“地面航母”百日亮劍“跨越險(xiǎn)阻”
——人才培養(yǎng)大討論系列報(bào)道
發(fā)布日期：2016-09-25 供稿：機(jī)車學(xué)院 宣傳部實(shí)習(xí)記者 林麗華 攝影：機(jī)械學(xué)院
編輯：王征 審核：左正興 包麗穎 閱讀次數(shù)：,、
9月13日黑龍江塔河,，“跨越險(xiǎn)阻2016”地面無(wú)人系統(tǒng)挑戰(zhàn)賽剛剛閉幕，來(lái)自北理工的“地面航母”無(wú)人平臺(tái)在比賽中精彩亮相,。依托北理工雄厚的軍工科研實(shí)力,，2016年8月,，我校無(wú)人賽車隊(duì)的學(xué)生們自主設(shè)計(jì)并研發(fā)成功了這輛重達(dá)一噸、集成了諸多高新技術(shù)的“地面航母”,。
“跨越險(xiǎn)阻2016”地面無(wú)人系統(tǒng)挑戰(zhàn)賽由陸軍裝備部主辦,，旨在加快陸軍地面無(wú)人裝備研發(fā)步伐，促進(jìn)各高校,、科研機(jī)構(gòu),、企業(yè)的無(wú)人智能技術(shù)快速發(fā)展并轉(zhuǎn)向?qū)崙?zhàn)化，本次比賽有來(lái)自中國(guó)科學(xué)院,、中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán),、北京理工大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)等44個(gè)單位的99個(gè)車隊(duì)參與,。比賽期間,，“地面航母”受邀在陸軍裝備部各位首長(zhǎng)、全體參賽隊(duì)伍面前進(jìn)行了15分鐘的單獨(dú)展示表演,，并順利地完成了城鎮(zhèn)偵查搜索組,、山地運(yùn)輸組的比賽。
圖“地面航母”在陸軍首長(zhǎng),、參賽隊(duì)伍面前單獨(dú)表演
軍工賽場(chǎng)上的“首秀”
比賽開幕式當(dāng)天,，中國(guó)人民解放軍陸軍副司令員彭勃中將就被這個(gè)“上面背著飛機(jī),，肚里裝著小機(jī)器人”的大家伙所吸引，饒有興致地專門觀看“地面航母”的展示表演,。
在參加“跨越險(xiǎn)阻”比賽的參賽車輛中,，大部分無(wú)人車都是基于成熟車輛平臺(tái)進(jìn)行無(wú)人化改裝，而完全“從零做起”,，且外形炫酷的“地面航母”就格外引人矚目,。參與本次賽事的眾多業(yè)內(nèi)人士初見“地面航母”時(shí)，都以為這是出自某個(gè)實(shí)力雄厚的大型科研單位或企業(yè)的產(chǎn)品,，當(dāng)?shù)弥@是一輛由北理工學(xué)生自主設(shè)計(jì)和研發(fā)的產(chǎn)品后,，都感到十分贊嘆。
“和北理工的方程式賽車隊(duì),、航模隊(duì)等一樣,，無(wú)人賽車隊(duì)也是學(xué)校的一個(gè)年輕學(xué)生科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。該團(tuán)隊(duì)成立于2015年年底,，由近30名來(lái)自不同的學(xué)院和專業(yè)的學(xué)生組成,，其中60%以上是研究生?！孛婧侥浮臉?gòu)想,、整車設(shè)計(jì)和裝配、落地調(diào)試等,，都是由學(xué)生們獨(dú)立完成的,。”無(wú)人賽車隊(duì)的指導(dǎo)教師胡紀(jì)濱教授作為長(zhǎng)期從事軍工項(xiàng)目研究的資深專家,，為這項(xiàng)學(xué)生創(chuàng)新作品在比賽中的表現(xiàn)感到十分自豪,。
圖 陸軍副司令員彭勃中將參觀“地面航母”無(wú)人平臺(tái)
