zhàn)機器人，它從外觀上看，就像是個小坦克，但有一個很明顯的改變：它采用了雙節(jié)雙履帶式的移動方式。和我們常見的坦克式單節(jié)雙履帶相比，它在履帶的前段增加了一節(jié)機械旋轉(zhuǎn)臂，這無疑進一步提高了它的通過能力，能夠適應(yīng)更多的道路情況。

雙節(jié)履帶底盤之上，是一個顯得很小巧的槍塔，體積不大，重心也很低，根據(jù)研制人員的介紹，這是一個通用型的槍塔，可以搭載的載荷以輕型沖鋒槍為主，以及其他近戰(zhàn)武器，比如手槍。看得出來，這是一款為城市或小范圍山地作戰(zhàn)設(shè)計的機器人，典型的應(yīng)用場景應(yīng)是伴隨步兵或其他地面力量共同前進，在人員無法到達的狹小空間，在有毒、有爆炸物等的危險環(huán)境中完成作戰(zhàn)任務(wù)。可以是小分隊的先鋒隊員，也可以承擔(dān)不易到達的環(huán)境中的偵察員，為戰(zhàn)斗任務(wù)同時提供信息保障和打擊能力。

這樣的設(shè)計安排明顯體現(xiàn)出小型化的特色。雙節(jié)式履帶顯然是在總長度有限的情況下為提高適應(yīng)能力作出的選擇，車輛的底盤長度越長，越能提供行駛的穩(wěn)定性能、以及更大的載荷，但這樣體積也上去了。機器人的全重是36千克，這是一個單兵可以背著走的重量——這將為機器人的戰(zhàn)術(shù)運用提供更多的選擇。

機器人的技術(shù)資料顯示，平臺的最大移動速度不低于1.8米/秒，這大約是成年人快步行走的速度。不過從現(xiàn)場演示的情況看，在平整、沒有障礙的路面條件下，機器人的真實表現(xiàn)要超出這個水平，人想跟上它已經(jīng)需要快步小跑了。配合機器人的環(huán)境感知能力，這樣的速度可以讓它跟隨步兵分隊共同巡邏，成為戰(zhàn)斗小組的一員。

據(jù)研制人員介紹，這款機器人具備防水能力，路面上的小水溝不會對其通過性能造成什么影響。

一個攜行雙肩包，背包上伸出了幾根天線，還引出了一根電纜連接了一臺大平板，這就是作戰(zhàn)機器人的通信操控平臺。

平板的體積不算小，差不多相當于一個13英寸的顯示屏，而且還挺厚。為了綜合平衡顯示效果與續(xù)航能力，使用了一塊精度看上去有點粗糙的低分辨率產(chǎn)品。它采用的也是觸摸屏，整體感覺和10寸不到的iPad有點類似。

2、國產(chǎn)機器“大狗”：擁有五種行走步態(tài)

世界軍工強國對無人作戰(zhàn)平臺和機器人的研究可謂明爭暗斗，美國、日本、韓國等國家都相繼爆出研制四足機器人的消息，其中以美國波士頓公司研制的“大狗”最為有名。我國也已經(jīng)啟動了足式機器人的研究計劃，研究進展似乎比想象中更快一些，成果也很豐富。兵器地面無人平臺研發(fā)中心(以下簡稱“兵器無人中心”)的國產(chǎn)機器“大狗”讓人耳目一新。

機器“大狗”學(xué)名是“山地四足仿生移動平臺”，主要功能是：用于山地及丘陵地區(qū)的物資背負、馱運和安防，可承擔(dān)運輸、偵察或打擊任務(wù)。另外，在道路設(shè)施被破壞較嚴重的災(zāi)害現(xiàn)場也可發(fā)揮作用。

外觀上，兵器無人中心的兩只機器“大狗”與美國、韓國曝光的同類機器人相似。體積比普通的獵犬稍大一些，四條金屬“腿”支撐著一個瘦長的“軀干”，“軀干”上面掛滿了各種包袱，仿佛一只馱運物資的動物。

“我們已經(jīng)為他設(shè)計了五種行走的步態(tài)，這是其中的一種，叫對角小跑，是模仿真正的狗小跑的動作，還有遛蹄、跨步等其他的動作行為”兵器無人中心的技術(shù)人員介紹說。

