Využívanie bezpilotných povrchových a podvodných dopravných prostriedkov rôznych typov, ako aj iných robotických systémov pri riešení širokého spektra úloh v záujme námorných síl a pobrežnej stráže vedúcich krajín sveta sa v posledných rokoch rozšírilo a má tendenciu k ďalšiemu rýchlemu rozvoju.
Jedným z dôvodov pozornosti, ktorú námorní špecialisti venujú tvorbe podvodných robotov, je vysoká účinnosť ich bojového použitia v porovnaní s tradičnými prostriedkami, ktorými doteraz disponovalo velenie námorných síl krajín sveta. Napríklad počas invázie do Iraku sa veleniu skupiny amerického námorníctva v Perzskom zálive pomocou autonómnych bezpilotných podvodných vozidiel podarilo vyčistiť míny a ďalšie nebezpečné predmety od mín a iných nebezpečných predmetov z vodnej plochy zálivu pomocou rozloha štvrť štvorcovej míle (asi 0,65 sq. Km), napriek tomu, že, ako poznamenal jeden z predstaviteľov amerického námorníctva korešpondentovi Associated Press, typické oddelenie baníckych potápačov by trvalo 21 dní na to.
Zoznam úloh, ktoré riešia bezpilotné podvodné vozidlá, sa zároveň neustále rozširuje a okrem tradičných a najbežnejších - hľadanie mín a výbušných predmetov, poskytovanie rôznych podmorských operácií, ako aj prieskum a pozorovanie - už obsahuje riešenie šokových úloh a prácu na komplexnejších a predtým nedostupných „robotom v ramenných popruhoch“v prímorskej zóne, kde musia ničiť míny a ďalšie prvky protivzdušnej obrany nepriateľa. Špecifickými podmienkami ich bojového použitia sú plytká voda, silné prílivové prúdy, vlny, ťažká topografia dna atď. - Výsledkom je, že vedú k vytváraniu mechanizmov charakterizovaných vysokou technickou náročnosťou a originalitou použitých riešení. Táto originalita im však často ide bokom: zákazník ešte nie je pripravený na masívne zavádzanie takýchto ľuďmi vytvorených príšer do vojsk.
KOVOVO KOMPOZITNÝ "RAKOVINA"
Jeden z prvých vojenských robotov vytvorených na prácu v „plážovej“oblasti v rámci prípravy na obojživelnú operáciu možno považovať za malého kôrovcového autonómneho podvodného robota známeho ako Ambulatory Benthic Autonomous Underwater Vehicle, ktorý sa dá z angličtiny preložiť ako „kráčajúci bentický“(dole) autonómne podvodné vozidlo “.
Toto zariadenie s hmotnosťou iba 3,2 kg vyvinuli z iniciatívy špecialisti z Marine Science Center Northeastern University so sídlom v Bostone v štáte Massachusetts (USA) pod vedením doktora Josepha Ayersa. Objednávateľom diela bolo Riaditeľstvo výskumu námorníctva USA (ONR) a Agentúra pre pokročilé obranné projekty ministerstva obrany USA (DARPA).
Zariadenie je dolným autonómnym robotom takzvanej biomimetickej triedy (roboty podobné niektorým vzorkám sveta zvierat. - V. Sch.), Ktorý vyzerá ako rakovina a je určený na prieskum a prieskum mín v pobrežných oblastiach zóne a na prvom pobreží, ako aj na dne riek, kanálov a iných plytkých prírodných a umelých nádrží.
Robot má telo vyrobené z odolného kompozitného materiálu, 200 mm dlhé a 126 mm široké, osem mechanických nôh s tromi stupňami voľnosti, ako aj pár predných nôh podobných krabím alebo krabím pazúrom a jednu zadnú, krabí chvost, povrchy pre hydrodynamickú stabilizáciu robota pod vodou, každý približne 200 mm dlhý (to znamená, že každý povrch je dĺžkou porovnateľný s telom robota). Mechanické nohy sa dajú do pohybu umelými svalmi zo zliatiny niklu a titánu s efektom tvarovej pamäte (zliatina s tvarovou pamäťou NiTi) a vývojári sa rozhodli v pohonoch použiť moduláciu šírky impulzu.
