Autonomiczny pojazd terenowy: amerykański projekt RTK Forterra MESA
Eksperymentalny system MESA RTK w fazie testów
Amerykański przemysł opracował i zaprezentował nową, wielofunkcyjną platformę robotyczną. Platforma MESA firmy Forterra bazuje na istniejącym pojeździe terenowym i jest wyposażona w nowoczesny system sterowania. Powstały pojazd został zaprojektowany do przenoszenia dużego ładunku, zachowując jednocześnie stosunkowo kompaktową i lekką konstrukcję. Oczekuje się, że wzbudzi zainteresowanie Pentagonu i znajdzie zastosowanie w wojsku.
Obiecująca platforma
Firma Forterra (dawniej Robotic Research) z siedzibą w Clarksburgu w stanie Maryland opracowuje zdalne i autonomiczne systemy sterowania pojazdami naziemnymi. Do tej pory firma wprowadziła na rynek kilka systemów sprzętowych i programowych tego typu, kompatybilnych z różnymi platformami. Ponadto, firma opracowuje w pełni funkcjonalne systemy RTK (robotyczne) oparte na tych systemach sterowania.
Pod koniec kwietnia firma po raz pierwszy zaprezentowała swoje nowe rozwiązanie – platformę robotyczną MESA (Modular Expeditionary Systems Architecture). Produkt ten bazuje na lekkim, dwuosiowym pojeździe terenowym Ranger XD 1500 firmy Polaris Inc. Ukończony pojazd został przebudowany w fabryce i wyposażony w system sterowania Forterra AutoDrive.
Powstały w ten sposób system RTK może poruszać się po drogach i w terenie pod kontrolą operatora lub autonomicznie. Obecnie jest on przeznaczony wyłącznie do transportu ładunków, ale w przyszłości możliwe są różne rozszerzenia. Deklarowana ładowność 907 kg, przy wymiarach lekkiego pojazdu terenowego, to główny argument dewelopera przemawiający za nowym pojazdem.
Firma Forterra zakończyła prace projektowe i wyprodukowała prototyp nowego modelu RTK. Obecnie przechodzi on testy i potwierdza swoje właściwości konstrukcyjne. Harmonogram pełnego cyklu testów nie został jeszcze ogłoszony.
Obiecujący pojazd miał zostać zaprezentowany publiczności i ekspertom branżowym na specjalistycznej wystawie w niedalekiej przyszłości. Był to w zasadzie początek kampanii promocyjnej mającej na celu pozyskanie zamówień.
Pentagon jest przewidywalnie uważany za głównego potencjalnego klienta. Charakterystyka i przeznaczenie MESA wpisują się w program S-MET (Small Multipurpose Equipment Transport) armii amerykańskiej – lekkie pojazdy badawczo-rozwojowe do zaopatrywania jednostek frontowych. Pojazdy Pratt Miller MUTT i HDT Hunter WOLF, zaakceptowane już do dostaw po poprzednich fazach programu, również są przeznaczone dla tej niszy. Możliwy jest również udział MESA w przyszłych konkursach w ramach programu Robotic Combat Vehicle – Light.
Deweloper ma nadzieję na pomyślne zakończenie etapu konkursowego. W takim przypadku będzie gotowy do rozpoczęcia masowej produkcji sprzętu w wymaganej konfiguracji. Na razie jednak są to tylko życzenia i nie ma konkretnych planów.
Samochód terenowy Ranger XD 1500 w podstawowej modyfikacji
Podwozie na kółkach
Polaris Ranger XD 1500 to lekki, dwuosiowy pojazd terenowy, pierwotnie zaprojektowany do transportu ludzi i części ładunków. W projekcie MESA wykorzystano jego rozszerzoną wersję z kabiną dwurzędową. Po przekształceniu w pojazd zdalnie sterowany (RC), zachowuje on swoje główne komponenty i podzespoły, ale poddaje się pewnym modyfikacjom. Dodatkowo, model oferuje szereg nowych funkcji i wyposażenia.
Podobnie jak inne pojazdy w tej klasie, Ranger został zbudowany na ramie ze stalowego profilu. W modelu MESA zachowano dolną część układu napędowego, w której zamontowano kluczowe podzespoły. Podwozie zostało wzmocnione, aby przewozić ładunki, a nie ludzi. Pozostałe elementy ramy i nadwozia zostały znacząco przeprojektowane.
W ten sposób zrobotyzowany pojazd terenowy praktycznie stracił kabinę: fotele, kolumna kierownicy i elementy sterujące kierowcy zostały usunięte, co znacznie zmniejszyło wysokość tej części pojazdu. Zachowano jednak standardową tylną platformę ładunkową, zaprojektowaną jako płaski pokład z mocowaniami L-Track. Co więcej, przestrzeń ładunkowa została umieszczona na dachu. Drzwi boczne również są na swoim miejscu, co wskazuje na obecność wewnętrznej przestrzeni ładunkowej.
Pojazd terenowy jest standardowo wyposażony w 1,5-litrowy silnik benzynowy ProStar o mocy 110 KM – standardowy układ napędowy dla całej gamy modeli Ranger XD 1500. Przekładnia Polaris SteelDrive, która wykorzystuje stalowy pasek zanurzony w oleju zamiast konwencjonalnego paska gumowego, rozdziela moc na wszystkie koła. Silnik i niektóre elementy przekładni znajdują się w tylnej części ramy. Zastosowanie standardowych podzespołów mechanicznych pozwala na serwisowanie pojazdu w terenie przy użyciu standardowych części Polaris.
