Bestry multifunksionele robotkompleks "Uran-9"
'N Kykie na tegnologie, ontwikkelings, huidige stand van sake en die vooruitsigte van landmobiele robotstelsels (SMRK)
Die ontwikkeling van nuwe operasionele leerstellings, veral vir stedelike oorlogvoering en asimmetriese konflikte, sal nuwe stelsels en tegnologie vereis om die ongevalle onder die weermag en burgerlikes te verminder. Dit kan verwesenlik word deur ontwikkelings op die gebied van SMRK, die gebruik van gevorderde tegnologieë vir waarneming en die insameling van inligting, sowel as verkenning en doelopsporing, beskerming en staking met 'n hoë presisie. SMRK het, net soos hul vlieënde eweknieë, weens die wydverspreide gebruik van ultramoderne robottegnologieë nie 'n menslike operateur aan boord nie.
Hierdie stelsels is ook onontbeerlik om in 'n besmette omgewing te werk of om ander "dom, vuil en gevaarlike" take uit te voer. Die behoefte aan die ontwikkeling van gevorderde SMRK hou verband met die behoefte om onbemande stelsels te gebruik vir direkte ondersteuning op die slagveld. Volgens sommige militêre kenners sal onbewoonde voertuie, waarvan die vlak van outonomie geleidelik verhoog sal word, een van die belangrikste taktiese elemente in die struktuur van moderne grondmagte word.
'N Robotkompleks gebaseer op die TERRAMAX M-ATV-gepantserde voertuig lei 'n kolom onbemande voertuie
Operasionele behoeftes en ontwikkeling van SMRK
Aan die einde van 2003 het die Amerikaanse sentrale kommando dringende, dringende versoeke vir stelsels gerig om die bedreiging van geïmproviseerde ploftoestelle (IED's) teen te werk. Die Joint Ground Robotics Enterprise (JGRE) het 'n plan opgestel wat vinnig 'n aansienlike toename in vermoëns kan bied deur die gebruik van klein robotmasjiene. Met verloop van tyd het hierdie tegnologieë ontwikkel, meer stelsels is ontplooi en gebruikers het gevorderde prototipes vir evaluering ontvang. As gevolg hiervan is daar 'n toename in die aantal militêre personeel en eenhede wat betrokke is op die gebied van interne veiligheid, wat geleer het om gevorderde robotstelsels te bestuur.
Die Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) ondersoek tans robottegnologie in masjienleer, en bou voort op die ontwikkeling daarvan in kunsmatige intelligensie en beeldherkenning. Al hierdie tegnologieë, wat ontwikkel is onder die UPI (Unmanned Perception Integration) -program, bied 'n beter begrip van die omgewing / terrein vir 'n voertuig met goeie mobiliteit. Die resultaat van hierdie navorsing was 'n masjien genaamd die CRUSHER, wat in 2009 met operasionele evaluering begin het; Sedertdien is daar nog 'n paar prototipes gemaak.
Die MPRS (Man-Portable Robotic System) -program fokus tans op die ontwikkeling van outonome navigasie- en botsingsvoorkomingstelsels vir klein robotte. Dit identifiseer, bestudeer en optimaliseer ook tegnologieë wat ontwikkel is om die vlak van outonomie en funksionaliteit van robotstelsels te verhoog. Die RACS -program (Robotic for Agile Combat Support) ontwikkel verskillende robottegnologieë om aan huidige bedreigings en operasionele vereistes, sowel as toekomstige behoeftes en vermoëns, te voldoen. Die RACS -program ontwikkel en integreer ook outomatiseringstegnologieë vir verskillende gevegsopdragte en verskillende platforms, gebaseer op die konsep van 'n gemeenskaplike argitektuur en fundamentele kenmerke soos mobiliteit, spoed, beheer en interaksie van verskeie masjiene.
Die deelname van robotte aan moderne gevegsoperasies stel die weermag in staat om van onskatbare waarde ervaring in hul operasie op te doen. Verskeie interessante gebiede het na vore gekom met betrekking tot die gebruik van onbemande vliegtuie (UAV's) en SMRK's in een operasionele teater, en militêre beplanners is van plan om dit noukeurig te bestudeer, insluitend die algemene bestuur van verskeie platforms, die ontwikkeling van verwisselbare boordstelsels wat beide geïnstalleer kan word op UAV's en op SMRK met die doel om die wêreld se vermoëns uit te brei, asook nuwe tegnologieë vir belowende onbewoonde stelsels.