Činnosti robota sú riadené pomocou ovládača neurálnej siete, ktorý implementuje model správania požičaný vývojármi zo života homárov a prispôsobený podmienkam bojového použitia týchto robotov. Špecialisti z Northeastern University si navyše vybrali amerického homára ako zdroj pre vývoj modelu správania sa predmetného robota.
"Spôsoby a správanie, ktoré homáre používali po tisícročia na hľadanie potravy, môže robot rovnako dobre použiť na nájdenie mín," povedal vedúci projektu Dr. Joseph Ayers z Marine Science Center Northeastern University.
Palubný riadiaci systém rakovinového robota je založený na počítačovom systéme Persistor založenom na mikroprocesore Motorola MC68CK338 a užitočné zaťaženie zariadenia obsahuje hydroakustický komunikačný systém, kompas a inklinometer / akcelerometer na báze MEMS (MEMS - mikroelektromechanický systém).
Typický scenár bojového použitia tohto robota vyzeral takto. Skupina robotických rakov je dodávaná do oblasti použitia pomocou špeciálneho transportného nosiča v tvare torpéda (mal vytvoriť niečo ako podvodnú verziu malého nákladného kontajnera používaného v letectve). Po rozptyle museli roboti podľa vopred určeného programu vykonať prieskum alebo dodatočný prieskum určeného priestoru, identifikovať prvky protivzdušného obranného systému nepriateľa, najmä pokiaľ ide o míny a iné výbušné predmety atď. V prípade veľkovýroby by nákupná cena jednej robotickej rakoviny mohla byť približne 300 dolárov.
Zdá sa však, že záležitosť neprekročila konštrukciu niekoľkých prototypov a ich krátke testy. Hlavný potenciálny zákazník, námorníctvo, ktoré pôvodne na tieto štúdie vyčlenilo asi 3 milióny dolárov, už o projekt neprejavilo ďalší záujem: naposledy bol špecialistom velenia amerického námorníctva demonštrovaný rozvoj Severovýchodnej univerzity v roku 2003. Medzi účastníkmi týchto výstav, kde bol tento vynález demonštrovaný, pravdepodobne neboli žiadni zákazníci.
KRAB "ARIEL II"
Pokus o vytvorenie robota na základe štrukturálnych vlastností „morských plodov“, a konkrétne - kraba, vykonali aj odborníci americkej spoločnosti „AyRobot“. Spoločnosť je dnes jedným z popredných svetových vývojárov a výrobcov robotov rôznych typov na vojenské a civilné účely a objem ich dodávok sa dlhodobo odhaduje na milióny. Spoločnosť bola založená v roku 1990 a od roku 1998 sa pravidelne angažuje v záujme DARPA alebo iných divízií vojenských a bezpečnostných agentúr USA, ako aj ďalších krajín sveta.
Robot vyvinutý špecialistami spoločnosti dostal názov Ariel II a je zaradený do kategórie autonómnych legovaných podvodných vozidiel (ALUV). Je navrhnutý tak, aby vyhľadával a odstraňoval míny a rôzne prekážky v protiobrannom obrannom systéme nepriateľa umiestnenom v zóne pobrežných plytkých vôd a na „pláži“. Vlastnosťou robota je podľa vývojárov jeho schopnosť zostať funkčný aj v obrátenom stave.
„Ariel II“váži asi 11 kg a unesie užitočné zaťaženie až 6 kg. Dĺžka tela zariadenia je 550 mm, maximálna dĺžka pre manipulátory s kompasom a inklinometrom je 1150 mm, šírka je 9 cm v nízkej polohe a 15 cm - na zdvihnutých „nohách“. Robot je schopný pracovať v hĺbkach až 8 m. Zdroj energie - 22 nikel -kadmiových batérií.
