Nieludzcy żołnierze wyruszają na zwiad i szukają min
Wykorzystanie niezamieszkałych pojazdów nawodnych i podwodnych różnego typu, a także innych systemów zrobotyzowanych w rozwiązywaniu jak najszerszego zakresu zadań w interesie sił morskich i straży przybrzeżnej czołowych krajów świata stało się w ostatnich latach powszechne i ma tendencję do do dalszego szybkiego rozwoju.
Jednym z powodów, dla których specjaliści od marynarki wojennej zwrócili uwagę na tworzenie podwodnych robotypolega na wysokiej skuteczności ich bojowego użycia w porównaniu z tradycyjnymi środkami, którymi dysponowało dotychczas dowództwo sił morskich państw świata. Na przykład podczas inwazji na Irak dowództwu grupy Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych w strefie Zatoki Perskiej, przy użyciu autonomicznych, niezamieszkałych pojazdów podwodnych, udało się oczyścić ćwierć mili kwadratowej (około 16 km0,65) z min i innych niebezpiecznych obiektów z miny i inne niebezpieczne obiekty w ciągu zaledwie 21 godzin, mimo że, jak zauważył korespondentowi Associated Press jeden z przedstawicieli Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych, typowy oddział nurków górniczych potrzebowałby na to XNUMX dni.
Jednocześnie lista zadań rozwiązywanych przez niezamieszkałe pojazdy podwodne stale się poszerza i oprócz tradycyjnych i najczęstszych - poszukiwania min i obiektów wybuchowych, wykonywania różnych operacji podwodnych, a także rozpoznania i obserwacji - już teraz rozwiązywanie zadań szokowych i praca nad bardziej złożonymi i wcześniej niedostępnymi dla „robotów w mundurach” odcinkami strefy przybrzeżnej, gdzie muszą niszczyć miny i inne elementy obrony przeciwpancernej wroga. Specyficzne warunki ich użycia bojowego to płytka woda, silne prądy pływowe, fale, złożona topografia dna itp. – ostatecznie prowadzą do powstania mechanizmów, które wyróżniają się dużą złożonością techniczną i oryginalnością zastosowanych rozwiązań. Jednak ta oryginalność często schodzi na dalszy plan: klient nie jest jeszcze gotowy na masowe wprowadzanie takich stworzonych przez człowieka potworów do wojska.
KOMPOZYT METALOWY „RAK”
Jednym z pierwszych robotów wojskowych zaprojektowanych do pracy w strefie „plaży” w ramach przygotowań do desantu ziemnowodnego może być mały autonomiczny robot podwodny ze skorupiakami, znany jako Ambulatory Benthic Autonomous Underwater Vehicle, co można przetłumaczyć z angielskiego jako „walking benthic”. (na dole) autonomiczny pojazd podwodny.
Ten ważący zaledwie 3,2 kg aparat został opracowany z inicjatywy specjalistów z Marine Science Center of Northeastern University z siedzibą w Bostonie, Massachusetts (USA), pod kierownictwem dr. Josepha Ayersa. US Navy Research Office (ONR) i Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych Departamentu Obrony USA (DARPA) działały jako klient pracy.
Urządzenie jest bentosowym autonomicznym robotem tzw. klasy biomimetycznej (roboty podobne do dowolnych próbek świata zwierzęcego. - V.Sh.), zewnętrznie przypominającym raka i przeznaczonym do prowadzenia rozpoznania i operacji minowania w strefie przybrzeżnej oraz na pierwszej linii brzegowej, a także na dnie rzek, kanałów i innych płytkich naturalnych i sztucznych zbiorników.
Robot posiada korpus wykonany z wytrzymałego materiału kompozytowego o długości 200 mm i szerokości 126 mm, osiem mechanicznych nóg o trzech stopniach swobody każda, a także parę przednich, przypominających pazury raka lub kraba, oraz jeden grzbiet, przypominający nieco ogon raka, powierzchnie do hydrodynamicznej stabilizacji robota pod wodą o długości około 200 mm każda (to znaczy, że każda powierzchnia ma porównywalną długość z korpusem robota). Mechaniczne nogi napędzane są sztucznymi mięśniami wykonanymi ze stopu niklowo-tytanowego z efektem pamięci kształtu (stop z pamięcią kształtu NiTi), a twórcy zdecydowali się na zastosowanie w napędach modulacji szerokości impulsu.