Volgens die eksperimentele program ARCD (Active Range Clearance Developments), sal die sogenaamde scenario van "die veiligheid van die sone outomaties verseker" ontwikkel word, waarin verskeie SMRK saam met verskeie UAV's sal werk. Daarbenewens word 'n beoordeling van tegnologiese oplossings rakende die gebruik van radarstasies op onbemande platforms, 'n beoordeling van die integrasie van beheer- en moniteringstelsels en die algehele doeltreffendheid van die stelsels uitgevoer. As deel van die ARCD -program beplan die Amerikaanse lugmag om tegnologieë te ontwikkel wat nodig is om die doeltreffendheid van gesamentlike aksies van SMRK en UAV's (beide vliegtuie en helikopterskemas) te verhoog, sowel as algoritmes vir die 'naatlose' werking van sensors van alle betrokkenes platforms, die uitruil van navigasie data en data oor sekere hindernisse.
Interne uitleg van meganiese, elektriese en elektroniese komponente SMRK SPINNER
Die American Army Research Laboratory ARL (Army Research Laboratory) doen eksperimente as deel van sy navorsingsprogramme om die volwassenheid van tegnologie te bepaal. ARL doen byvoorbeeld eksperimente wat die vermoë van 'n volledig outonome SMRK evalueer om motors en mense in beweging te ontdek en te vermy. Daarbenewens doen die US Navy se ruimte- en mariene wapensentrum navorsing oor nuwe robottegnologieë en verwante belangrike tegniese oplossings, insluitend outonome kartering, vermyding van hindernisse, gevorderde kommunikasiestelsels en gesamentlike SMRK- en UAV -missies.
Al hierdie eksperimente met die gelyktydige deelname van verskeie grond- en lugplatforms word uitgevoer in realistiese eksterne toestande, gekenmerk deur komplekse terrein en 'n stel realistiese take waartydens die vermoëns van alle komponente en stelsels geëvalueer word. As deel van hierdie loodsprogramme (en die gepaardgaande tegnologie -strategie) vir die ontwikkeling van gevorderde SMRC's, is die volgende rigtings geïdentifiseer om die opbrengs op toekomstige belegging te maksimeer:
- tegnologie -ontwikkeling bied 'n tegnologiese basis vir subsisteme en komponente en gepaste integrasie in SMRK -prototipes vir prestasietoetsing;
- toonaangewende ondernemings op hierdie gebied sal gevorderde tegnologieë ontwikkel wat nodig is om die omvang van robotisering uit te brei, byvoorbeeld deur die reikwydte van die SMRK te vergroot en die omvang van kommunikasiekanale te vergroot; en
- die risikoverminderingsprogram sal die ontwikkeling van gevorderde tegnologieë vir 'n spesifieke stelsel verseker en sommige tegnologiese probleme kan oorkom.
Danksy die ontwikkeling van hierdie tegnologieë, is SMRK moontlik 'n revolusionêre sprong vorentoe in die militêre sfeer, dit sal die verlies van mense verminder en die doeltreffendheid van die geveg verhoog. Om dit te bereik, moet hulle egter onafhanklik kan werk, insluitend die uitvoering van komplekse take.
'N Voorbeeld van 'n gewapende SMRK. AVANTGUARD van die Israeliese maatskappy G-NIUS Unmanned Ground Systems
Gevorderde modulêre robotstelsel MAARS (Modular Advanced Armed Robotic System), gewapen met 'n masjiengeweer en granaatwerpers
Ontwikkel deur NASA SMRK GROVER op besneeuwde terrein
Tegniese vereistes vir gevorderde SMRK
Gevorderde SMRK's is ontwerp en ontwikkel vir militêre missies en werk hoofsaaklik in gevaarlike omstandighede. Tans verskaf baie lande navorsing en ontwikkeling op die gebied van robotiese onbemande stelsels, wat in die meeste gevalle op rowwe terrein kan werk. Moderne SMRK's kan video -seine na die operateur stuur, inligting oor hindernisse, teikens en ander veranderlikes wat interessant is uit 'n taktiese oogpunt, of, in die geval van die mees gevorderde stelsels, heeltemal onafhanklike besluite kan neem. Hierdie stelsels kan eintlik semi-outonoom wees as navigasiedata saam met ingeboude sensordata en afstandsbedieningsopdragte gebruik word om die roete te bepaal. 'N Ten volle outonome voertuig bepaal self sy koers, met slegs ingeboude sensors om 'n roete te ontwikkel, maar terselfdertyd het die bestuurder altyd die geleentheid om die nodige spesifieke besluite te neem en beheer te neem in kritieke situasies of in geval van skade na die masjien.
