“搞科技创新很重要的一点就是要踏踏实实，真正瞄准最终产品去做，不是赶潮流，也不是赶时髦。”秉持这一态度，轩宇智能总工程师朱志斌带领公司团队与一机瑞特于2020年起合作开展多功能编队模块机器人科研项目，历时一年多，完成了产品设计、试制到外场试验等工作。

跨界融合——多功能编队模块履带车

多功能编队模块履带车是一款面向消防救援、安防排爆、无人值守等场景的新型模块履带车，该产品集自主导航定位、编队协同、自主组网通讯、自主跟随等功能于一体，有力助推了我国地面装备自主无人技术的进步。

这是一场“天”与“地”的跨界融合，既充满挑战也充满成就。轩宇智能是中国空间技术研究院502所于2015年组建的集智能机器人系统设计、研发、加工、制造于一体的高新技术企业。得益于航天科技多年来在自主导航和空间运动控制领域的技术积累和应用转化，公司在履带车研制方面拥有得天独厚的优势。  

内蒙一机是新中国“一五”期间156个重点建设项目之一，是我国重要的集履带式、轮式、轨道式重型车辆于一体的产业化基地，在履带式车辆生产上亦有着丰富的理论与实际应用知识。

“天上飞的无人机编队相对简单，因为天空是空的。空域相对较为干净，避障、协同更好做，通信也更有保障。但是地面不行，地面的地形地貌复杂，障碍物多，做地面编队最怕通信断开，保证复杂地面环境感知和通信稳定是面对的难题。” 朱志斌介绍道。

两家单位迎难而上，以解决实际问题为出发点，在产品研制过程中实现了关键技术百分百国产化，填补了行业空白。

模块化结构提升履带车更换效率

在实地测试中，项目团队在包头找到一块开阔的原始地貌，沙棘遍布，崎岖不平，考察在复杂地形条件下，车辆的单侧通过性、爬坡能力、越壕沟等性能。该履带车采用了模块结构，两边履带采用独立的动力模组，可以保证履带车的快速维修与更换，如果单边履带坏了，可快速更换并组装成一台新车，这种设计不仅增加系统冗余度，还提高了车辆的整体可靠性能，而模块化结构也降低了制造工艺难度，让大批量快速生产成为现实。

未知环境感知与避障

复杂地形的通过性是对编队模块化履带车的基本考察，对多车编队而言最重要的一点是车辆之间不能冲突。研发团队采用激光雷达全方位高速扫描进行周边环境感知，通过智能优化算法进行局部地图实时构建和动态避障。同时在整车调度方面，研发团队在顶层完成了基于GIS全局地图信息的最优路径选择。

多传感器融合与定位

多功能编队模块履带车采用了多传感器融合定位算法，使用GPS、IMU、里程计等传感器，结合地图信息实现了地图匹配的多传感器融合导航定位，弥补了峡谷、隧道等场景GPS信号短时缺失情况下的导航定位难题。

无线自组网通信

自组网网络是做编队机器人或无人平台非常重要的技术。自组网网络可以实现编队之间定位、图像等信息有效可靠的传输。采用多点到多点网络拓扑结构，以无线多跳方式相连，无中心随时随地组网，实现了车间信息实时交互。

集群编队

多功能编队模块履带车需要在一定的约束条件下达到和保持一定的几何结构，灵活、快速地适应环境，进而在复杂环境中高效、可靠地执行任务。利用分布式无线自组网的架构优势，应用编队变换策略进行自主障碍规避，既提高了编队的稳定性又提高了整体环境的适应性。

伴随策略 与人同行

人员跟随导航方式是多功能编队模块履带车的一大亮点，基于UWB技术估算人车相对位置信息、采用未知环境约束下的跟随控制策略实现车辆跟随避障。该方式不仅丰富了作业手段，还释放了作业人员双手，提升了作业效能。此外，履带车采用全电底盘，无废气，噪音低，为作业人员提供了更友好的环境。

核心车载控制器100%国产化

多功能编队模块履带车是一个通用化平台，自主研制的核心车载控制单元自2017年起，迭代了近五年时间，实现了100%国产化，技术成熟度达到了八级，集成度高，扩展性强，容错性强。目前在医疗巡诊机器人、金库搬运机器人等特种机器人上都实现了成功应用。

库房对自动化和智能化的需求越来越高，但是小面积的库房不适应进行大规模自动化仓储改造，那么这种情况下只能由机器“向前一步”，主动适应库房环境，而这也对机器人提出更高的智能化要求。

针对这种棘手的“小”问题，朱志斌讲到，小范围智能化需要机器人有更强的适应能力和自主性，针对这种场景，除了常见的室内导航解决方案，还增加了近端位姿补偿策略。当码垛货物发生倾斜时，如何精确测量位姿偏差，如何灵活修正偏差，都是非常细微但是关乎码垛质量的重要环节。在机器人产品进行无人码垛工作时，可以做到无货架重叠堆垛，重复30次不超过一厘米错位。

短短几年的时间，公司与一机瑞特的“跨界”合作不但推出了兼具先进指标与实用性能的智能产品，还不断将核心技术向其他行业领域打包移植，凭借过硬的技术实力，公司自主研发的车载控制器能够实现在两周内完成从裸车到无人智能车辆的快速升级。 

丰硕的成果离不开最初合作的务实精神，朱志斌引用了习总书记的一句名言：“要把论文写在祖国大地上。”多功能编队模块履带车这一“跨界”合作项目正是这句话的生动写照。