Działaniami robota steruje kontroler sieci neuronowej, który implementuje model behawioralny zapożyczony przez programistów z życia homarów i dostosowany do warunków bojowego wykorzystania tych robotów. Ponadto specjaliści z Northeastern University wybrali homara amerykańskiego jako źródło do opracowania modelu behawioralnego omawianego robota.
„Sposoby i zachowania, które homary wykorzystywały przez tysiąclecia do poszukiwania pożywienia, mogą być równie dobrze wykorzystane przez robota do wyszukiwania min” – mówi kierownik projektu, dr Joseph Ayers z Marine Science Center na Northeastern University.
Pokładowy system sterowania robota onkologicznego został zbudowany w oparciu o system komputerowy typu Persistor oparty na mikroprocesorze Motorola MC68CK338, a ładunek urządzenia obejmował system komunikacji hydroakustycznej, kompas oraz inklinometr / akcelerometr zbudowany na bazie MEMS (MEMS - system mikroelektromechaniczny).
Typowy scenariusz bojowego użycia tego robota był następujący. Grupa robotów rakowych jest dostarczana na obszar zastosowania specjalnym transporterem w kształcie torpedy (miał on stworzyć coś w rodzaju podwodnej wersji małego kontenera używanego w Siłach Powietrznych). Po rozproszeniu roboty, zgodnie z ustalonym programem, miały przeprowadzić rozpoznanie lub dodatkowe rozpoznanie wyznaczonego obszaru, rozpoznać elementy systemu obrony przeciwpancernej przeciwnika, szczególnie w odniesieniu do min i innych obiektów wybuchowych itp. W przypadku produkcji na dużą skalę cena zakupu jednego robota rakowego może wynosić około 300 USD.
Jednak sprawa najwyraźniej nie wyszła poza budowę kilku prototypów i ich krótkie testy. Główny potencjalny klient - Marynarka Wojenna, która początkowo przeznaczyła na te badania około 3 mln USD - nie wyraziła dalszego zainteresowania projektem: ostatnim razem, gdy rozwój Northeastern University został zademonstrowany specjalistom dowództwa Marynarki Wojennej USA, najwyraźniej w 2003. Wśród uczestników tych wystaw, na których prezentowano ten wynalazek, prawdopodobnie nie było klientów.
KRAB "ARIEL II"
Próbę stworzenia robota opartego na cechach konstrukcyjnych „owoców morza”, a konkretnie – kraba, podjęli również specjaliści z amerykańskiej firmy „IRobot”. Firma jest dziś jednym z wiodących na świecie projektantów i producentów różnego rodzaju robotów do celów wojskowych i cywilnych, a wielkość ich dostaw od dawna sięga milionów. Założona w 1990 roku, od 1998 roku regularnie angażuje się w prace na rzecz DARPA lub innych departamentów amerykańskich agencji wojskowych i bezpieczeństwa, a także innych krajów świata.
Opracowany przez specjalistów firmy robot otrzymał nazwę „Ariel II” (Ariel II) i został zaklasyfikowany jako autonomiczny kroczący pojazd podwodny (Autonomous Legged Underwater Vehicle – ALUV). Przeznaczony jest do wyszukiwania i usuwania min i różnych przeszkód w systemie obrony przeciwpancernej przeciwnika, zlokalizowanym w płytkiej strefie przybrzeżnej i na „plaży”. Według twórców cechą robota jest jego zdolność do działania nawet w stanie odwróconym.
„Ariel II” waży około 11 kg i może zabrać ładowność do 6 kg. Długość korpusu urządzenia wynosi 550 mm, maksymalna długość według manipulatorów z kompasem i pochyłomierzem to 1150 mm, szerokość 9 cm w niskiej pozycji i 15 cm na uniesionych „nogach”. Robot jest w stanie pracować na głębokości do 8 m. Zasilanie stanowią 22 baterie niklowo-kadmowe.
