1、-_ 破碎机 破碎机的首次亮相是以真正的怪物卡车造型出现的：两辆原型车进入卡内基梅隆大学的建筑物内，发出响亮的音乐并闪耀着强光。一辆破碎机待命，同时它的姊妹车轧过成堆的汽车并将它们碾碎。这堆汽车能使大多数怪物卡车望而却步。破碎机不是一般的卡车，它可以装载约 3,600 公斤货物并直接越过 1.22 米高的垂直墙。 卡内基梅隆大学国家机器人工程中心 供图 破碎机无人地面车辆 破碎机是一种 无人地面车辆（ UGV） ，由美国国防高级研究计划局（ DARPA）投资，卡内基梅隆大学 国家机器人工程中心（ NREC）设计。破碎机项目的基础是另一项由 NREC 设计的称为“蜘蛛”的 UGV，因此破碎机有时
2、也称为“蜘蛛 2.0 版”。它的研发-_ 动力很大程度上与美国目前 UGV 领域中所有军方投资的研究和开发项目相同：更高的感知能力、自主性能和耐用性。这种无人操控、悄无声息的坦克，能够运载任何货物、防范敌人攻击并轻而易举地高速通过能使“悍马”车也会翻车的地形 没有比这更让美国陆军高兴的了。 破碎机可能永远也不会大规模生产。它的成本将会非常高昂（设计 人员甚至无法提出报价）。它设计为功能原型车，用于测试 NREC为称为 UPI 的计划开发的部分技术。 UPI代表 Unmanned Ground Combat Vehicle PerceptOR (off-road) Integration（无人地
3、面战斗车辆感知越野综合计划），是由 DARPA投资的重要计划，里面包括“评估大型 UGV 在大范围复杂越野地形的自主操作能力”的试验 参考 。破碎机重 6.5 吨，比“蜘蛛”轻约30%，并且能够运载更多货物。 NREC 在“蜘蛛”升级中唯一没有考虑的是车辆上下倾覆时仍可继续行驶的能力。没人解释为何取消这项绝妙的功能，尽管逻辑上推测可能是为了实现破碎机的某些其他升级功能，或者是想减少一项对于 UPI 的主要任务并不至关重要而又高成本的功能。 那么破碎机能干什么？ -_ 这种无人车辆主要设计用于侦察和支援。由于没有乘员，所以可以生产出一种坚固耐用、灵活并能够运载大量货物的车辆。例如，破碎机在某些情
4、况下可 以不需要装甲，从而运送更多给养。 最重要的是，破碎机能够在包括沟渠、岩石和人为障碍的极端地形上自主前行。 卡内基 梅隆大学国家机器人工程中心 供图 破碎机可以只依靠电池能量行驶，使运作近乎悄无声息。 破碎机可以携载武器，因此完全可以参与战斗任务。 根据 NREC 所说，破碎机的技术距离在世界上推广还有 6 到 10 年的时间。虽然更小的、有人操纵的机器人已经投入战场，但像破碎机这样的大型无人操控机器人仍停留在实验阶段。大型机器人处理未知-_ 地形和未知情况所必需的复杂感知系统和控制系统仍处于研发阶段。破碎机的感知和导航系统都是原型，被计划用作测试平台，以不断创造出地面战斗车辆无需人员输
5、入即可执行任务的新方法。 在下一部分中，我们将 介绍其中的某些系统。由于破碎机是一个首要也是最重要的军事项目，普通人无法获得完整的详细信息，但博闻网还是设法找到了一些有趣的资料。 在破碎机的开发中共有三个主要关注领域： 坚固耐用 ，即使运载约 3,600 公斤货物也可以经受极端地形的考验而不降低速度 低噪机动 ，使其成为能在战场上生存的侦察车辆 自控操作 ，使其能够自行搜索、侦察甚至战斗，而不必冒生命危险 -_ 卡内基梅隆大学国家机器人工程中心 供图 破碎机原型车 破碎机的构架由铝和钛制成。车体为铝质立体构架（一种连杆敞开式结构），使用超级坚固的钛节点连接连杆，来增加在与巨大坚硬物体碰撞时的强