Vandag kan moderne SMRK's baie soorte bedreigings vinnig opspoor, identifiseer, lokaliseer en neutraliseer, insluitend vyandige aktiwiteite tydens bestralingstoestande, chemiese of biologiese besmetting op verskillende terreine. By die ontwikkeling van moderne SMRK is die grootste probleem die skep van 'n funksioneel effektiewe ontwerp. Sleutelpunte sluit in meganiese ontwerp, 'n reeks ingeboude sensors en navigasiestelsels, mens-robot-interaksie, mobiliteit, kommunikasie en krag / energieverbruik.
Robot-menslike interaksievereistes sluit in baie komplekse mens-masjien-koppelvlakke en daarom moet multimodale tegniese oplossings ontwikkel word vir veilige en vriendelike koppelvlakke. Moderne robot-menslike interaksie tegnologie is baie kompleks en sal baie toetse en evaluerings onder realistiese bedryfstoestande verg om goeie vlakke van betroubaarheid te bereik, beide in mens-robot interaksie en in robot-robot interaksie.
Gewapende SMRK ontwikkel deur die Estse maatskappy MILREM
Die doel van die ontwerpers is die suksesvolle ontwikkeling van 'n SMRK wat sy taak dag en nag op moeilike terrein kan uitvoer. Om maksimum doeltreffendheid in elke spesifieke situasie te bereik, moet die SMRK op alle soorte terreine kan beweeg met hindernisse teen hoë spoed, met 'n hoë wendbaarheid en vinnig van rigting verander sonder 'n beduidende vermindering van spoed. Mobiliteitsverwante ontwerpparameters bevat ook kinematiese eienskappe (hoofsaaklik die vermoë om onder alle omstandighede kontak met die grond te behou). SMRK het, benewens die voordeel dat dit nie die beperkinge van die mens het nie, ook die nadeel van die behoefte om komplekse meganismes te integreer wat menslike bewegings kan vervang. Die ontwerpvereistes vir ritprestasie moet geïntegreer word met sensetegnologie sowel as sensor- en sagteware -ontwikkeling om goeie mobiliteit te verkry en verskillende soorte hindernisse te vermy.
Een van die uiters belangrike vereistes vir hoë mobiliteit is die vermoë om inligting te gebruik oor die natuurlike omgewing (klim, plantegroei, rotse of water), mensgemaakte voorwerpe (brûe, paaie of geboue), weer- en vyandelike hindernisse (mynvelde of hindernisse). In hierdie geval word dit moontlik om u eie posisies en vyandelike posisies te bepaal, en deur 'n beduidende verandering in spoed en rigting aan te bring, word die kans van SMRK op vyandelike vuur aansienlik verhoog. Hierdie tegniese eienskappe maak dit moontlik om gewapende verkennings-SMRK te ontwikkel wat in staat is om verkennings-, waarnemings- en teikenopname-take uit te voer, vuuropdragte in die teenwoordigheid van 'n kompleks wapens, en ook in staat is om bedreigings op te spoor vir selfverdedigingsdoeleindes (myne, vyandelike wapenstelsels), ens.).
Al hierdie gevegsvermoëns moet intyds geïmplementeer word om bedreigings te vermy en die vyand te neutraliseer deur hul eie wapens of kommunikasiekanale met afgeleë wapenstelsels te gebruik. Hoë mobiliteit en die vermoë om vyandelike teikens en aktiwiteite in moeilike gevegstoestande te lokaliseer en op te spoor, is uiters belangrik. Dit vereis die ontwikkeling van intelligente SMRK wat in staat is om vyandelike aktiwiteite intyds op te spoor as gevolg van die ingeboude komplekse algoritmes om bewegings te herken.
Gevorderde vermoëns, insluitend sensors, algoritmes vir data -samesmelting, proaktiewe visualisering en dataverwerking, is noodsaaklik en vereis 'n moderne hardeware- en sagteware -argitektuur. By die uitvoering van 'n taak in moderne SMRK word die GPS -stelsel, 'n traagheidseenheid en 'n traagheidsnavigasiestelsel gebruik om die ligging te skat.