Strukturalnie „Ariel II” to aparat w kształcie kraba z głównym korpusem i sześcioma przymocowanymi do niego nogami, z dwoma stopniami swobody. Cały docelowy sprzęt elektroniczny umieszczony na pokładzie „kraba w mundurze” powinien według twórców znajdować się w zaplombowanym module. Docelowy system zarządzania obciążeniem jest rozproszony. Prace nad tym robotem przeciwminowym były prowadzone na podstawie kontraktów wystawionych przez agencję DARPA i US Naval Research Office.
Scenariusz bojowego użycia tych robotów jest w dużej mierze podobny do opisanego powyżej, z jedną tylko różnicą: robot miał tryb niszczenia min. Po znalezieniu miny robot zatrzymał się i zajął pozycję w bezpośrednim sąsiedztwie miny, czekając na polecenie. Po otrzymaniu odpowiedniego sygnału ze stanowiska dowodzenia robot wysadził minę. W ten sposób „stado” tych robotów mogło jednocześnie niemal całkowicie lub nawet całkowicie zniszczyć przeciwpławowe pole minowe w rejonie planowanego lądowania desantowego. Deweloper zaproponował też opcję, która nie przewidywała roli kamikadze: robot po prostu podłożył ładunek wybuchowy na minę i wycofał się na bezpieczną odległość przed wybuchem.
Jeden z prototypów robota wykrywającego miny Ariel. Zdjęcie ze strony www.irobot.com
Ariel II zademonstrował swoją zdolność do wyszukiwania min podczas co najmniej trzech testów. Pierwszy znajdował się w przybrzeżnej płytkiej wodzie Riviera Beach, niedaleko Riviera w stanie Massachusetts; drugi w Panama City na Florydzie, ufundowany przez Boeing Corporation, a trzeci w Monterey Bay, na zlecenie National Geographic Group. Podobno projekt ten nie otrzymał dalszego rozwoju (m.in. ze względu na dalekie od jednoznacznych wyniki tych testów), a klient wojskowy, który sfinansował prace w pierwszym etapie, rzekomo rozważał kolejny rozwój tej samej firmy, znany jako „ Transfibian ” i omówiono poniżej. Chociaż i tutaj nie wszystko jest takie jasne.
„TRANSFIBIA” Z MASSACHUSET
Kolejny niezamieszkany pojazd podwodny do eksploatacji w strefie przybrzeżnej, który jest wymieniony przez firmę „IRobot”, nie został pierwotnie opracowany przez jej specjalistów, ale został przez nią odziedziczony, że tak powiem, po nabytej przez nią firmie „Nekton Corporation”. we wrześniu 2008 za 10 milionów dolarów
Urządzenie to nosiło nazwę „Transfibian” (Transfibian) i zostało stworzone w interesie wojska do wyszukiwania i niszczenia min różnego typu poprzez samodetonację za pomocą ładunku wybuchowego o masie 6,35 kg umieszczonego na pokładzie i sygnału dostarczanego zdalnie przez operatora .
„Transfibian” to niewielki (przenośny) autonomiczny niezamieszkany pojazd podwodny o długości około 90 cm. Jego główną różnicą w porównaniu z innymi przeciwminowymi pojazdami podwodnymi strefy litoralu jest zastosowanie połączonej metody poruszania się: w słupie wody urządzenie porusza się za pomocą dwóch par „płetw”, jak ryba lub ssak płetwonogi, a wzdłuż dna, za pomocą tych samych „płetw”, już się czołga. Jednocześnie w materiałach poświęconych temu rozwojowi stwierdza się, że „płetwy” mają sześć stopni swobody. W zamyśle twórców daje to możliwość równie efektywnego wykorzystania rozważanego aparatu zarówno w płytkiej wodzie, jak i na dużych głębokościach, a także znacząco zwiększa jego mobilność i zdolność pokonywania różnych przeszkód.
Jako ładunek planowano użyć różnego sprzętu poszukiwawczego, aż do dużej kamery optoelektronicznej, która miała być zawieszona na specjalnych uchwytach pod środkową częścią korpusu aparatu.