6、度。车体下面是一块滑板 主要是一块悬吊式防震钢质“减震器”，作为第一层防护，保护 车体以免与巨石、树桩和台阶直接接触。 卡内基梅隆大学国家机器人工程中心 供图 为了使其能够越过障碍物和一般的崎岖地 形，破碎机装备有六轮全轮驱动系统，由一台柴 -电混合动力装置提供动力，使其可以近乎悄无声息地操作 这在侦察工作中是一项较好的特性。一台 78 马力 的涡轮增压柴油发动机作为该系统的发电机，可持续输出 58 千瓦-_ 动力，为破碎机 300 伏特、 18.7 千瓦锂离子 蓄电池 组充电。这些蓄电 池依次驱动分别位于六个车轮轮毂中的六台 210 千瓦 电动机 。每台电动机可产生 282 匹马力。与多数混
7、合动力电动系统一样，破碎机也使用 再生制动 技术在每次减速时向蓄电池返回一些能量（有关再生制动技术的信息，请参见 混合动力车探秘 ）。根据速度和载货量，该车可以单独依靠蓄电池动力无声行驶 3 到 16 公里。 由于每个车轮都是单独提供动力，所以即使一两个轮子失灵，破碎机仍可继续行进。只需六个轮子中有四个正常，即可保持其各项功能。如果该车突然发现需要转向 假如三面都是不可逾越的障碍 则可以使用其滑动转向能力（一种转弯半径为零的技术）迅速向后转而根本无需回旋空间。 为了适应低垂的障碍、岩石地形或更好地隐蔽以免敌人发现，破碎机可在 0 到 76 厘米范围内调整行驶高度。除此以外， 破碎机的悬挂系统行
8、程约为 76 厘米，可以吸收震动，并调整硬度以适应不同地面状况。我们可以揭开“蜘蛛”（破碎机的前身）的神秘面纱 不要忘记破碎机是“蜘蛛 1.0”的升级版： -_ 破碎机升级了行驶高度调整、悬挂系统行程、 车重和载货量方面的功能。 破碎机强有力的车架、六轮驱动装置和极佳的悬挂系统性能使UGV 能够高速行驶，目前最高可达 42 公里 /小时，在跨越崎岖地形，克服诸如沟渠、巨石、陡坡等障碍以及最高约 1.22 米的垂直障碍时也丝毫不会减慢速度。 虽然坚固耐用、动力十足、无声无息使得破碎机成为一种理想的搜索工具，但问题主要是 DARPA 迄今为止已经花费了 3,500 万美元来开发的 UGV 自主系统
9、，。 NREC 尚未发布多少有关 UPI 系统的详细信息，但他们说“该技术使整个车辆遍布感知能力，可以帮助平衡其感知，还可以支持某些可能不太好感知环境的车身区域。（感知）软件-_ 还可以让破碎机学习先前收集的信息并应用到对新的障碍的处理上”。 我们知道硬件感知主要包 含激光雷达（激光探测和测距）装置和相机阵列。激光雷达装置发出 激光束 扫描某一区域并测量激光束反射回到该装置的激光传感器所需的时间。破碎机有八套这种装置 四套用于水平扫描环境，另外四套用于垂直扫描。它使用六对立体视觉摄像机进行深度感知，并使用四台彩色摄像机将彩色像素应用于由激光雷达传感器确定的距离上的每个点。 破碎机感知系统的早期
10、版本 -_ 破碎机最新实现的功能是约 5.5 米长的伸缩式机架，用于从更高的有利位置收集数据。该机架可以与上面看到的激光雷达和照相装置的部件结合在一起，也可以仅为感知系统增加一组额外的传感器。 卡内基梅隆大学国家机器人工程中心 供图 将所有激光雷达和摄像机数据结合起来后，破碎机的车载 CPU 即可创建其正在行驶地形的三维图像。 CPU 为 700MHz 奔腾，用于控制破碎机机械运动并运行执 行传感器数据处理的导航软件。 惯性测量-_ 装置 （ IMU）结合使用加速度计（倾角传感器）和 陀螺仪 来探测破碎机的海拔高度、位置和移动方向，以使破碎机始终知道自己相对于地形的运动和位置。 UGV 还有一台内置 GPS 接收机 和基于计算机的 GPS数据库，其中包括预先编程的地形数据。 迄今为止，场地 试验表明破碎机正在逐步实现真正的自动化。在测试中，破碎机在没有任何外部操控的情况下，可以从一个 GPS 位点移动到另一个相距超过 1公里的 GPS位点。利用感知系统和导航系统，破碎机可在行驶过程中对障碍物做出反应 在撞到某些物体时不需要操作人员告诉它怎么做。自带的决策制定功能使它可以攀爬超过40 度的陡坡，驶过约 1.22 米的台阶，并跃过约 2 米深的壕沟。跃沟能力尤其出色 破碎机的 轮胎 以特殊方式安装，当车 辆跨越壕沟时可以下降以支撑车辆。