“地面航母”之所以取得很好的效果和展示性，當(dāng)然還是得益于它所裝備的三項(xiàng)關(guān)鍵創(chuàng)新技術(shù),，即無(wú)人機(jī)-車-機(jī)器人的一體化設(shè)計(jì)與控制技術(shù),，融合了輪轂電機(jī)、全輪轉(zhuǎn)向,、主動(dòng)懸架的一體化底盤控制技術(shù),，以及超大功率密度電池組驅(qū)動(dòng)技術(shù)?！拔覀儎?chuàng)新提出了新型地面無(wú)人系統(tǒng)的‘航母概念’,，大幅擴(kuò)展了無(wú)人平臺(tái)的應(yīng)用范圍，提高了無(wú)人平臺(tái)的機(jī)動(dòng)性,，讓人耳目一新,。”無(wú)人賽車隊(duì)的領(lǐng)隊(duì)博士生倪俊這樣闡述他們的創(chuàng)新理念。
“地面航母”之所以成為“航母”,，其最核心的技術(shù),，就是無(wú)人偵察機(jī)-小型機(jī)器人-母體車輛平臺(tái)的一體化設(shè)計(jì)與控制。在無(wú)人母體車輛的上方背負(fù)著一個(gè)可供3-6架小型旋翼無(wú)人機(jī)起降的云臺(tái),，而在車體前部設(shè)置有專門空間,，通過(guò)自動(dòng)打開的艙門，可以釋放出其裝載的一個(gè)小型地面機(jī)器人,。
小型無(wú)人機(jī)和小型地面機(jī)器人可以根據(jù)情況釋放與回收,，無(wú)人機(jī)“凌空”可在空中偵查獲取前方圖像信息，而地面機(jī)器人憑借小巧的‘身材’進(jìn)入到管道,、樓房等狹窄空間內(nèi)探測(cè),，它們所獲得的信息將回傳送給母體車輛和控制人員，而完成任務(wù)后,，這些小無(wú)人機(jī)和小機(jī)器人可以返回母體車輛充電,。“這就是‘航母’概念之所在,！”負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的碩士生于營(yíng)營(yíng)和田漢青介紹到,。
圖 “地面航母”可釋放小型無(wú)人機(jī)及小型地面機(jī)器人
“跨越險(xiǎn)阻”大展卓越動(dòng)力
在為期半個(gè)月的比賽里，黑龍江塔河陰雨不斷,，比賽場(chǎng)地所在的陸軍試驗(yàn)站位于山地,，連續(xù)幾天的降雨導(dǎo)致路況泥濘不堪，挑戰(zhàn)也是機(jī)遇,，正是惡劣的環(huán)境，反而給了“地面航母”展示超高機(jī)動(dòng)能力的機(jī)會(huì),。當(dāng)不少參賽車輛陷于泥濘之中行駛困難之際,，“地面航母”憑借自身超強(qiáng)的動(dòng)力性能，輕松沖出,。
“地面航母”無(wú)人平臺(tái)不僅具備融合了輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng),、全輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向、獨(dú)立主動(dòng)懸架的一體化底盤控制技術(shù),，還全面實(shí)現(xiàn)了整車的電子控制,，從而擁有了強(qiáng)悍的機(jī)動(dòng)能力，能夠駕馭惡劣的路面情況,。
相較于車身的比例,，“地面航母”的四只“粗壯”的車輪也格外醒目，而且不簡(jiǎn)單,，每只車輪其實(shí)都是一部單獨(dú)的電動(dòng)機(jī),，可以根據(jù)命令獨(dú)立工作?！俺裏o(wú)人機(jī),、小型機(jī)器人的一體化控制之外,，母體平臺(tái)本身就具有極強(qiáng)的機(jī)動(dòng)能力。我們采用了全車線控技術(shù),，由四個(gè)輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪,，每個(gè)電機(jī)的峰值功率達(dá)到50kW。同時(shí),，我們采用了四個(gè)轉(zhuǎn)向舵機(jī)單獨(dú)控制四個(gè)車輪轉(zhuǎn)向,，實(shí)現(xiàn)了車輛在阿克曼轉(zhuǎn)向、雙橋同相位,、雙橋逆相位和原地八字轉(zhuǎn)向等多個(gè)模式間切換,。”無(wú)人賽車隊(duì)的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)師博士生趙越介紹,。