Deur gebruik te maak van die navigasie-data wat danksy hierdie stelsels verkry is, kan die SMRK onafhanklik beweeg volgens die opdragte van die boordprogram of die afstandbeheerstelsel. Terselfdertyd kan SMRK navigasiedata met kort tussenposes na 'n afstandbeheerstasie stuur sodat die operateur weet van die presiese ligging daarvan. Ten volle outonome SMRK's kan hul aksies beplan, en hiervoor is dit absoluut noodsaaklik om 'n roete te ontwikkel wat botsings uitsluit, terwyl dit fundamentele parameters soos tyd, energie en afstand tot 'n minimum beperk. 'N Navigasierekenaar en 'n rekenaar met inligting kan gebruik word om die optimale roete op te stel en dit reg te stel (laserafstandmeters en ultrasoniese sensors kan gebruik word om hindernisse effektief op te spoor).
Komponente van 'n prototipe gewapende SMRK wat deur Indiese studente ontwikkel is
Ontwerp van navigasie- en kommunikasiestelsels
'N Ander belangrike probleem in die ontwikkeling van 'n effektiewe SMRK is die ontwerp van die navigasie- / kommunikasiestelsel. Digitale kameras en sensors word geïnstalleer vir visuele terugvoer, terwyl infrarooi stelsels vir nagbediening geïnstalleer word; die operateur kan die videobeeld op sy rekenaar sien en 'n paar basiese navigasie -opdragte na die SMRK stuur (regs / links, stop, vorentoe) om die navigasie seine reg te stel.
In die geval van volledig outonome SMRK, is visualiseringstelsels geïntegreer met navigasiestelsels gebaseer op digitale kaarte en GPS -data. Om 'n volledig outonome SMRK te skep, vir basiese funksies soos navigasie, is dit nodig om stelsels te integreer vir die waarneming van eksterne toestande, roetebeplanning en 'n kommunikasiekanaal.
Terwyl die integrasie van navigasiestelsels vir enkele SMRK in 'n gevorderde stadium is, is die ontwikkeling van algoritmes vir die beplanning van die gelyktydige werking van verskeie SMRK en gesamentlike take van SMRK en UAV nog in 'n vroeë stadium, aangesien dit baie moeilik is om kommunikasie -interaksie tussen verskeie robotstelsels tegelyk. Die deurlopende eksperimente sal help om vas te stel watter frekwensies en frekwensiebereik benodig word en hoe die vereistes vir 'n spesifieke toepassing kan wissel. Sodra hierdie eienskappe bepaal is, is dit moontlik om gevorderde funksies en sagteware vir verskeie robotmasjiene te ontwikkel.
Onbemande K-MAX-helikopter vervoer SMSS (Squad Mission Support System) robotvoertuig tydens outonomietoetse; terwyl die vlieënier in die K-MAX-kajuit was, maar dit nie beheer het nie
Kommunikasiemiddele is baie belangrik vir die werking van die SMRK, maar draadlose oplossings het redelik groot nadele, aangesien die gevestigde kommunikasie verlore kan gaan as gevolg van inmenging wat verband hou met die terrein, hindernisse of die aktiwiteit van die vyand se elektroniese onderdrukkingstelsel. Onlangse ontwikkelings in masjien-tot-masjien-kommunikasiestelsels is baie interessant, en danksy hierdie navorsing kan bekostigbare en effektiewe toerusting vir kommunikasie tussen robotplatforms geskep word. Die standaard vir spesiale kortafstandkommunikasie DRSC (Dedicated Short-Distance Communication) sal toegepas word in werklike toestande vir kommunikasie tussen SMRK en tussen SMRK en UAV. Daar word tans baie aandag geskenk aan die veiligheid van kommunikasie in netwerkgesentreerde bedrywighede en daarom moet toekomstige projekte op die gebied van bemande en onbewoonde stelsels gebaseer wees op gevorderde oplossings wat aan algemene koppelvlakstandaarde voldoen.
Tans word grootliks voldoen aan die vereistes vir korttermyn-take met 'n lae krag, maar daar is probleme met platforms wat langtermyn-take met 'n hoë kragverbruik verrig, veral videostroom is een van die dringendste kwessies.
