張恩濤 田 碩 王 濤 鄒昊峰 李 悅

（天津哈工領(lǐng)盛機(jī)器人有限公司，天津 300308）

0 引言

一個(gè)國(guó)家在戰(zhàn)爭(zhēng)狀態(tài)下的強(qiáng)大后勤補(bǔ)給能力是一個(gè)軍隊(duì)召之即來(lái)、來(lái)之能戰(zhàn)且戰(zhàn)則必勝的有力保障。在軍事領(lǐng)域，導(dǎo)彈部隊(duì)是各個(gè)大國(guó)爭(zhēng)先發(fā)展的目標(biāo)，其優(yōu)勢(shì)在于攻擊距離遠(yuǎn)、精確度高且殺傷力大，在導(dǎo)彈的攻擊方式中，飽和攻擊是一種重要的攻擊形式，而負(fù)擔(dān)攻擊任務(wù)的導(dǎo)彈群是最終執(zhí)行者[1]。導(dǎo)彈的飽和攻擊方式是考驗(yàn)導(dǎo)彈補(bǔ)給能力的最有效的方式，因此根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)應(yīng)用的需求，不僅要提高導(dǎo)彈本身的性能，更要提高導(dǎo)彈的后勤保障能力。

1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)對(duì)移動(dòng)式中心洞庫(kù)的研究處于起步階段，但相關(guān)的各功能模塊都較為成熟。例如京東在全國(guó)各地的“亞洲一號(hào)”庫(kù)，它集成了數(shù)字化倉(cāng)儲(chǔ)、自動(dòng)化存取和運(yùn)輸?shù)南冗M(jìn)技術(shù)；新型運(yùn)載火箭 CZ-X一級(jí)裝配已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的裝配方式，在自動(dòng)化裝配過(guò)程中，采用激光跟蹤測(cè)量技術(shù)精確地對(duì)接艙段進(jìn)行定位。國(guó)外對(duì)這一類技術(shù)的研究也有一定的成果。例如歐洲導(dǎo)彈集團(tuán)MBDA在巴黎航空展上提出了FlexiS導(dǎo)彈模塊化多任務(wù)的概念[2]，在歐洲導(dǎo)彈公司設(shè)想的作戰(zhàn)過(guò)程中，己方部隊(duì)在發(fā)現(xiàn)目標(biāo)群后，會(huì)通知航空母艦或其他空軍基地，利用其配有的生產(chǎn)系統(tǒng)組裝Flexis整彈，并攻擊目標(biāo)。

2 移動(dòng)式中心洞庫(kù)的設(shè)計(jì)原則

為了適應(yīng)戰(zhàn)場(chǎng)的需求，需要提高導(dǎo)彈部隊(duì)的機(jī)動(dòng)性、隱蔽性，降低戰(zhàn)爭(zhēng)成本。

2.1 安全可靠性

在硬件設(shè)計(jì)過(guò)程中必須考慮系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境，例如溫度、濕度以及振動(dòng)等因素對(duì)設(shè)備的干擾，需要充分考慮必要的硬件安全措施，保證系統(tǒng)穩(wěn)定、安全地運(yùn)行。在軟件設(shè)計(jì)方面，需要考慮系統(tǒng)的容錯(cuò)功能、抗干擾能力以及及時(shí)報(bào)警功能，進(jìn)一步保障系統(tǒng)可以安全、可靠地運(yùn)行。

2.2 易操作性

設(shè)備必須具備人機(jī)界面友好、控制操作簡(jiǎn)便以及運(yùn)行自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，從而達(dá)到減少人工工作量、降低人力投入成本的目的。

2.3 通用性

設(shè)備應(yīng)該具備一定的通用性，其基本結(jié)構(gòu)可以滿足其他武器系統(tǒng)的要求，只需要稍微修改某些特定結(jié)構(gòu)就可以直接在其他系統(tǒng)中應(yīng)用，這樣可以提高設(shè)備的使用率和利用率。

2.4 可維護(hù)性

設(shè)備維護(hù)方便，機(jī)械結(jié)構(gòu)、硬件和軟件都必須滿足可維護(hù)性，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)可以及時(shí)進(jìn)行維護(hù)，從而保障系統(tǒng)可以安全、可靠地運(yùn)行。

