Công nghệ bánh xe tích hợp đột phá của Mỹ cho robot mặt đất không người lái

Một công ty công nghệ quốc phòng của Mỹ đang theo đuổi cách tiếp cận hoàn toàn mới đối với thiết kế phương tiện mặt đất không người lái (UGV). AZAK, doanh nghiệp tập trung vào đổi mới quốc phòng, đang phát triển khái niệm “bánh xe như một phương tiện”, trong đó toàn bộ chức năng động lực, nguồn điện và điều khiển được tích hợp trực tiếp vào từng bánh xe. Cách làm này được kỳ vọng sẽ đơn giản hóa hậu cần quân sự và đẩy nhanh việc triển khai các nền tảng robot linh hoạt cho các chiến dịch phân tán và viễn chinh.

Thay vì thiết kế một phương tiện hoàn chỉnh với khung gầm, trục bánh và hệ truyền động tập trung như truyền thống, AZAK đảo ngược tư duy: lấy khả năng cơ động làm nền tảng, còn “phương tiện” chỉ là phần cấu trúc gắn lên trên. Theo cách tiếp cận này, mỗi bánh xe trở thành một mô-đun độc lập, có thể nhanh chóng biến nhiều loại cấu trúc khác nhau thành một hệ thống cơ động hoàn chỉnh.

Hệ thống cơ động không người lái lấy bánh xe làm trung tâm của AZAK tích hợp động cơ, pin và điện tử điều khiển ngay trong từng bánh, cho phép tạo ra các nền tảng không cần khung gầm, mô-men xoắn lớn, trọng tâm thấp, lắp ráp nhanh và khả năng cơ động địa hình mạnh, phục vụ nhiệm vụ hậu cần, cứu thương - tải thương và các sứ mệnh mặt đất tự động. Ảnh: AZAK.

Trung tâm của khái niệm này là mô-đun bánh xe S26, được AZAK thiết kế như một “nút động lực” khép kín. Mỗi bánh tích hợp động cơ điện, bộ điều khiển động cơ, hộp số, hệ thống điều khiển độc quyền, hệ thống quản lý pin và pin ngay trong chính bánh xe. Đáng chú ý, các thành phần nặng được bố trí bên dưới tâm bánh, giúp duy trì trọng tâm thấp ổn định bất kể cấu trúc hoặc tải trọng lắp phía trên.

Về mặt kỹ thuật, S26 Gen 1 có đường kính khoảng 26 inch, bề rộng 8 inch, khối lượng khoảng 39 kg. Bánh xe cung cấp mô-men xoắn liên tục khoảng 147 pound-feet, với tốc độ tối đa ngắn hạn khoảng 12 dặm/giờ. Hệ thống đạt chuẩn kín bụi, kín nước IP67, cho phép hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt, đồng thời hỗ trợ các chế độ điều khiển không dây, có dây hoặc tự động.

Thời gian lắp đặt hoặc thay thế mỗi bánh chỉ tính bằng vài giây, một ưu điểm đặc biệt quan trọng trong môi trường quân sự. Theo công bố của AZAK, tầm hoạt động của hệ thống phụ thuộc nhiệm vụ, thường trong khoảng 20–50 dặm, với dung lượng pin khoảng 1,27 kWh mỗi bánh và thời gian sạc khoảng 1,5 giờ.

Ý nghĩa tác chiến của thiết kế này nằm ở chỗ: khi toàn bộ động lực và điều khiển đều nằm trong bánh xe, “phương tiện” có thể là bất kỳ thứ gì nhiệm vụ yêu cầu. Một khung đơn giản, cáng cứu thương, bệ chở hàng, nền tảng cảm biến hay thậm chí giá mang vũ khí đều có thể nhanh chóng được biến thành robot mặt đất không người lái mà không cần tích hợp trục bánh, trục truyền động hay hệ thống truyền lực phức tạp.

AZAK theo đuổi triết lý kết nối nhanh, cho phép gắn các bánh xe này vào gần như mọi cấu trúc nhẹ. Điều đó giúp rút ngắn đáng kể thời gian phát triển phương tiện mới, chuyển từ quá trình thiết kế cơ khí phức tạp sang một quy trình mô-đun linh hoạt. Với các đơn vị tác chiến, đây là lời giải cho nhu cầu ngày càng lớn về các nền tảng robot đa nhiệm, thay vì những UGV chuyên dụng, khó thích ứng.

Hiệu năng cơ động cũng là điểm mà AZAK đặc biệt nhấn mạnh. Cấu hình bánh xe độc lập cung cấp mô-men xoắn lớn trực tiếp tại điểm tiếp xúc mặt đất, kết hợp với trọng tâm thấp, giúp phương tiện vượt chướng ngại vật cao hơn chiều cao khung, leo dốc lớn và di chuyển ổn định trên địa hình gồ ghề hoặc đổ nát. Nếu được kiểm chứng trong thử nghiệm quân sự thực tế, đây sẽ là lợi thế đáng kể so với nhiều UGV cỡ nhỏ hiện nay vốn gặp khó khăn khi mang tải trên địa hình phức tạp.

Robot được sử dụng rộng rãi trên chiến trường Ukraine. Ảnh: TASS

AZAK cho biết họ đã tự đầu tư phát triển công nghệ bánh xe tích hợp từ giữa những năm 2010, liên tục hoàn thiện thông qua các nguyên mẫu hướng tới ứng dụng quốc phòng và an ninh. Một số chương trình đổi mới của chính phủ Mỹ đã bày tỏ sự quan tâm, đặc biệt trong bối cảnh hậu cần bị tranh chấp và các kịch bản triển khai nhanh, phân tán. Các nền tảng nhẹ, dấu hiệu thấp, có thể vận chuyển trang bị hoặc sơ tán thương binh được xem là những ứng dụng phù hợp, nơi sự yên tĩnh, độ tin cậy và dễ sửa chữa quan trọng hơn tốc độ hay giáp bảo vệ.

Cách tiếp cận “bánh xe như phương tiện” thách thức những giả định lâu nay về thiết kế phương tiện mặt đất quân sự. Một bánh xe dẫn động tiêu chuẩn hóa có thể cho phép hình thành cả một “họ” nền tảng nhiệm vụ với chi phí thấp hơn, hậu cần và bảo dưỡng đơn giản hơn; phương tiện bị hư hại có thể được khôi phục bằng cách thay bánh thay vì sửa chữa hệ truyền động phức tạp tại thực địa.

Tuy nhiên, kiến trúc này cũng đặt ra các vấn đề mà quân đội sẽ phải đánh giá kỹ lưỡng, như quản lý nhiệt trong bánh xe kín, mức độ dễ tổn thương của pin phân tán, khả năng chống nhiễu điện từ và tấn công mạng của hệ điều khiển cấp bánh, cũng như tác động động lực học khi tập trung khối lượng tại bánh xe trên địa hình cực đoan. Việc khái niệm của AZAK có thực sự tạo ra bước ngoặt cho lĩnh vực UGV quân sự hay không sẽ phụ thuộc vào kết quả thử nghiệm nghiêm ngặt trong điều kiện tác chiến thực tế.

Nguyễn Cúc