Stan rozwoju nie jest obecnie do końca jasny, ponieważ sekcja dotycząca niezamieszkanego pojazdu podwodnego „Transfibian” nie znajduje się nawet na stronie internetowej firmy deweloperskiej. Chociaż wiele źródeł twierdzi, że na korzyść tego urządzenia wolał amerykański departament wojskowy, rezygnując z rozważanego wcześniej rozwoju tej samej firmy - niezamieszkanego pojazdu podwodnego Ariel II. Jednak jest prawdopodobne, że projekt został zamknięty lub zamrożony, ponieważ amerykańscy eksperci marynarki byli, delikatnie mówiąc, niezadowoleni z szeregu ważnych parametrów rozważanego niezamieszkanego pojazdu podwodnego.
PŁAZY GĄSIENIOWE
Najnowsza próbka niezamieszkanych pojazdów przeznaczonych do poszukiwania i niszczenia min, a także rozpoznania obrony przeciwpancernej wroga w tzw. strefie surfowania, którą tutaj rozważymy, została stworzona przez specjalistów ze znanej amerykańskiej firmy Foster- Miller, który specjalizował się w rozwoju robotów wojskowych i policyjnych. Prace nad tym urządzeniem, zwanym Tactically Adaptable Robot (Tactically Adaptable Robot), były prowadzone w ramach programu Very Shallow Water/Surf Zone MCM, finansowanego przez administrację badawczą Marynarki Wojennej USA.
Ta próbka była niezamieszkanym gąsienicowym pojazdem amfibijnym, opracowanym przy użyciu rozwiązań uzyskanych przez Foster-Miller podczas tworzenia małego robota naziemnego Lemming na zlecenie agencji DARPA. Dzięki temu urządzenie to może działać zarówno na dnie morskim w płytkiej wodzie przy brzegu (w rzece, jeziorze itp.), jak i na brzegu. Jednocześnie twórca przewidział możliwość wyposażenia urządzenia w różne opcje baterii (baterie), czujniki i inne ładunki, które znajdowały się w przedziale o objętości użytkowej około 4500 metrów sześciennych. cale (około 0,07 metra sześciennego).
Skonstruowany prototyp urządzenia ma następujące parametry użytkowe: długość – 711 mm, szerokość – 610 mm, wysokość – 279 mm, masa (w powietrzu) – 40,91 kg, prędkość maksymalna – 5,4 km/h, zasięg maksymalny – 10 mil. Jako ładunek zaplanowano opracowanie czujników dotykowych (czujników dotykowych), gradientu magnetycznego, czujnika magnetoindukcyjnego do bezdotykowego wykrywania obiektów itp.
W skład wyposażenia pokładowego robota amfibijnego mają wchodzić pomoce nawigacyjne (wieloczujnikowy system określania przestrzennego położenia aparatu z wykorzystaniem filtra Kalmana; system nawigacyjny do pracy na płytkiej wodzie SINS (Swimmer Inshore Navigation System); odbiornik podsystemu różnicowego globalnego systemu nawigacji satelitarnej (DGPS), kompasu trójosiowego, liczników kilometrów, żyroskopu odchylającego na kursie itp.) i łączności (odbiornik radiowy ISM i podwodny modem akustyczny), a pokładowy system sterowania oparty jest na na komputerze w standardzie RS/104.
Wyniki oględzin wyznaczonego odcinka akwenu (dna morskiego) przez każdy z przydzielonych do tego robotów płazów – a operacja planowana jest z wykorzystaniem grupy podobnych urządzeń – przekazywane są do konsoli operatora, gdzie znajduje się mapa cyfrowa tego obszaru powstaje na ich podstawie.
Specjaliści z Foster-Miller i dywizji systemów przybrzeżnych US Naval Surface Warfare Center wspólnie przeprowadzili cykl testowy prototypu omawianego systemu, podczas którego musieli wykazać się zdolnością robota amfibii do rozwiązywania następujących zadań:
– poszukiwanie różnych obiektów w wyznaczonym obszarze akwenu;
– poszukiwanie i identyfikacja obiektów znajdujących się na dnie morskim;
- kompletny i dokładny przegląd odcinka strefy przybrzeżnej (strefy surfingu) w miejscu zbliżającej się operacji desantu desantowego;
– utrzymywanie dwukierunkowej łączności z operatorem na statku transportowym lub na lądowym stanowisku dowodzenia;
– rozwiązanie wymaganych zadań w trybie offline.