3 移動(dòng)式中心洞庫(kù)

移動(dòng)式中心洞庫(kù)的設(shè)計(jì)方案主要由3個(gè)系統(tǒng)組成，包括洞庫(kù)導(dǎo)彈艙段補(bǔ)給系統(tǒng)、導(dǎo)彈自動(dòng)拆裝檢測(cè)一體化系統(tǒng)和整彈自動(dòng)轉(zhuǎn)載裝填系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)以軍用卡車為機(jī)動(dòng)單元，具有高機(jī)動(dòng)性和隱蔽性，可以提高補(bǔ)給效率。移動(dòng)式中心洞庫(kù)布局如圖1所示。

圖 1 移動(dòng)式中心洞庫(kù)布局圖

3.1 軍用卡車

軍用卡車作為移動(dòng)式中心洞庫(kù)的機(jī)動(dòng)單元，它可以發(fā)揮重要的作用，其重要性不僅體現(xiàn)在靈活性和隱蔽性上，它更是一個(gè)可隨時(shí)移動(dòng)的裝配平臺(tái)，只要地形允許，在短時(shí)間內(nèi)就可以裝配出整彈進(jìn)行補(bǔ)給，并通過(guò)導(dǎo)彈發(fā)射車進(jìn)行發(fā)射。

要滿足上述要求，對(duì)軍用卡車來(lái)說(shuō)，最重要的就是底盤系統(tǒng)。該方案的軍用卡車底盤主要是由動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、駕駛室、電氣系統(tǒng)及上裝接口部件等組成；取力供電系統(tǒng)的由發(fā)電機(jī)、控制系統(tǒng)以及連接電纜等組成。取力供電系統(tǒng)主要功能是為轉(zhuǎn)載運(yùn)輸系統(tǒng)脫離底盤獨(dú)立作業(yè)提供動(dòng)力，設(shè)計(jì)與底盤動(dòng)力系統(tǒng)統(tǒng)一的取力發(fā)電機(jī)為上裝動(dòng)力源。經(jīng)平波整流后，將電力輸送至整彈供拆裝、轉(zhuǎn)載以及裝填等使用。

3.2 洞庫(kù)導(dǎo)彈艙段補(bǔ)給系統(tǒng)

洞庫(kù)導(dǎo)彈艙段補(bǔ)給系統(tǒng)主要由車廂、桁架頂板組件、電動(dòng)缸伸縮臂、貨架組件、支撐腿組件以及數(shù)字化部段立體庫(kù)組成，具體樣式如圖2所示。

圖2 洞庫(kù)導(dǎo)彈艙段補(bǔ)給系統(tǒng)

該系統(tǒng)的車廂結(jié)構(gòu)采用側(cè)開門形式，為伸縮臂的搬運(yùn)工作預(yù)留足夠的活動(dòng)空間；桁架頂板組件安裝在車廂主體框架頂部，以電機(jī)為動(dòng)力源，通過(guò)齒輪齒條、導(dǎo)軌滑塊機(jī)構(gòu)使伸縮臂沿車廂方向運(yùn)動(dòng)；貨架組件用于儲(chǔ)存導(dǎo)彈艙段，還可以通過(guò)電缸將艙段移出貨架外，便于伸縮臂完成抓取動(dòng)作；支撐腿組件用于支撐整個(gè)系統(tǒng)，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)平；電缸伸縮臂本身具有左右移動(dòng)、垂直移動(dòng)和抓取功能，又通過(guò)桁架頂板組件提供的沿車廂方向的移動(dòng)范圍抓取所有導(dǎo)彈艙段。

該系統(tǒng)良好運(yùn)行的關(guān)鍵在于控制系統(tǒng)，利用先進(jìn)的物體識(shí)別技術(shù)、位置感知技術(shù)對(duì)物品的實(shí)物特征、位置特征等信息和狀態(tài)信息（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)）進(jìn)行處理，利用數(shù)據(jù)庫(kù)和調(diào)度算法，按照事先設(shè)定的程序，自動(dòng)完成物品出入庫(kù)管理工作[3]。

