無畏險阻跨出新路

熊偉

“跨越險阻2016”挑戰賽的E組比賽，要點有兩個。一，山地輸送。要爬非常陡峭的山坡，跨越多重高墻、壕溝，其路況即便是我們人走起來，都會覺得難。二，非仿生。平臺不像狗、蟲等動物，用“腿”行走、過障，還是依靠看似傳統的輪胎、履帶。因此各參賽隊的重點就是如何創新設計出新穎獨特的輪、履結構，車體樣式。大多數參賽隊選擇了搖臂輪式結構，通過擺臂抬起車輪，從而實現爬墻過障。還有前后車體鉸接，通過彎折車體，來兼顧過障、轉彎的機動需求。

陸軍軍官學院的“無畏者”無人車，結構很新穎，像履像輪又像鉸接。它的行走原理，簡便地實現了快速越障，給大家留下深刻印象。預賽時該車出現意外，沒能進入決賽。但在北京進行決賽時，車隊作為唯一被邀請參加展示環節的非決賽隊伍，來到了北京。這是為什么呢？記者為此采訪了該車隊的隊長，陸軍軍官學院的陳向春老師。

陸軍軍官學院，是一所承擔陸軍指揮生長軍官“學歷教育合訓”任務的院校，學院的前身是1978年成立的炮兵技術學院，由鄧小平同志親自選址合肥，2011年6月改建為陸軍軍官學院。學院結合了工程院校、指揮院校和綜合院校的辦學實踐，在教育理念、基礎教育、科研學術、人才復合素質等方面具有特色和優勢。對于受邀參加決賽的展示環節，陳向春老師介紹說這得益于在預賽前后，“無畏者”的優秀表現。

“無畏者”無人車長約5米，寬約2米，自重約2噸。記者剛看到它的六個三角形履帶時，還以為和一種雪地車一樣。結果陳老師告訴記者，它叫做“等三角行星結構履帶輪”。等三角、履帶這倆詞都好理解。行星結構呢？這是一種行星輪，意思是它像太陽系的行星一樣，不僅能自轉，還能公轉。

平時行走時，履帶繞著三角架內的幾個小輪旋轉，這倒是和那種雪地車一樣。你也可以把它看作是有六圈履帶的坦克、拖拉機。但這個三角架不是固定的。遇到高一些的障礙，履帶無法直接克服時，整個三角架就會在阻力作用下旋轉，變成了一個三角形的大“輪胎”。

聽完陳老師的講解，記者不禁想到了很多大媽大爺們買菜用的一種小車——下面也是個三角架，頂端是三個小輪，平時兩輪著地，上樓梯時三角架翻滾。

再這么一看，它的行走方式簡單而巧妙。陳老師介紹說，三角架轉動，不僅是像大輪子，還使爬垂直墻的附著力大大增加，提高了過障能力。普通輪式車只能爬上輪胎半徑一半高度的垂直墻，而且爬墻時，輪胎和墻的接觸只是與墻相切的一條線。履帶車過墻，最大高度取決于前面誘導輪的高度，履帶和墻的接觸也基本只是只是與墻相切的一條線。而“無畏者”過墻時，隨著行星輪轉動，三角形的一個邊都會貼到墻上，接觸面很大，附著力大大提高。由于這個原理，“無畏者”只需要不高的發動機功率，就展示出良好的越野能力。它的動力來源于六個行星輪中間的電機，每個僅2千瓦左右，一共約12千瓦。這只相當于C組小型無人車的20多倍（車重是后者的30倍）。至于同在E組的其它車輛，都是100、200千瓦的發動機。“我們雖然動力小，但動力都用上了。”

電動機通過傳動機構帶動行星輪上的一個主動輪轉動，驅動履帶。至于三角架的轉動，則是根據地形自動適應，不需控制。因此該車的操控也很簡單，不像搖臂式那樣需要另外配備電機或動力源，來驅動搖臂轉動。

看著前后車體之間除了轉軸，還有一根活塞桿，記者詢問這是不是像其它某些參賽車一樣，控制鉸接車體的俯仰。不料陳老師說這只是一根阻尼桿，沒有動力、不需控制的。原來在攀爬障礙時，前部車體完全靠前方履帶的上爬，自己仰起，不需動力抬它。阻尼桿，是為了防止前后車體之間太“活”，過溝、下墻時，出現咣當掉地的摔車現象。