目前，這只“大狗”已經(jīng)能夠在戶外自然路面上自由行走，包括雪地、草地、斜坡等。

國產(chǎn)足式機器人在技術(shù)方面也取得了突破性進展：一是仿生結(jié)構(gòu)。國產(chǎn)“大狗”是真正依據(jù)動物原理來制造的，這需要“功能結(jié)構(gòu)一體化”技術(shù)。兵器無人中心調(diào)研了大量的動物：馬、騾子、狗、藏羚羊等等，最終參考了國際發(fā)展的思路，選擇了“大狗”。

二是行走控制技術(shù)。這是足式機器人的關(guān)鍵技術(shù)。早期機器人，腿只要跟隨指令，到一定時間放到一定位置就可以了，而新一代機器人是要分析落地時腿與地面的力反饋的情況，遇到障礙時要能保持穩(wěn)定。要能做到推它一下它會退兩步然后自動調(diào)整，這樣才能真正“翻山越嶺”。

3、小型輪－步式無人平臺：越障能力出色

目前，國內(nèi)四足機器人的研究還處于起步階段，在工程性、可靠性方面存在較多問題，包括液壓系統(tǒng)泄漏、動力系統(tǒng)不穩(wěn)定、發(fā)動機噪音大、工藝線路雜亂等。與國外相比，國內(nèi)四足機器人還存在步態(tài)單一、速度較慢、地形適應(yīng)性差、缺乏自主導(dǎo)航等問題。國內(nèi)四足機器人，要真正實現(xiàn)與國際接軌，還有很長一段路要走。

4、彈藥銷毀機器人：草原深處的安全衛(wèi)士

在我國唯一的輕武器試驗鑒定國家靶場——中國白城兵器實驗中心里，就有著這樣一個特殊的崗位，兵器試驗的炮彈不經(jīng)他裝配、發(fā)射，更不經(jīng)他找回，卻需要經(jīng)由他之手走向一枚炮彈的終點，這就是“未爆彈丸銷毀”。

這種彈藥銷毀作業(yè)車，更常被稱作“彈藥銷毀機器人”，主要元件包括作業(yè)車主體、控制臺、電動收攬裝置和輔助裝置(各種工具、功能作業(yè)包、各類手爪、無線傳輸模塊、三角支架等)。該機器人主要采用遙控方式實現(xiàn)載車地面移動，實現(xiàn)各項預(yù)定功能。通過無線或有線方式遙控載車完成引爆藥的放置、未爆彈銷毀等作業(yè)，通過無線圖像傳輸系統(tǒng)將載車的攝像頭捕獲的現(xiàn)場視頻圖像傳送到操作臺顯示分系統(tǒng)，供指揮員參考，并以此為依據(jù)對彈藥銷毀作業(yè)進行實時監(jiān)控和修正，確保銷毀作業(yè)百分百成功。可以說，彈藥銷毀機器人的出現(xiàn)，除了大大增加爆破作業(yè)安全系數(shù)之外，也使得未爆彈丸銷毀由人工走上了機械化的道路。

彈藥銷毀機器人的越野能力較強。彈藥銷毀機器人最大越溝寬度達到60厘米、最大爬坡坡度也有30°，在科爾沁草原相對平緩的地形地貌環(huán)境下，基本滿足所有場地的銷毀作業(yè)。主攝像機的俯仰轉(zhuǎn)動角度在正負90°之間，水平轉(zhuǎn)動角度則是從0°到320°之間，幾乎可以做到無視界死角。其機械爪在展開狀態(tài)下可攜帶10千克的引爆藥，基本滿足任何單次銷毀作業(yè)的用藥量。該機器人分為無線操作和有線操作兩種方式，無線操作最遠距離達到500米，有線操作則有200米，相對以往的人工爆破作業(yè)，危險系數(shù)大的作業(yè)任務(wù)已不在話下。

5、排爆機器人“靈蜥”

廣州軍區(qū)某兵種訓(xùn)練基地的野外訓(xùn)練場內(nèi)，技術(shù)人員正在向官兵演示排爆機器人“靈蜥”作業(yè)。該部結(jié)合自身教學(xué)需求，與駐地企業(yè)合作，利用企業(yè)先進的技術(shù)助教助學(xué)，開拓官兵的視野，提高教學(xué)質(zhì)量，增強部隊戰(zhàn)斗力。

6、水下探傷機器人：為遼寧艦頒發(fā)“健康證”

海軍某型現(xiàn)役驅(qū)逐艦正在進行水下探傷檢修任務(wù)的情景與以往不同，該支隊長期擔(dān)任水下檢測手的潛水員開心“換崗”，主角變成了一個以新型超聲波探傷機器人為主的水下探傷儀。這次，身著干爽作訓(xùn)服的老王，與岸上操控手一起坐在甲板上，指點新拍檔——水下機器人干活兒。