3.3 導(dǎo)彈自動(dòng)拆裝檢測(cè)一體化系統(tǒng)

在導(dǎo)彈生產(chǎn)裝配制造過(guò)程中，總裝調(diào)試是其制造的最后環(huán)節(jié)，同時(shí)也是決定產(chǎn)品制造效率及質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[4]。導(dǎo)彈自動(dòng)拆裝檢測(cè)一體化系統(tǒng)由可擴(kuò)展車廂、智能搬運(yùn)系統(tǒng)、部段自動(dòng)庫(kù)、自動(dòng)化對(duì)接平臺(tái)以及支撐腿等組成，軍用卡車是該系統(tǒng)的載體，具體樣式如圖3所示。

圖3 導(dǎo)彈自動(dòng)拆裝檢測(cè)一體化系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

該系統(tǒng)中可擴(kuò)展車廂結(jié)構(gòu)與擴(kuò)展式方艙類似，其特點(diǎn)是運(yùn)輸時(shí)與非擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)下方艙尺寸相同，在開展工作時(shí)可以增加使用面積[5]，該系統(tǒng)的擴(kuò)展方式為多電缸驅(qū)動(dòng)；智能搬運(yùn)系統(tǒng)采用雙層桁架結(jié)構(gòu)和多級(jí)伸縮臂的形式，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以導(dǎo)軌滑塊為導(dǎo)向，使伸縮臂及夾爪沿車廂的縱向和橫向進(jìn)行移動(dòng)，多級(jí)伸縮臂沿垂直方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，夾爪通過(guò)電缸實(shí)現(xiàn)夾取功能；部段自動(dòng)庫(kù)采用雙層結(jié)構(gòu)，與雙向貨叉結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)進(jìn)庫(kù)組裝和出庫(kù)補(bǔ)給的功能；自動(dòng)化對(duì)接平臺(tái)選用帶軌承載臺(tái)與多個(gè)四自由度調(diào)姿機(jī)構(gòu)的組合形式，通過(guò)相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)整彈的組裝和測(cè)試功能；支撐腿機(jī)構(gòu)由電缸驅(qū)動(dòng)，主要用于承載和調(diào)平。

整套系統(tǒng)不僅要完成整彈的自動(dòng)組裝，還要對(duì)整彈進(jìn)行測(cè)試，包括質(zhì)量、質(zhì)心、外形和電氣測(cè)試等內(nèi)容。質(zhì)量質(zhì)心測(cè)量原理比較成熟，質(zhì)量測(cè)量可通過(guò)稱重傳感器直接進(jìn)行測(cè)量，質(zhì)心可通過(guò)“四點(diǎn)支承稱重法”進(jìn)行測(cè)量[6]。可以通過(guò)雙目視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)，利用激光器在物體表面構(gòu)造表征物體深度信息的輪廓特征，直接提取激光條紋，結(jié)合雙目視覺(jué)模型計(jì)算物體表面的三維坐標(biāo)，從而得到外形信息[7]。電氣測(cè)試是使測(cè)試接口與計(jì)算機(jī)相連，從而對(duì)相應(yīng)的電氣信號(hào)進(jìn)行測(cè)試。

3.4 整彈自動(dòng)轉(zhuǎn)載裝填裝置

導(dǎo)彈裝填方式一般均為人、機(jī)協(xié)作共同完成任務(wù)，該作業(yè)方式時(shí)間長(zhǎng)、效率低。因此，將自動(dòng)裝填系統(tǒng)引入武器裝備設(shè)計(jì)中，對(duì)實(shí)現(xiàn)快速作戰(zhàn)和裝填具有重大意義[8]。

