专家解析中外那些从地面到深空无人英雄图

2019-06-08 12:37:28 来源: 郴州信息港

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“无人平台就是人不在平台的一套系统。按照使用场景的不同,可分为海上、地面、空中以及深空探测无人平台,频繁出现于中的月球车和火星车属于深空探测无人平台。”苏波告诉,海上无人平台一般称为水下无人航行器,其研制早出现于20世纪60年代,主要用于沉船打捞、深海勘测以及水下电缆铺设和维修等民用领域。在2003年的“伊拉克自由”战争中,美国曾启用“海神之子”无人潜航器对伊拉克乌姆盖斯尔港的水雷进行探测和清除。

“空中无人平台就是我们常说的无人飞行器,这也是各国重点研究的领域,美国研制的‘全球鹰’堪称典型代表。在阿富汗战争中,全球鹰无人机执行了50多次作战任务,提供了15000多张敌军目标情报,为打击塔利班武装分子立下了汗马功劳。”苏波说。

所谓地面无人平台就是在地面上行驶的能执行特定任务的机器人。中国北方车辆研究所无人平台项目负责人江磊介绍,1986年4月26日,切尔诺贝利核电站发生猛烈爆炸,数吨灼热的核燃料从一个房间流到另一个房间,它们吞噬混凝土,融化钢管。苏联为了清理核泄漏环境下的放射性物质,研制了可在危险环境下作业的机器人,安全迅速地解决了核污染扩散问题。

—— 应 用 ——

适于多种领域可带动新技术发展

无人平台究竟是如何工作的呢?谈到这个话题,苏波举了一个地面无人平台在阿富汗战争中应用的例子。当时由于塔利班残余武装比较分散,且利用山洞进行隐蔽、藏身。为此,美军使用了大量的PackBot小型机器人进行探测。在到达山洞附近时,美军取出随身携带的PackBot,借助手持式遥控器操纵机器人进入疑似恐怖分子藏身的山洞。PackBot通过搭载的红外摄像头对山洞的黑暗环境进行扫描,并将获取的图像信息通过无线电台回传给手持终端,美军便能根据手持终端查看山洞内的情形,确定是否有可疑人员存在。这样既准确搜索到恐怖分子,又避免了己方人员的伤亡。

除了在危险场景侦察中大显身手,无人平台还能广泛应用于科学探测、危险物检测排除和危险环境下的救护等领域。此外,无人平台技术的发展需要机械、电子、信息和控制等多学科支撑。因此无人平台还将带动光电、信息、雷达等新技术产业的发展。“目前国内大部分研究单位使用的环境探测设备都从国外进口,不仅费用高且购买的时间长。”在江磊看来,通过无人平台的研制,可使相关领域与国际发展水平接轨,形成自主知识产权的光电、信息等产品,带动上、下游产业的发展。

—— 发 展 ——

从地面到深空须更安全自主

随着我国航空航天事业的发展,无人平台从地面转向深空发展。在星球探测过程中,星球车作为重要的移动平台,将搭载仪器设备通过各种复杂障碍对陌生星球进行巡视探测。“星球车不仅为星球探测设备提供搭载平台,而且也将按照地面提供的控制指令进行一系列科学考察;还将为地面平台提供图像、试验数据等科学考察数据。”苏波说。

提及中国北方车辆研究所始于8年前的月球车项目,江磊感触颇深。“和地面无人平台相比,我们对深空探测环境的了解有限,这需要平台设计考虑更多、地面试验更充分。”由于距离遥远,深空探测操控具有一定延迟,因此需要平台具有很强的安全性和自主性。比如通过一定角度的坡道时,主控系统应能根据当前状态确定平台是否具有行驶稳定性,并判断平台面临的障碍是否可以通过,会对行驶造成怎样的影响等。

“在月球车研制过程中,我们着重开展月球车行走系统的研究。通过应用车辆领域的平衡悬架等技术,用两年左右的时间成功研制具有23个自由度的月球车行走系统。该系统具有展开、收拢的功能,可进行轮步式行走,在减少运输体积、克服障碍方面优势独到。”江磊告诉,由于月球土壤的一些性能与地球土壤不同,因此月球车在月面行驶时明显有别于地面行驶,研发团队通过建立土槽实验室等试验环境对月球车的月面行驶进行了大量实验,并借助仿真软件等对月球车的轮壤作用进行计算模拟,以确保月球车在上月球之前得到的试验数据真实可靠。

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