Štrukturálne je „Ariel II“krabovitý prístroj s hlavným telom a šiestimi nohami, ktoré sú k nemu pripevnené a ktoré majú dva stupne voľnosti. Všetky cieľové elektronické zariadenia umiestnené na palube „kraba v uniforme“by mali byť podľa plánu vývojárov umiestnené v zapečatenom module. Cieľový systém riadenia záťaže je distribuovaný. Práce na tomto robotovi na boj proti mínam boli vykonávané na základe zmlúv vydaných agentúrou DARPA a výskumným úradom amerického námorníctva.
Scenár bojového použitia týchto robotov je v mnohých ohľadoch podobný vyššie uvedenému, iba s jedným rozdielom: robot mal režim ničenia mín. Po nájdení míny sa robot zastavil a zaujal pozíciu v bezprostrednej blízkosti bane a čakal na povel. Keď robot prijal zodpovedajúci signál z veliteľského stanovišťa, odpálil mínu. „Kŕdeľ“týchto robotov teda mohol súčasne takmer úplne alebo dokonca úplne zničiť antiamphibious minové pole v oblasti plánovaného obojživelného útočného pristátia. Vývojár taktiež navrhol možnosť, ktorá by nezabezpečovala úlohu kamikadze: robot jednoducho umiestnil na mínu výbušnú nálož a pred výbuchom ustúpil do bezpečnej vzdialenosti.
Jeden z prototypov robota - hľadač mín „Ariel“. Fotografia z www.irobot.com
Ariel II predviedol svoju schopnosť nájsť míny počas najmenej troch testov. Prvý sa uskutočnil v plytkej pobrežnej oblasti v oblasti Riviera Beach, neďaleko mesta Riviera, Massachusetts; druhý je v oblasti Panama City na Floride, financovaný spoločnosťou Boeing Corporation, a tretí je v oblasti Monterey Bay pre National Geographic Group. Tento projekt zrejme neprešiel ďalším vývojom (aj kvôli zďaleka nie jednoznačným výsledkom týchto testov) a vojenský zákazník, ktorý financoval práce v prvej fáze, údajne považoval ďalší rozvoj tej istej spoločnosti za perspektívnejší, známy ako „Transfibian“a diskutované nižšie. Aj keď ani tu nie je všetko také jednoduché.
„TRANSFIBIA“Z MASACHUSETOV
Ďalšie bezpilotné podvodné vozidlo na prácu v prímorskej zóne, ktoré uvádza spoločnosť „AyRobot“, nebolo pôvodne vyvinuté jeho špecialistami, ale bolo zdedené od spoločnosti „Nekton Corporation“, ktorú získala v septembri 2008 za 10 miliónov USD.
Toto zariadenie dostalo názov „Transphibian“(Transphibian) a bolo vytvorené v záujme armády s cieľom vyhľadávať a ničiť míny rôznych typov samo-detonáciou pomocou palubnej výbušnej náplne s hmotnosťou 6,35 kg a signálu dodávaného diaľkovým operátorom..
„Transfibian“je malé (prenosné) autonómne bezpilotné podvodné vozidlo s dĺžkou asi 90 cm. Jeho hlavným rozdielom od ostatných ponorných ponorných zariadení v prímorskej zóne je použitie kombinovaného spôsobu pohybu: vo vodnom stĺpci sa zariadenie pohybuje pomocou dvoch párov „plutiev“, ako ryba alebo plutvonožý cicavec, a pozdĺž dna sa pomocou rovnakých „plutiev“už plazí. V materiáloch venovaných tomuto vývoju sa súčasne tvrdí, že „plutvy“majú šesť stupňov voľnosti. Podľa koncepcie vývojárov to poskytuje možnosť rovnako účinného použitia uvažovaného zariadenia v plytkej vode aj vo veľkých hĺbkach a tiež výrazne zvyšuje jeho mobilitu a schopnosť prekonávať prekážky rôzneho charakteru.
Ako užitočné zaťaženie bolo plánované použitie rôznych vyhľadávacích zariadení až po veľkú optoelektronickú kameru, ktorá mala byť zavesená na špeciálnych držiakoch pod stredovou časťou karosérie vozidla.