整彈自動(dòng)轉(zhuǎn)載裝填裝置主要由可開合箱罩、發(fā)射箱暫存平臺(tái)以及可展開式轉(zhuǎn)載架組成。根據(jù)轉(zhuǎn)載裝填的需求，將開合箱罩設(shè)計(jì)為上開蓋形式，為轉(zhuǎn)載架提供展開空間，同時(shí)還能保證展開架展開后可以開走運(yùn)輸車，為導(dǎo)彈發(fā)射車留出裝車空間；發(fā)射箱暫存平臺(tái)可預(yù)先安裝在運(yùn)輸車的半掛車廂上，到位后解除安裝，與運(yùn)輸車脫開，實(shí)現(xiàn)快速裝卸功能；可展開式轉(zhuǎn)載架通過(guò)電缸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)展開、收攏功能，通過(guò)2個(gè)夾爪機(jī)構(gòu)對(duì)發(fā)射箱箱體的夾持、升降以及位置（橫向位置、縱向位置、水平圓周方向和豎直圓周方向）進(jìn)行調(diào)整。具體樣式如圖4所示。

圖 4 整彈自動(dòng)轉(zhuǎn)載裝填裝置狀態(tài)示意圖

3.5 控制系統(tǒng)

根據(jù)功能需求，將移動(dòng)式中心洞庫(kù)分為導(dǎo)彈艙段補(bǔ)給模塊、導(dǎo)彈自動(dòng)拆裝檢測(cè)一體化模塊以及整彈自動(dòng)轉(zhuǎn)載裝填模塊。在實(shí)現(xiàn)3個(gè)功能模塊的過(guò)程中，可以進(jìn)一步將移動(dòng)式中心洞庫(kù)劃分為機(jī)械模塊、檢測(cè)模塊、控制模塊和通信模塊。機(jī)械結(jié)構(gòu)模塊完成存儲(chǔ)、支撐、擴(kuò)展、抓取、轉(zhuǎn)載、傳動(dòng)以及鎖緊等任務(wù)；檢測(cè)模塊主要負(fù)責(zé)感應(yīng)運(yùn)動(dòng)、壓力以及距離等模擬信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；控制模塊負(fù)責(zé)發(fā)出動(dòng)作指令、控制動(dòng)作的執(zhí)行過(guò)程、接收并處理檢測(cè)數(shù)據(jù)以及手動(dòng)和自動(dòng)轉(zhuǎn)換等任務(wù)；通信模塊主要負(fù)責(zé)各模塊間數(shù)據(jù)的傳輸。移動(dòng)式中心洞庫(kù)總體結(jié)構(gòu)及功能模塊如圖5所示。

圖5 移動(dòng)式中心洞庫(kù)總體結(jié)構(gòu)及功能模塊

4 移動(dòng)式中心洞庫(kù)的工作過(guò)程

移動(dòng)式中心洞庫(kù)是一種新型作戰(zhàn)后勤補(bǔ)給設(shè)備，具備較高的靈活性與隱蔽性，在當(dāng)前提倡一體化、信息化作戰(zhàn)的時(shí)代有較大的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)衛(wèi)星或者遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)很難辨別涂有偽裝的集裝箱卡車的真實(shí)用途。

移動(dòng)式中心洞庫(kù)的工作過(guò)程如下：首先，將分別載有洞庫(kù)導(dǎo)彈艙段補(bǔ)給系統(tǒng)、導(dǎo)彈自動(dòng)拆裝檢測(cè)一體化系統(tǒng)以及整彈自動(dòng)轉(zhuǎn)載裝填裝置的軍用卡車開到指定地點(diǎn)。其次，按指定布局分別停放，并開展準(zhǔn)備工作，包括擴(kuò)展箱體、打開集裝箱艙門、展開整彈自動(dòng)轉(zhuǎn)載裝填裝置、連接電纜以及系統(tǒng)試運(yùn)行等；準(zhǔn)備工作結(jié)束后，開始進(jìn)行導(dǎo)彈組裝—裝填—補(bǔ)給循環(huán)作業(yè)，單枚導(dǎo)彈裝配及測(cè)試作業(yè)過(guò)程不超過(guò)15 min。

5 結(jié)語(yǔ)

該文在實(shí)現(xiàn)組件導(dǎo)彈模塊化、通用化特點(diǎn)的前提下，對(duì)移動(dòng)式中心洞庫(kù)技術(shù)進(jìn)行研究，為構(gòu)建可靈活作戰(zhàn)的新型彈藥裝備體系提供了研究方向。同時(shí)，也為軍方對(duì)該設(shè)備的研制提供了一定的指導(dǎo)作用，具有一定的參考價(jià)值。