W lipcu 2003 r. ten amfibia został pokazany wszystkim w Bostonie w ramach wystawy zorganizowanej przez Departament Badań i Rozwoju Marynarki Wojennej podczas festiwalu Boston Harborfest, a wcześniej, w 2002 r., wojsko USA używało tych urządzeń w wersji zoptymalizowanej pod kątem używać na lądzie podczas operacji eksploracji jaskiń w górach Afganistanu.
Status systemu jest oznaczony jako „w fazie rozwoju”, umowy na jakąkolwiek masową produkcję robotów amfibijnych nie zostały jeszcze zawarte (przynajmniej informacja o tym nie została upubliczniona), dlatego jest prawdopodobne, że klient reprezentowany przez Dowództwo US Navy nie wykazało jeszcze aktywnego zainteresowania kontynuacją projektu. Ponadto na stronie internetowej US Navy nie ma wzmianki o tym zrobotyzowanym kompleksie w sekcji programu „Środki przeciwminowe na bardzo płytkich obszarach i strefach surfowania”.
POTENCJALNY HAZARD
Ogólnie można stwierdzić, że zadanie poszukiwania, wykrywania, klasyfikowania i niszczenia min w strefie przybrzeżnej i na pierwszej linii brzegowej („plaży”), a także wykrywanie różnych elementów obrony przeciwamfibiej przeciwnika, pozostaje jednym z głównych zadań. najważniejsze elementy złożonego procesu dla marynarek wojennych czołowych krajów świata wsparcie operacji desantowych. Zwłaszcza te, które są prowadzone na nieznanych odcinkach wybrzeża.
W związku z tym możemy spodziewać się dalszego rozwoju prac nad stworzeniem zrobotyzowanych narzędzi przeznaczonych do rozwiązywania powyższych problemów. Choć, jak widać z powyższych informacji, zadanie stworzenia niezamieszkanych, a tym bardziej autonomicznych pojazdów zdolnych do operowania w ekstremalnie trudnych warunkach strefy przybrzeżnej (strefa surfingowa, na pierwszej linii brzegowej), charakteryzującej się złożoną topografią dna, płytkie głębokości i silne prądy, nie jest łatwe i nie zawsze prowadzi do pożądanych i satysfakcjonujących klientów.
Z drugiej strony, w 2008 r. w internetowym zasobach NewScientist.com opublikowano materiał oparty na prognozach brytyjskich i amerykańskich ekspertów dotyczących najpoważniejszych zagrożeń naukowych i technologicznych, z jakimi ludzkość może się zmierzyć w przewidywalnej przyszłości. I co godne uwagi, zdaniem autorów prognozy, jednym z zagrożeń o dużym stopniu prawdopodobieństwa może być nadmiernie szybki rozwój robotów biomimetycznych – systemów tworzonych na podstawie zapożyczania pewnych próbek natury planety. Takie jak na przykład autonomiczne niezamieszkane pojazdy podwodne, powstały podobnie do niektórych próbek fauny morskiej, zarówno w sensie konstruktywnym, jak i w odniesieniu do modeli behawioralnych zaimplementowanych w ich systemach sterowania.
Według brytyjskich naukowców, tego typu biomimetyczne roboty, które szybko „rozmnażają się”, mogą stać się nowym gatunkiem okupującym naszą planetę i wejść w konfrontację o posiadanie przestrzeni życiowej ze swoimi dawnymi twórcami. Fikcja? Tak, prawdopodobnie. Ale kilka wieków temu łódź podwodna Nautilus, rakiety kosmiczne i lasery bojowe wydawały się fantazją. A Robert Full, specjalista ds. robotów biomimetycznych z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, mówi: „Myślę, że na tym etapie wiemy zbyt mało o potencjalnych zagrożeniach, aby odpowiednio planować nasz rozwój”.
informacja