因此該車的遙控設備也很簡單，就是買了一個普通小遙控車的遙控器。操作員也只需要控制車的兩側電機，也就是兩側速度，就可以了。速度有差異，就能像坦克那樣差速轉向。越墻、過溝、爬坡時，則控制好前進速度快慢，防止車體中部劇烈起伏，就可以了。

不僅原理簡單、巧妙，它在結構件選擇上的簡單也超過了記者的預想——電機就是電動車上的電機；小輪之間的彈簧減震器，就是電動車上的減震桿；連接三角架中心和車體的，就是摩托車前輪的減震桿；履帶，是農用拖拉機上的，直接買來套上；車體、行星輪三角架，是自己加工焊接的（記者看到，有的鐵架上還有明顯的缺口、修補，真是“樸素”得很）……一圈轉下來，只有行星輪中間那些白色的尼龍輪，是設計團隊定做的。

原來這次參賽，陸軍軍官學院開頭只是報著試試看的態度參加，沒有準備多少經費。像有些無人車上用的大功率電機，一個就得9萬多，減速器14萬，6個輪子還得乘以6。而“無畏者”的整車花費，都沒有那么多。

也正是這個原因，讓“無畏者”在預賽中出現設備故障，沒賽出好成績。它的電機和鏈條之間，是通過采購現成的普通渦輪蝸桿連接的。整輛車從7月初才開始設計制造，花了暑假不到兩個月時間，加班加點趕制出來。比賽前，它在學院的試驗都很順利，能過墻過溝。這也讓學院領導感到高興，還專門給車隊餞行。預賽前，考慮到多次試驗后的磨損，車隊把六個行星輪里的蝸桿換成了新的。參加完開幕式后，“無畏者”從比賽場地返回場區，走的也是泥濘路，給在場人員留下了深刻印象。可沒想到這采購來的普通民品，質量完好率可沒他們預想的那樣高，廠家也不知道他們是要拿去翻墻過溝走泥路。結果幾天后的比賽中，兩根蝸桿折了，“無畏者”一下失去三分之一動力。第二天，車隊從舊蝸桿中挑了兩根換上，自己到比賽場地跑了一趟。高墻、壕溝、水坑、泥濘路、側傾路、陡坡，都輕松走過，越障能力表現突出，用時48分鐘（預賽中最快的約30分鐘，但沒完成高墻、泥濘路科目）。

速度不快，與它的動力不足有很大關系。這也是因為經費不多，車隊沒有采購更大功率的電機。記者看到行星輪里的空間其實還有不少，可以安裝更大設備。在記者看來，整車在具體結構、尺寸上，還有不少是在將就那些現成的履帶、減震桿、電機，不算是按照設計本意選擇的最優化值。如能完全地“設計設計”，各零部件的性能、規格更加合適，“無畏者”的性能會有很大提高。

陳老師也說是這樣，但比賽就是比賽，必然會有很多偶然因素的。“人家成績好的，確實還是說明人家做得好。”他表示現在“無畏者”還只能算是原理樣車，自然還有一些要改進的地方。從原理上講，它具有一定的優勢。但在工程化的層面上，還有很多工作要做。發展到正樣車階段，可靠性就得更高了。

除了經費，兩個月時間太短，沒法做出定制零件，也束縛了他們的手腳，還有一些設計、想法尚未在“無畏者”上得到體現。

原來這輛“無畏者”，是在學院設計過的好幾款無人車基礎上，集合而成的。陸軍軍官學院有一個“學員創新俱樂部”，老師們帶著學生做一些設計，參加全軍軍用機械創新大賽，全國大學生機械創新大賽。他們設計的小型越障車，玩具那么大小的，參加比賽時都獲得了一等獎。這次挑戰賽前，組委會到學院調查，看到他們的小車結構新穎獨特，于是邀請他們參賽。

學院領導對此很重視，也放開思路，大膽決定由年輕人來當這個項目主要人員。像陳向春老師作為項目組長，是講師，團隊成員都是學院本科生，這樣的團隊在這次挑戰賽里獨一無二。

雖然名次成績不理想，但陸軍軍官學院的這個創新團隊還是表現優異，在這個全國的平臺上得到很多業內專家的認可，也因此受到組委會特別邀請，參加決賽階段的展示表演。

學院教研人員們對這種新式行動裝置的理論研究，也得到挑戰賽主辦方的高度認可。挑戰賽同時進行了學術論壇，出版論文集。陳向春老師等人聯合撰寫的有關一體化動力輪技術的論文，被評為優秀論文。

也許在不久的將來，我們就可以看到這種獨特的無人車，伴隨著戰士們翻山越嶺，無畏地跨向新時代戰場。