在北理工學(xué)生開放的創(chuàng)新思維和過(guò)硬的技術(shù)水平下,，輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立轉(zhuǎn)向,、獨(dú)立懸架,，其中的任何一項(xiàng)都是車輛領(lǐng)域的頂尖技術(shù)，當(dāng)它們被大膽而科學(xué)的集成到一起時(shí),，使得自重1噸的“地面航母”,，峰值噸功率達(dá)到了驚人的200kW，百公里加速僅需要3-4秒,，原地轉(zhuǎn)向時(shí)間僅需要2秒,！
圖 學(xué)生自制的高能量功率密度電池箱
100個(gè)無(wú)眠夜打造的超級(jí)無(wú)人車
“地面航母”于2016年5月初開始設(shè)計(jì)，同年8月10日首次落地,，并在9月4日開幕的“跨越險(xiǎn)阻”地面無(wú)人系統(tǒng)挑戰(zhàn)賽上完成“首秀”,。從設(shè)計(jì)到加工，再到裝配和調(diào)試,，僅僅用了100天,，奇跡與榮譽(yù)的背后是同學(xué)們夜以繼日的辛苦付出。
“我們是在5月初才知道這次跨越險(xiǎn)阻比賽是面向全社會(huì)開放的,，學(xué)生團(tuán)隊(duì)也有參賽資格,。雖然很早就有了“地面航母”的設(shè)計(jì)概念，但是5月初才真正開始設(shè)計(jì),。在接下來(lái)100天的時(shí)間里,，大家突破重重技術(shù)難關(guān)，不眠不休地把“地面航母”從腦海中的概念,，變?yōu)槁访嫔习詺馐愕恼婕一?。我們初衷很?jiǎn)單，就是要在這次比賽上驚艷亮相，為我們的母校爭(zhēng)光,，為母校76周年校慶獻(xiàn)禮,！”博士生趙越驕傲的回憶道。
這次參與奮戰(zhàn)的核心成員,，不少都是本科時(shí)便鏖戰(zhàn)過(guò)北理工方程式賽車隊(duì),，本科時(shí)真刀真槍的歷練，讓他們熟知如何造一臺(tái)車,?！败囕v設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)編程,、零部件加工,、采購(gòu)等，能并行的全部同時(shí)并行,，這是我們高效的秘訣”,。說(shuō)起造車，這些面龐稚嫩的學(xué)生如數(shù)家珍,、頭頭是道,。
在造車的時(shí)間里，每名隊(duì)員手里都有一張列著任務(wù)清單的紙條,，他們要嚴(yán)格執(zhí)行造車計(jì)劃,，確保每天的工作如期完成，避免因單人的拖沓造成整體進(jìn)度的延遲,?！皩?duì)團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，100天內(nèi)造出一輛集成各種高新技術(shù)的‘航母’,，最難的并非是技術(shù)問(wèn)題,，而是如何并行工作、實(shí)現(xiàn)整體效率最大化的管理問(wèn)題,，及如何在重壓和困境下咬緊牙關(guān),、決不放棄的精神問(wèn)題,?！辈┦可呖≡诠芾碓燔噲F(tuán)隊(duì)方面已經(jīng)十分老道。作為北理工方程式賽車隊(duì)的原隊(duì)長(zhǎng),，倪俊將方程式賽車隊(duì)優(yōu)良的工作作風(fēng),、決絕的精神品格帶到了無(wú)人賽車隊(duì)。
