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,，我國機器人產業(yè)已經(jīng)初步建立起了從機器人應用基礎研究到產業(yè)化的研發(fā)體系,，在工業(yè)與服務機器人產業(yè)化、特種機器人技術攻關,、機器人前沿技術儲備等層面,，都取得了長足進步。據(jù)中國機器人產業(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,，機器人在軍用領域也得到了較多的應用,。下面我們帶您走近七款國產軍用機器人。

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

履帶式底盤,，可旋轉遙控槍塔，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)機械旋轉臂，這無疑進一步提高了它的通過能力,，能夠適應更多的道路情況,。

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)設計的機器人,，典型的應用場景應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?？梢允切》株牭南蠕h隊員,，也可以承擔不易到達的環(huán)境中的偵察員,，為戰(zhàn)斗任務同時提供信息保障和打擊能力,。

這樣的設計安排明顯體現(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)術運用提供更多的選擇。

機器人的技術資料顯示,，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”)的國產機器“大狗”讓人耳目一新,。

機器“大狗”學名是“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,，可承擔運輸,、偵察或打擊任務。另外,，在道路設施被破壞較嚴重的災害現(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,。

國產足式機器人在技術方面也取得了突破性進展：一是仿生結構。國產“大狗”是真正依據(jù)動物原理來制造的,，這需要“功能結構一體化”技術,。兵器無人中心調研了大量的動物：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。這是足式機器人的關鍵技術,。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，國內四足機器人還存在步態(tài)單一,、速度較慢,、地形適應性差、缺乏自主導航等問題,。國內四足機器人,，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)。主攝像機的俯仰轉動角度在正負90°之間,，水平轉動角度則是從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)任務已不在話下。

5,、排爆機器人“靈蜥”

廣州軍區(qū)某兵種訓練基地的野外訓練場內，技術人員正在向官兵演示排爆機器人“靈蜥”作業(yè),。該部結合自身教學需求，與駐地企業(yè)合作,，利用企業(yè)先進的技術助教助學，開拓官兵的視野，提高教學質量,，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)役驅逐艦正在進行水下探傷檢修任務的情景與以往不同,，該支隊長期擔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，既延誤了訓練時機,，又嚴重影響到艦船執(zhí)行應急任務的能力,。2007年，海軍艦艇水下檢測修理技術中心正式成立,，擔負起了艦艇水下觀察,、檢測、修理技術研究與應用的職能,。

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容,。

水下檢測同時也是水下修理質量控制的主要手段,。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的系列設備,，奔赴青島某軍港執(zhí)行遼寧艦首次水下勘驗任務。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、重點部位技術測量,、海底門封堵和通海閥現(xiàn)場更換等任務,。

據(jù)軍港一位負責人介紹，此次任務為科學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,，也為保證航母編隊順利執(zhí)行首次跨海區(qū)長時間航行訓練提供了科學依據(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,。

記者還從中心負責人酈智斌主任那里得知，該型可在復雜水文條件下使用的水下探傷儀,，還能被推廣應用到石油鉆井平臺檢查,、船體檢測、鋼質碼頭檢修等領域,，將產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,，結合了機械電子,、控制、生物,、傳感,、信息融合、材料等技術的外骨骼技術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原理研制而成的?！惫ぷ魅藛T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：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。轉身一瞧,，只見身后的一個傳導盒中,，拖曳著連接金屬下肢的密密匝匝的導線。

原來秘密在這里,，這些導線連接著腰部,、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,、轉彎等不同動作時，相應的人體肌肉會做出不同的反應,，連接在導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)場應用：未來能扛很多活

想象一下,，在地震救災現(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，這樣的救災隊伍可以高出正常人好幾倍的效率在狹小的空間內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,，外骨骼機器人技術在許多領域有著很好的應用前景 ：在民用領域 ，外骨骼機器人可以廣泛應用于登山,、旅游 ,、消防、救災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運動等,，具有很好的發(fā)展前景,。但其中最受大家關注的還是它在軍事領域的應用。