Brandstof
Die opsies vir energiebronne hang af van die tipe stelsel: vir klein SMRK's kan die energiebron 'n gevorderde herlaaibare battery wees, maar vir groter SMRK's kan konvensionele brandstof die nodige energie opwek, wat dit moontlik maak om 'n skema met 'n elektriese motoropwekker of 'n nuwe generasie hibriede elektriese aandrywingstelsel. Die mees voor die hand liggende faktore wat die energietoevoer beïnvloed, is omgewingsomstandighede, gewig en afmetings van die masjien en die uitvoeringstyd van die taak. In sommige gevalle moet die kragtoevoerstelsel bestaan uit 'n brandstofstelsel as die hoofbron en 'n herlaaibare battery (verminderde sigbaarheid). Die keuse van die toepaslike tipe energie hang af van alle faktore wat die uitvoering van die taak beïnvloed, en die energiebron moet die nodige mobiliteit, ononderbroke werking van die kommunikasiestelsel, sensorset en wapenkompleks (indien enige) verskaf.
Daarbenewens is dit nodig om tegniese probleme wat verband hou met mobiliteit op moeilike terrein, die waarneming van hindernisse en selfkorreksie van verkeerde optrede op te los. As deel van moderne projekte is nuwe gevorderde robottegnologieë ontwikkel met betrekking tot die integrasie van boordsensors en dataverwerking, roete seleksie en navigasie, opsporing, klassifikasie en vermyding van hindernisse, sowel as die uitskakeling van foute wat verband hou met verlies van kommunikasie en destabilisering van die platform. Outonome veldrynavigasie vereis dat die voertuig die terrein onderskei, wat 3D-orografie van die terrein insluit (beskrywing van die terrein) en die identifisering van hindernisse soos rotse, bome, stilstaande watermassas, ens. Die algemene vermoëns neem voortdurend toe, en vandag kan ons reeds praat van 'n voldoende hoë definisie van die beeld van die terrein, maar slegs in die dag en by goeie weer, maar die vermoëns van robotplatforms in 'n onbekende ruimte en in slegte weer toestande is steeds onvoldoende. In hierdie verband voer DARPA verskeie eksperimentele programme uit, waar die vermoëns van robotplatforms getoets word in onbekende terrein, in enige weer, dag en nag. Die DARPA-program, genaamd Applied Research in AI (Applied Research in Artificial Intelligence), ondersoek intelligente besluitneming en ander gevorderde tegnologiese oplossings vir outonome stelsels vir spesifieke toepassings in gevorderde robotstelsels, asook die ontwikkeling van outonome multi-robotiese leeralgoritmes vir die uitvoering van gesamentlike take, waarmee groepe robotte nuwe take outomaties kan verwerk en rolle onder mekaar kan toewys.
Soos reeds genoem, bepaal die bedryfstoestande en die tipe taak die ontwerp van 'n moderne SMRK, 'n mobiele platform met 'n kragtoevoer, sensors, rekenaars en sagteware -argitektuur vir persepsie, navigasie, kommunikasie, leer / aanpassing, interaksie tussen 'n robot en 'n persoon. In die toekoms sal hulle meer multilateraal wees, 'n verhoogde vlak van eenwording en interaksie hê, en ook vanuit 'n ekonomiese oogpunt meer doeltreffend wees. Van besondere belang is stelsels met modulêre laaivragte, waarmee die masjiene vir verskillende take aangepas kan word. In die volgende dekade sal robotvoertuie gebaseer op oop argitektuur beskikbaar wees vir taktiese operasies en beskerming van basisse en ander infrastruktuur. Hulle sal gekenmerk word deur 'n beduidende vlak van uniformiteit en outonomie, hoë mobiliteit en modulêre boordstelsels.
SMRK -tegnologie vir militêre toepassings ontwikkel vinnig, waardeur baie gewapende magte soldate van gevaarlike take kan verwyder, insluitend die opsporing en vernietiging van IED's, verkenning, beskerming van hul magte, ontginning en nog baie meer. Byvoorbeeld, die konsep van gevegsgroepe van die Amerikaanse weermag, deur middel van gevorderde rekenaarsimulasies, gevegsopleiding en werklike gevegservaring, het getoon dat robotvoertuie die oorlewing van bemande grondvoertuie verbeter het en die doeltreffendheid van die geveg aansienlik verbeter het. Die ontwikkeling van belowende tegnologieë, soos mobiliteit, outonomie, toerusting met wapens, mens-masjien-koppelvlakke, kunsmatige intelligensie vir robotstelsels, integrasie met ander SMRK en bemande stelsels, sal 'n toename in die vermoëns van onbewoonde grondstelsels en hul vlak van outonomie.
Russiese perkussie-robotkompleks Platform-M ontwikkel deur NITI "Progress"