Stav vývoja v súčasnosti nie je úplne jasný, pretože sekcia venovaná bezpilotnému podvodnému vozidlu „Transfibian“neexistuje ani na webových stránkach developerskej spoločnosti. Aj keď niekoľko zdrojov tvrdí, že americké vojenské oddelenie uprednostnilo toto zariadenie a upustilo od predtým zvažovaného vývoja tej istej spoločnosti - bezpilotného podvodného vozidla Ariel II. Je však pravdepodobné, že projekt bol uzavretý alebo zmrazený, pretože americkí námorní špecialisti boli, mierne povedané, nespokojní s množstvom dôležitých parametrov predmetného bezpilotného podvodného vozidla.
SLEDUJTE AMPHIBIU
Poslednú vzorku neobývaných vozidiel určených na vyhľadávanie a ničenie mín, ako aj na prieskum nepriateľskej proti obojživelnej obrany v takzvanej surfovacej zóne, o ktorej sa tu budeme zaoberať, vytvorili špecialisti zo známej americkej spoločnosti Foster- Miller, ktorý sa špecializoval na vývoj vojenských a policajných robotov. Práce na tomto zariadení s názvom Takticky adaptabilný robot boli vykonané v rámci programu MCM Very Shallow Water / Surf Zone, financovaného výskumným manažmentom amerického námorníctva.
Táto vzorka bola bezpilotné pásové obojživelné vozidlo vyvinuté na základe vývoja získaného spoločnosťou Foster-Miller pri vytváraní malého pozemného robota Lemming, ktorý zadala spoločnosť DARPA. Toto zariadenie je teda schopné fungovať ako na morskom dne v plytkej vode v blízkosti pobrežia (v rieke, jazere atď.), Tak aj na pobreží. Vývojár zároveň poskytol možnosť vybaviť zariadenie rôznymi možnosťami pre výkonové prvky (nabíjateľné batérie), senzory a ďalšie užitočné zaťaženie, ktoré sa nachádzalo v oddelení s užitočným objemom asi 4500 metrov kubických. palcov (asi 0,07 kubických metrov).
Postavený prototyp zariadenia má nasledujúce taktické a technické vlastnosti: dĺžka - 711 mm, šírka - 610 mm, výška - 279 mm, hmotnosť (vo vzduchu) - 40, 91 kg, maximálna rýchlosť - 5,4 km / h, maximálna cestovná rýchlosť dosah - 10 míľ. Ako užitočné zaťaženie sa plánovalo vyvinúť hmatové senzory (dotykové senzory), magnetický gradiometer, magnetoindukčný senzor na bezkontaktnú detekciu predmetov atď.
Palubné vybavenie obojživelného robota má obsahovať navigačné pomôcky (viacsenzorový systém na určovanie priestorovej polohy vozidla pomocou Kalmanovho filtra; navigačný systém na prácu v plytkej vode SINS (Swimmer Inshore Navigation System); prijímač diferenciálu subsystém globálneho navigačného satelitného systému (DGPS); trojosový kompas; počítadlá kilometrov; gyroskopický snímač rýchlosti stáčania atď.) a komunikácie (rádiový prijímač ISM a podvodný akustický modem) a palubný riadiaci systém je založený na PC / 104 štandardný počítač.
Výsledky prieskumu určenej oblasti vodnej plochy (morského dna) každým z na to pridelených obojživelných robotov - a operácia sa plánuje pomocou skupiny podobných zariadení - sa prenášajú na konzolu operátora, kde je digitálny na ich základe je vytvorená mapa tejto oblasti.
Špecialisti z Foster-Miller a divízie pobrežných systémov strediska Surface Warfare amerického námorníctva spoločne vykonali testovací cyklus prototypu predmetného systému, počas ktorého museli predviesť schopnosť obojživelného robota vyriešiť nasledujúce úlohy:
- hľadanie rôznych predmetov vo vyhradenej oblasti vodnej plochy;
- vyhľadávanie a identifikácia predmetov na morskom dne;
- úplný a dôkladný prieskum pobrežnej zóny (surfovacej zóny) v mieste nadchádzajúcej obojživelnej útočnej operácie;
- udržiavanie obojsmernej komunikácie s operátorom na nosnej lodi alebo na pobrežnom veliteľskom stanovišti;
- riešenie požadovaných úloh offline.
