99坦克的履带、战列舰的隔舱、神舟飞船的外壳、登月车的电路,这些设计做出来的机器人,就问你怕不怕?
机器人从来不止活在电影中,而是21世纪真真正正值得研究和展望的领域。军用机器人早已经在世界各国展开研究,无人机、无人战车等等将会成为未来战场的主要力量。俄罗斯就曾在叙利亚使用无人战车掩护地面部队进攻恐怖分子。夺回大片失地。虽然军事方面还在起步中,但日常中的机器人却是越来越多,机器人技术在国际上也越发得到重视,但中国的机器人制造水平,在国际上的地位尚不明朗。而最近,机器人格斗风潮终于吹向中国,使中国机器人走向国际舞台。▲《铁甲雄心》机器人格斗比赛
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一台110kg重的机器人和几吨重的坦克相比或许技术含量有限,但如果一台机器人集航天飞船、坦克、登月车技术于一体,那就非常值得了。《铁甲雄心》这档节目,军武菌上周就有提到过,虽然是一档综艺节目,但实质上是中国首次举办的全球性机器人格斗比赛,也算是中国造机技术在世界面前的首次亮相。第一期节目中已经出现了中国大学生打败世界冠军的“奇迹”,第二期又出现了一支实力更强大的大学生队伍——哈工大战队。哈工大的机械制造技术是国内顶级的,是为数不多可以为军事国防领域提供技术的高校之一。在举世瞩目的“神舟”号系列飞船研制过程中,哈工大攻克了KM6、返回舱焊接变形矫形技术、三轴仿真实验转台等多项技术难关,在国防领域也多有贡献,或许是历史渊源,这个学校的学生造出的机器人浑身上下都是浓浓的“哈工大风格”。哈工大参赛机器人名叫“深海巨鲨”,据参赛成员李蕴洲介绍,这台机器人采用了99式坦克的履带结构设计、“神舟”号的外壳材料、“玉兔”号登月车的电路和哈工大的机械制造技术组成,听起来也是有点厉害。总体来看,主体理念还是来源于99式坦克,从外形到内在,是以这款坦克的理念为骨架,“神舟”号的外壳材料做强化盔甲,“玉兔”号登月车的电路系统做心脏。
先从99式坦克说起。这一系列坦克自建国50周年阅兵式亮相起,问世已近20年,非常经典,号称“中国籍最强陆战之王”,是中国主战坦克技术的代表。而哈工大机器人在驱动设计上正是借鉴了这款坦克的设计理念,并根据机器人格斗的条件加以改造。就陆地格斗来说,坦克可以称之为陆战之王。以坦克为原型并加以改造的机器人,战斗力也必定不差。从设计上分析,用履带代替轮子是一种十分巧妙、聪明的做法。履带本身对地面环境适应性好,足以克服机关重重的格斗场地;而“深海巨鲨”采用的是并联式磁性履带,对钢制场地具有吸附能力,满足机器人双面行走和减震的需求。
同时,将履带悬挂系统优化,采用小型扭杆悬挂,提高机身减震性能,减小机器人对抗中对机身内部结构的冲击;履带驱动轮采用克里斯蒂悬挂的驱动轮设计,履带部分受损断开的情况下依靠驱动轮独立驱动仍然能保证机器人的行动能力,在此基础上,强化内外履带之间的连接,保证行驶的稳定性。▲克里斯蒂悬挂,
坦克履带断了可以跑的更快
此外在装甲上,“深海巨鲨”采用了类似于我国682复合装甲结构的钢/聚氨酯玻璃钢/钢的装甲模式,并取得了良好的效果。火力,机动,防护这三点上,更侧重于机动和防护。
除了借鉴坦克设计理念,这款机器人还借鉴了主力舰设计中的水密舱以实现防火和需要重点保护的隔断的设计,另外战列舰设计中的主装甲带理论也在这辆车上有显著的体现,并且可以根据作战任务不同,采用不同的防御方案对车辆进行防御。
▲战舰的水密隔舱设计,可以让机器人更抗打
第二个亮点是“神舟”号飞船同款外壳。必发官网一88必发娱乐在外壳上,哈工大战队采用了部分航天复合材料,主要有航天硬铝合金与强韧性钛合金材料,配合蜂窝结构设计,降低机器人整机质量的同时也加强了机器人结构强度。在承受机器人格斗产生的冲击过程中,这些复合材料通过内部结构形变吸能,保护机器人内部的脆弱结构不被破坏。
另一个重点就是能源中枢设计——“玉兔”号登月车电路。作为一个兼职“网红”的登月车,“玉兔”号的“休眠”和彻底沉睡一度让全体中国人揪着心。而这种“休眠”模式和它的电路电路设计直接相关。为了适应月球表面巨大的昼夜温差,使“玉兔”号在温度零下180℃的黑夜来临时能够存活下来,其内部设计了非常复杂的电路结构,不仅要耐压、耐流,还要对重要零件做好可靠的防护。或许是为了确保内部系统万无一失,哈工大战队选择了“玉兔”号作为借鉴。▲玉兔号登月车
在能源供应上,“深海巨鲨”采用的是锂离子聚合物电池,它的优点就是重量轻、容量大、放电能力强,电池组瞬时能释放200安培的电流,为大功率行驶电机和武器电机提供了足够的能量。在关键的电机驱动设计中,驱动器的元件、芯片选用的是航天级的,除了耐压、耐流能力强,它比一般的工业级器件有更高的可靠性,比如机械强度和可工作的温度范围(工业级-40~85摄氏度,航天级-55~150摄氏度),当然价格高出了近十倍。
机器人的格斗过程激烈而难以预测,机器人整体受到的冲击、震动,与登月车在整个发射、着陆过程中受到的冲击、震动相当,不仅要保护内部系统不被破坏,还要保证遥控器与机器人通信的弱电信号不受机器人内部高电流的干扰。因此在电路设计中,哈工大战队首先提高了电磁兼容性,并借鉴了登月车电路的冗余性设计,尤其是其中关键的器件,一个坏了会有备份立即投入工作。相应的,如此复杂的空间环境对电路的绝缘性提出了极高的要求,同样对于电驱的对抗机器人,绝缘的要求也是很高的。每一个电路的连接处,都用航天器上用的特殊绝缘胶进行加固和绝缘。
据悉,哈工大战队此次出战《铁甲雄心》得到了母校的鼎力支持,甚至开放了精密实验室和仪器使用权,这使得哈工大的学霸们宛如开挂,经过细致考虑,层层防护,再加上顶级装备,“深海巨鲨”这台机器人从理论上来说几近完美,“制造青史留名的机器人”或许不是一群稚嫩学生的空口吹嘘,军武菌热切期盼这在不久之后的将来真正实现!
但从另一个角度来说,“深海巨鲨”在战场上能发挥几分战斗力有待考察。毕竟中国在格斗机器人方面的经验少之又少,实战中会发生什么不可预测,即使是集顶级军工航天技术与一身的“工业贵族机器人”,我们也只能给予祝福。▲《铁甲雄心》这次还有咱们“军武”支持
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而对于《铁甲雄心》这档节目,军武菌的感受是惊喜颇多,高燃氛围下,更多干货有待发掘,对中国机器人的表现,军武菌也十分期待,邀请大家每周一晚9点40一起浙江卫视播出的《铁甲雄心》!
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