長期以來，艦艇水下部位船體鋼板和儀器設(shè)備的現(xiàn)場檢測、修理，讓海軍基層艦艇部隊檢修部門費盡腦筋。由于缺少可用儀器而無法進行水下現(xiàn)場勘驗和檢查，艦艇往往要等進塢或上排后才能檢修，既延誤了訓(xùn)練時機，又嚴重影響到艦船執(zhí)行應(yīng)急任務(wù)的能力。2007年，海軍艦艇水下檢測修理技術(shù)中心正式成立，擔(dān)負起了艦艇水下觀察、檢測、修理技術(shù)研究與應(yīng)用的職能。

歷經(jīng)30年不懈努力探索，一群致力艦船水下科技闖關(guān)的科技精英，終于讓藍圖變成現(xiàn)實，人民海軍由此成功開啟國內(nèi)機器人水下探傷新時代。

艦船水下狀態(tài)檢測與評估是水下?lián)屝藓蛯崿F(xiàn)船體水下部位視情維修的前提，其主要包括目視檢測、水下探傷、測厚、陰極保護電位測量等內(nèi)容。

水下檢測同時也是水下修理質(zhì)量控制的主要手段。水下超聲波探傷，是最重要的水下無損檢測方法之一。

在潛水人力安排不及時，或需要執(zhí)行易致潛水員半失重、氮麻醉等特定復(fù)雜水域水下檢修等問題面前，基層部隊又遇尷尬。直到由海軍裝備科研機構(gòu)自主研發(fā)的這套新型科研成果成功問世，才幫助他們走出困境。

一同走出困境的，還有中國首艘航母遼寧艦。

當時，交付海軍滿一年的母艦艦體及其輔助艦船裝備保障狀態(tài)備受關(guān)注。那年冬天，張工和中心其他4名戰(zhàn)友，奉命組成航母水下檢修科研工作超強戰(zhàn)隊，攜帶包含水下機器人在內(nèi)的系列設(shè)備，奔赴青島某軍港執(zhí)行遼寧艦首次水下勘驗任務(wù)。其間，他們采用水下機器人配合潛水員的聯(lián)合作業(yè)方式，成功實施了水下船體地毯式勘察、重點部位技術(shù)測量、海底門封堵和通海閥現(xiàn)場更換等任務(wù)。

據(jù)軍港一位負責(zé)人介紹，此次任務(wù)為科學(xué)評判水下部位整體狀態(tài)、提高航母編隊裝備保障能力打下了堅實基礎(chǔ)，也為保證航母編隊順利執(zhí)行首次跨海區(qū)長時間航行訓(xùn)練提供了科學(xué)依據(jù)。

后來，當遼寧艦首次開赴南海執(zhí)行系列海上聯(lián)合試驗演練時，中心人笑了，是欣慰，是激動，也是忐忑不安之后的放松。正是他們頒發(fā)了“航母健康出行證”，中國海軍那偉岸的超級鐵甲才可雄姿勃發(fā)地直劍南疆。

記者還從中心負責(zé)人酈智斌主任那里得知，該型可在復(fù)雜水文條件下使用的水下探傷儀，還能被推廣應(yīng)用到石油鉆井平臺檢查、船體檢測、鋼質(zhì)碼頭檢修等領(lǐng)域，將產(chǎn)生更大的軍民融合式社會經(jīng)濟效益。

而中心像這樣的水下?lián)屝蘩鳎€有很多很多——

歷時3年研制成功的新型水下激光切割裝置，可有效解決艦船執(zhí)行任務(wù)過程中的水下切割破障難題，改變了此前我國尚無水下激光切割軍事應(yīng)用的現(xiàn)狀。

7、外骨骼系統(tǒng)：“鋼鐵俠”正向你走來

未來戰(zhàn)場需要你跑得更快、判斷更準、力量更大、下手更狠……有沒有捷徑呢？外骨骼機器人系統(tǒng)便是解決方案之一。古代士兵的盔甲就是最早的外骨骼，如今，結(jié)合了機械電子、控制、生物、傳感、信息融合、材料等技術(shù)的外骨骼技術(shù)得到前所未有的快速發(fā)展。

走進南京軍區(qū)南京總醫(yī)院博士后工作站，他們研制的外骨骼機器人系統(tǒng)——“機器戰(zhàn)甲”——威力巨大。

裝備體驗：現(xiàn)實版“鋼鐵戰(zhàn)士”