V júli 2003 bol tento obojživelný robot predvádzaný všetkým v Bostone v rámci výstavy organizovanej Riaditeľstvom pre výskum námorníctva USA počas bostonského Harborfestu a predtým, v roku 2002, americká armáda používala tieto zariadenia vo verzii optimalizovanej na použitie na súši, počas operácie na prieskum jaskýň v horách Afganistanu.
Stav systému je označený ako „vo vývoji“, zmluvy o akejkoľvek sériovej výrobe obojživelných robotov ešte neboli uzavreté (prinajmenšom o tom neboli zverejnené informácie), preto je pravdepodobné, že zákazník, zastúpený Velenie amerického námorníctva zatiaľ neprejavilo aktívny záujem pokračovať v práci na projekte. Navyše o tomto robotickom systéme nie je na webových stránkach amerického námorníctva žiadna zmienka v sekcii venovanej banským akčným silám a zariadeniam pre veľmi plytké vodné oblasti a program Surf Zone.
POTENCIÁLNE NEBEZPEČENSTVO
Vo všeobecnosti možno konštatovať, že úloha vyhľadávania, detekcie, klasifikácie a ničenia mín v prímorskej zóne a na prvom pobreží („pláž“), ako aj zisťovanie rôznych prvkov nepriateľskej proti obojživelnej obrany zostáva jednou z najdôležitejších súčastí komplexného procesu námorných síl vedúcich krajín sveta podpora obojživelných útočných operácií. Najmä tie, ktoré sa odohrávajú na neznámych úsekoch pobrežia.
V tomto ohľade môžeme očakávať ďalší rozvoj prác na tvorbe robotických nástrojov určených na riešenie vyššie uvedených problémov. Aj keď, ako je zrejmé z vyššie uvedených informácií, úlohou vytvoriť neobývané a najmä autonómne vozidlá schopné prevádzky v extrémne ťažkých podmienkach prímorskej zóny (surfová zóna, na prvom pobreží), charakterizovanej komplexnou topografiou dna, malou hĺbkou a silné prúdy, nie je v žiadnom prípade jednoduchý a nevedie vždy k požadovanému a uspokojivému výsledku pre zákazníka.
Na druhej strane, už v roku 2008, na stránkach online zdroja NewScientist.com, bol publikovaný materiál na základe prognózy britských a amerických expertov ohľadom najvážnejších vedeckých a technických hrozieb, s ktorými sa ľudstvo môže v dohľadnej budúcnosti stretnúť. … A čo je pozoruhodné, podľa autorov predpovede môže byť jednou z hrozieb s vysokou mierou pravdepodobnosti príliš rýchly vývoj biomimetických robotov - systémov vytvorených na základe požičiavania si určitých vzoriek povahy planéty. Napríklad autonómne podvodné plavidlá bez posádky vytvorené podobne ako niektoré vzorky morskej fauny v konštruktívnom zmysle aj vo vzťahu k modelom správania implementovaným v ich riadiacich systémoch.
Podľa britských vedcov sa rýchlo „množenie“tohto druhu biomimetických robotov môže stať novým druhom obyvateľov našej planéty a vstúpiť do konfrontácie s cieľom získať životný priestor so svojimi bývalými tvorcami. Fantastické? Áno, pravdepodobne. Ale pred niekoľkými storočiami sa ponorka Nautilus, vesmírne rakety a bojové lasery zdali fantastické. A špecialista na biomimetické roboty Robert Full, ktorý pracuje na Kalifornskej univerzite v Berkeley, zdôrazňuje: „Podľa mňa v tejto fáze vieme príliš málo o možných hrozbách, aby sme mohli správne naplánovať náš vývoj.“