剛剛過(guò)去的暑假,，整個(gè)團(tuán)隊(duì)最為忙碌,，隊(duì)員們連續(xù)60天每日凌晨睡覺(jué)，不到6點(diǎn)就起床開始工作，為了抓緊時(shí)間,，大家?guī)缀鯊牟蝗ナ程贸燥?，吃飯都是蹲在車間的地上解決。為了保證進(jìn)度,，對(duì)抗過(guò)度的疲勞,，車隊(duì)管理組組長(zhǎng)、碩士生付苗苗必須要每天負(fù)責(zé)打電話為大家叫早,，一同堅(jiān)持,，互相鼓勵(lì)，數(shù)位隊(duì)員累病了也不肯放棄,，甚至有的隊(duì)員負(fù)傷后依然堅(jiān)持工作,。
“重要的是，在這個(gè)過(guò)程中,，學(xué)生們接受了磨練和成長(zhǎng),，鍛煉了意志品質(zhì)。砥礪品行是我們鼓勵(lì)學(xué)生科技創(chuàng)新工作的重要目的,，希望北理工的學(xué)子能夠全面成長(zhǎng),，成為有擔(dān)當(dāng)、有品格的人才,?！敝笇?dǎo)教師胡紀(jì)濱教授說(shuō)起車隊(duì)自豪而欣慰。
“地面航母”無(wú)人平臺(tái)取得的成績(jī),，并不僅僅是一個(gè)項(xiàng)目,，機(jī)械學(xué)院始終積極深化創(chuàng)新平臺(tái)的育人成效，以無(wú)人賽車隊(duì)為例,，在高端科技創(chuàng)新作品的牽引下,，團(tuán)隊(duì)不僅融合了來(lái)自不同學(xué)院、不同專業(yè)的本科生,、研究生,，形成了本科生開展工程設(shè)計(jì)、研究生開展理論研究與論文發(fā)表的1+1>2的創(chuàng)新模式,。 機(jī)械學(xué)院副書記,、副院長(zhǎng)范文輝這樣總結(jié)道：“在學(xué)院的打造下，現(xiàn)在已經(jīng)形成了以‘Baja越野車隊(duì)-節(jié)能車隊(duì)-方程式賽車隊(duì)-無(wú)人賽車隊(duì)’為核心的梯度式,、體系化的車類學(xué)生科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),，能夠讓越來(lái)越多的學(xué)生受益于科技創(chuàng)新帶來(lái)的能力素質(zhì)提升?！薄 ?/p>
【編者后記】
“100天造車”——“地面航母”無(wú)人平臺(tái)的誕生,，并不是急功近利的產(chǎn)物,，也不是一蹴而就的成績(jī)，這得益于學(xué)校在學(xué)生科技創(chuàng)新方面的投入與支持,，特別是機(jī)械與車輛學(xué)院多年來(lái)堅(jiān)持以“車”布局和敢于“大手筆”育人,。
北京理工大學(xué)作為國(guó)內(nèi)一流理工科大學(xué)，擁有優(yōu)秀的生源質(zhì)量,，在人才培養(yǎng)過(guò)程中,，創(chuàng)新人才培養(yǎng)的方式方法，需要抓好學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性提升,，科學(xué)學(xué)習(xí)和指導(dǎo)模式設(shè)計(jì),，高水平、體系化的平臺(tái)條件保障等若干關(guān)鍵環(huán)節(jié),。
另一個(gè)方面,，與掌握知識(shí)、習(xí)得技術(shù)同樣重要的是精神的磨礪和思想的獨(dú)立,，前者讓學(xué)生不胡干蠻干,，后者使學(xué)生最終成為敢想敢干之人，從而為成為行業(yè)領(lǐng)軍人才奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),。
“地面航母”無(wú)人平臺(tái)在全國(guó)高水平的比賽中取得成績(jī),，不僅是一個(gè)創(chuàng)新項(xiàng)目的成功，其背后蘊(yùn)含的人才培養(yǎng)模式,，更值得我們分析和研究,，建設(shè)中國(guó)特色世界一流理工大學(xué)，必須培養(yǎng)一流的人才,，如何培養(yǎng)能夠自己造車,、自主創(chuàng)新造車、自主創(chuàng)新造好車的學(xué)生,，更是值得我們深思與借鑒的,。