兩條銀色的金屬下肢托舉著一套環(huán)形護腰，緊接著在下肢的膝關(guān)節(jié)和腳掌處安裝著兩副護膝和踏板……在實驗室里，記者好奇地穿戴上這套奇特裝具，鏡子里的自己儼然科幻電影里的鋼鐵戰(zhàn)士。

“我們這套單兵負重輔助系統(tǒng)是根據(jù)昆蟲外骨骼的仿生學(xué)原理研制而成的。”工作人員告訴記者，未來戰(zhàn)場上，士兵的攜行裝具越來越多、越來越重，可人體的體能和負重能力卻是有限的。研發(fā)這套輔助單兵負重的外骨骼系統(tǒng)，能使人體骨骼的承重減少50%以上，讓普通士兵成為大力士。

為了讓記者體驗從“不堪重負”到“舉重若輕”的神奇轉(zhuǎn)變，工作人員連搬帶推地將一個幾十千克的軍需物資箱放到記者面前。他對記者下達任務(wù)：運用單兵負重輔助系統(tǒng)背上軍需物資箱，跨越“彈坑”，并將其運送到前方20米的戰(zhàn)壕。

看見他徒手搬運箱子累得臉紅脖子粗的情景，記者心里咯噔了一下：“這系統(tǒng)能管用嗎？”沒想到，當工作人員將箱子安放到系統(tǒng)的托架上時，記者覺得挺輕松，好像只是背了個普通的雙肩包。

面對“彈坑”，記者再度忐忑起來：堅硬的金屬下肢會柔順聽話嗎？記者慢慢抬腿，金屬外骨骼被快速牽動，傳出輕微的“咔咔”聲。轉(zhuǎn)身一瞧，只見身后的一個傳導(dǎo)盒中，拖曳著連接金屬下肢的密密匝匝的導(dǎo)線。

原來秘密在這里，這些導(dǎo)線連接著腰部、膝蓋和小腿等部位的傳感器，能探測人體肌肉活動，這些密布的傳感器無時無刻不在探測人體肌肉活動。人在走路、跑步、站立、轉(zhuǎn)彎等不同動作時，相應(yīng)的人體肌肉會做出不同的反應(yīng)，連接在導(dǎo)線后的電腦就會通過傳感器傳來的不同信號，分析人體肌肉微小的變化，來‘揣摩’穿戴者的動作，而后及時地做出相應(yīng)的動作，并借助電機提供的能量，使機械和人融為一體，從而實現(xiàn)非凡的彈跳力。

一步邁出去，效果果真如此，依靠它記者順利翻越了“彈坑”。工作人員告訴記者，未來這套系統(tǒng)如果經(jīng)過進一步技術(shù)升級，士兵即使運輸大型機具、超標重武器彈藥等也能像平時行走一樣靈活自如。如果再將其與數(shù)字化單兵系統(tǒng)進行深度融合，完全可以使普通士兵變身為高機動、超靈活、全信息、強火力的“鋼鐵俠”。

戰(zhàn)場應(yīng)用：未來能扛很多活

想象一下，在地震救災(zāi)現(xiàn)場，一個人就能舉起 100千克甚至 180 千克的石塊、混凝土板塊，而且 24 小時連續(xù)工作也不會感到疲勞，這樣的救災(zāi)隊伍可以高出正常人好幾倍的效率在狹小的空間內(nèi)清除廢墟或者清除道路上的障礙物，這將是怎樣的工作效率！在戰(zhàn)場上，一支行軍時速 20 千米，能夠在夜間精確定位，負載100 千克以上各種信息化裝備的外骨骼機器人部隊投入戰(zhàn)斗，而對手是傳統(tǒng)意義上的步兵，這將會獲得怎樣的戰(zhàn)場優(yōu)勢。這些設(shè)想曾一度在美國的科幻大片中上演，也一步步地由科幻走進現(xiàn)實。

其實，外骨骼機器人技術(shù)在許多領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用前景 ：在民用領(lǐng)域 ，外骨骼機器人可以廣泛應(yīng)用于登山、旅游 、消防、救災(zāi)等需要背負沉重的物資、裝備而車輛又無法使用的情況；在醫(yī)療領(lǐng)域 ，外骨骼機器人可以用于輔助殘疾人、老年人及下肢肌無力患者行走 ，也可以幫助他們進行強迫性康復(fù)運動等，具有很好的發(fā)展前景。但其中最受大家關(guān)注的還是它在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用。