[会走漂移的国产“机械爬虫”] 机械爬虫

　　这是一款操控灵活的“机械爬虫”，它拥有任意方向前进、后退和漂移的能力，能在方寸之间原地转向，却不需要方向盘，也不用丝毫偏转车轮。它就是我国装甲兵工程学院新近研制的“全方位移动平台”。试驾“全方位移动平台”
　　为了进一步了解这个“小家伙”，我们来到京郊的装甲兵工程学院。打开车辆研发实验室的大门，我们终于能够近距离接触这些名为“全方位移动平台”的小车了。
　　久闻其名，我们决心要仔细探究一番。第一眼看去，这些无人车有的像高尔夫球车的个头和外观，有的则被改装做叉车，还有的加装了升降云梯平台，每辆车的车体后部都是全电车辆特有的宽大电池仓。但它们共有的四个奇形怪状的车轮，却表明这些车辆和寻常的民用车辆大相径庭。这些车的车轮并不装轮胎，轮毂位置斜置安装了一圈更小的扁扁的轮子，像是粘了一圈保龄球瓶。
　　有意思的是，这些车辆的前轮都无法偏转!不仅如此，每个车轮都没有可以操作偏转的机构，全部同轴安装。可见，它的偏转不是靠转动车轮来实现，那所有的秘诀都只在车轮的辊子上。由于研发人员之前给我们上了课，做过一些介绍，所以第一印象是，这些小辊子是由电机带动，共同作用之下形成车辆平台前后左右移动。如果每个车轮8个辊子，4×4平台总共将有32个电机!但仔细观察，我却发现车轮上的小“保龄球瓶”可以自如滚动，并无额外的动力装置，令我们非常困惑。
　　带着这个问题，我们和研发团队一起把样车开到室外的空地上，开始体验和测试它的机动特性。作为一款能够全向移动的车辆，方向盘对它来说自然不适合，所有的操控全部用一只手柄来实现，相当简洁。稍做培训后，小编就能够独自持证上路了。前进、后退，向左平移、向右平移，只需要搬动手柄就可以轻松准确完成。车轮滚滚向前，车轮上的辊子也跟着转动起来，但车子却在横向侧移，给人一种MJ跳“太空步”的感觉!小编按下控制手柄顶部的杠杆，还可以像开坦克一样转弯、掉头乃至原地180°转向!对于停车不便的“首堵”来说，如果有这么一辆会“漂移”的座驾未帮忙抢车位那就帅呆了……我们试驾不一会功夫，实验室门前的场地上已印满了各种形状的车辙。
　　研发人员介绍说，这个平台能实现任意方位的移动和转向，要诀都在于它的车轮设计上。这些粘满了保龄球瓶的轮子叫“麦克纳姆轮”(Metantlnl Wheel)，每个车轮由轮毂和斜向固定在轮毂上的辊子组成。车轮旋转，辊子在接触地面时，也可以绕其斜向的辊轴自由旋转，这样单个车轮最终在地面上产生的摩擦力并不是推动车辆向前或向后，而是车辆斜向方向的作用力。这样车轮两两配合，通过控制各轮旋转方向和速度大小，就可以产生向前、向后、侧向的作用力，实现全方位移动。
　　例如，仔细观察我们试驾的这辆试验平台，前2对车轮向前旋转，后2对车轮向后旋转，车辆就会向左侧移动。如果4个车轮的转动方向全部掉个，平台则会向右移动。正常车辆的变速箱和传动系统绝不会有这种前后轮相反方向转动的南辕北辙设计，更无法快速转变车轮的驱动方向。但我们测试的平台采用全电控制，每个轮子由电机独立驱动，变换起来“只需轻轻一碰”手柄即可。
　　看似简单，这其中有相当复杂的设计要点，一言难以记述。全向平台的运动方向需要4个车轮同时配合，一旦有车轮离地就会方向跑偏。设计时不仅要独特的车轮设计和完善的控制策略，还要保证平台运动时，全部车轮必须有效抓地。为此研发团队专门设计了摆臂机构的车辆悬挂，保证每个车轮能够始终与地面接触。
　　从航母弹药车发扬光大
　　全方位平台的“麦克纳姆轮”是美军在20世纪80年代开始研究的一项技术，随着电驱动技术的发展，“麦克纳姆轮”结构的全方位平台逐步成为装备保障的重要技术和发展方向，并于90年代出现在美军航空母舰上，成为物资和弹药的运输及装卸的重要平台。
　　装甲兵工程学院是最早开展这一技术的研究单位之一，正因为美军航母的少量新闻照片里偶露峥嵘的“麦克纳姆轮”，国内一直未能得到更详细的技术资料，因此实际的研制工作完全由装甲兵工程学院平台研制的团队独立完成。这是一个富于创造力的年轻技术团队，他们中间不乏思维发散的果粉潮人，具有国内典型的军工研发队伍的所有特质。在研发团队的共同努力下，平台从无到有，最终实现了包括综合控制器、总线系统、驱动电机及控制器、减速器、全方位轮、动力电池组、各种传感器以及操纵杆等形成的4×4电驱动方案。
　　实用的军用后勤平台
　　全方位移动平台的研制，突破了以往国内仅仅停留在小型机器人的现状，从前一些大学研制只限于足球机器人、全方位轮椅等，还未曾有过吨级可供运载和装备保障的军用平台。装甲兵工程学院紧跟世界发达国家通用装备保障搬运的潮流，盯住了军队后勤和民用工程领域的需求，今后这样的平台将应用于军舰、洞库等狭窄空间的物资和弹药的运输、装卸等领域。
　　例如，航空母舰等海军舰艇，空间有限，在舱室内进行弹药、物资储备和运输相当费时费事。普通的弹药运输车辆转向需要一定空间，在狭窄的舱室走廊和过道无法工作，尤其是直角的走廊及过道。为了解决这个问题俄罗斯的军舰甚至采用轨道和转盘等笨拙的设计。又如飞机洞库的空间非常狭小，路径曲折蜿蜒，采用叉车类的运输车颇为不易。传统的搬运平台只能进行有限半径的转向、前进和倒退，显然不能满足在狭小空间内进行货物运输的需求。全方位移动平台可以不改变自身姿态向任意方向移动，能够实现车体的侧移、中心转向，运动起来非常灵活。
　　对于搬运特殊物资，像细长物资出入库门时，普通搬运车辆搬运时，物体轴向和车的运动方向垂直，库门宽窄限制了搬运物资的长度，而全方位移动平台的侧移运动可以方便细长物资出入库门的搬运。在舰艇、洞库这种狭小的空间内使用全方位移动平台来进行物资的搬运，能够很好地解决传统运输车遇到的问题。
　　全方位平台还有一个特点是灵活准确。对于笨重物资装备的快速对接，如舰载飞机挂弹，由于空地导弹自身相当沉重，以人力挂弹不太现实，目前大多采用挂弹车，但挂弹需要很高的对准精度，而目前普通挂弹车运动自由度受限，即使经验十分丰富的驾驶员也无法实现一步到位，需要来回移动车辆慢慢对准。平台即使是在没有经验的驾驶员操控下，也不需要来回对接，就能很快将导弹运动到指定的位置，提高挂弹效率。
　　美军现已开始研发雪地和复杂路面行走的万向平台，不仅用于军事作战和勤务，还将此技术转让给美国Airfrax公司，用以开展民用方面的市场化研究和推广应用，主要包括机械工装、医疗、船舶装卸、民用机场装卸平台等。可以预见，这款小车将在更多领域大展手脚。