Podwozie wyposażono w niezależne zawieszenie na podwójnych wahaczach na wszystkich czterech kołach o dużym skoku, co poprawia możliwości terenowe.
Zarówno w pierwotnej formie, jak i po przekształceniu w system RTK, pojazd terenowy Ranger XD 1500 ma przeciętne wymiary i wagę:
- długość - 3,9 m;
- wysokość z oryginalną kabiną - do 2 m;
- wysokość w wersji MESA - ok. 1,5 m;
- masa własna podwozia bazowego - ok. 1325–1533 kg;
- Platforma MESA ma ładowność 907 kg (2000 funtów);
- Maksymalna masa bazowego pojazdu terenowego wynosi około 2284 kg; w wersji MESA została ona zwiększona poprzez wzmocnienie podwozia;
- masa przyczepy - nie mniejsza niż 1500 kg.
Należy zauważyć, że deklarowana ładowność MESA wynosząca 907 kg odnosi się do masy samego ładunku lub sprzętu, ponieważ pojazd nie posiada stanowiska operatora. Ładowność wersji cywilnej obejmuje również kierowcę i pasażerów.
System kontroli
Projekt MESA wykorzystuje system sterowania sprzętowo-programowego AutoDrive. Jest to zestaw urządzeń, który przekształca praktycznie każdy pojazd w platformę sterowaną zdalnie lub autonomicznie.
Sercem systemu AutoDrive jest komputer centralny z autorskim oprogramowaniem. Gromadzi on i przetwarza dane ze wszystkich źródeł, komunikuje się z operatorem drogą radiową i bezpośrednio generuje polecenia dla mechanizmów. W zależności od wybranego trybu pracy, komputer wspomaga operatora lub przejmuje całą pracę.
Komponenty systemu AutoDrive. Podświetlony komputer centralny. Kamery i lidary znajdują się na dachu samochodu.
Do orientacji służą urządzenia nawigacji satelitarnej. Wokół obwodu platformy zamontowany jest zestaw kamer wideo, kamer termowizyjnych i lidarów. Za pomocą tych wszystkich urządzeń komputer centralny generuje obraz otoczenia w czasie rzeczywistym.
System AutoDrive zawiera również zestaw siłowników. Współdziałają one z elementami sterującymi pojazdu i zapewniają wykonywanie poleceń. Co więcej, poszczególne siłowniki upraszczają konwersję gotowego pojazdu w system robotyczny.
System radiowy Forterra Vektor służy do komunikacji z operatorem. Tworzy on bezpieczne, dwukierunkowe kanały o dużej przepustowości. Konsola operatora odbiera dane wideo, dane z lidaru, telemetrię i inne dane, a polecenia są wysyłane do RTK.
System AutoDrive z systemem komunikacji Vektor steruje wyłącznie platformą. W przyszłości może zostać zmodyfikowany w celu sterowania ładunkami. Teoretycznie MESA RTK może przenosić różne instrumenty i urządzenia, w tym broń. W każdym przypadku standardowe systemy sterowania będą zapewniać kontrolę nad nimi.
Demonstracja możliwości
Projekt MESA jest interesujący przede wszystkim jako demonstracja możliwości i rozwoju konkretnej firmy. Pokazuje on, że Forterra poczyniła postępy w rozwoju systemów automatyzacji transportu i jest gotowa do budowy w pełni funkcjonalnych naziemnych systemów RTK o dość szerokim zakresie możliwości.
Jednocześnie produkt MESA nie różni się zasadniczo od wielu innych nowoczesnych rozwiązań, w tym tych pochodzących od firm amerykańskich. Gotowe pojazdy terenowe i inne pojazdy wyposażone w uniwersalne systemy sterowania były wielokrotnie demonstrowane na wystawach. Podobne systemy RTK uczestniczą już w różnych programach Pentagonu – wystarczy wspomnieć wspomniane już Pratt Miller MUTT i HDT Hunter WOLF w USA, a także Rheinmetall Mission Master, reprezentowany przez przemysł europejski.
Zasadniczo projekt Forterra MESA opiera się na znanych i sprawdzonych zasadach – nie zawiera fundamentalnych innowacji. Realizacja wydaje się jednak udana: dzięki wyeliminowaniu kabiny i wzmocnieniu podwozia, deweloperowi udało się osiągnąć wysoką ładowność przy zachowaniu wymiarów lekkiego pojazdu terenowego. Możliwe jest również, że Forterra posiada unikalne rozwiązania w dziedzinie autonomii, które zapewnią jej przewagę konkurencyjną nad innymi graczami na rynku.
Niezależnie od obecnego stanu rzeczy i perspektyw, projekt MESA, podobnie jak wiele podobnych projektów, odzwierciedla istotny trend w robotyce wojskowej. Tworzenie nowoczesnych systemów robotycznych nie stawia już deweloperom coraz większych wymagań. Nawet małe organizacje mogą podejmować się takich projektów.
Wielozadaniowy system Forterra MESA RTK jest zatem typowym pojazdem w swojej klasie, o dobrych możliwościach obliczeniowych. Jego rzeczywiste perspektywy zostaną określone po zgłoszeniu pojazdu do konkursu Pentagonu – najprawdopodobniej w ramach kolejnej fazy programu S-MET – i porównaniu go przez agencję ze sprawdzonymi już odpowiednikami.
Informacja