Korištenje bespilotnih površinskih i podvodnih vozila različitih vrsta, kao i drugih robotskih sustava u rješavanju širokog spektra zadataka u interesu pomorskih snaga i obalne straže vodećih zemalja svijeta posljednjih je godina postalo široko rasprostranjeno i ima tendenciju za daljnji brzi razvoj.
Jedan od razloga pažnje koju pomorski stručnjaci posvećuju stvaranju podvodnih robota je visoka učinkovitost njihove borbene uporabe u usporedbi s tradicionalnim sredstvima kojima raspolaže zapovjedništvo pomorskih snaga zemalja svijeta do sada. Na primjer, tijekom invazije na Irak, zapovjedništvo američke mornaričke skupine u Perzijskom zaljevu koristeći autonomna podvodna vozila bez posade uspjelo je očistiti mine i druge opasne objekte od mina i drugih opasnih objekata iz akvatorija zaljeva pomoću površine od četvrt četvorne milje (oko 0,65 četvornih kilometara), unatoč činjenici da bi, kako je jedan od predstavnika američke mornarice primijetio dopisniku Associated Pressa, tipičan odred ronilaca rudara 21 dan za to.
Istodobno, popis zadataka koje rješavaju bespilotna podvodna vozila stalno se širi, a osim tradicionalnih i najčešćih - potraga za minama i eksplozivnim objektima, pružanje različitih podvodnih operacija, kao i izviđanje i promatranje - već uključuje rješavanje udarnih zadataka i rad na složenijim i prije nedostupnim "Robotima u naramenicama" u primorskoj zoni, gdje moraju uništavati mine i druge elemente neprijateljske protuamfibijske obrane. Specifični uvjeti njihove borbene uporabe su plitka voda, jake plimne struje, valovi, teška topografija dna itd. - Kao rezultat toga, dovode do stvaranja mehanizama koje karakterizira visoka tehnička složenost i originalnost korištenih rješenja. Međutim, ta im originalnost često ide po strani: kupac još nije spreman za masovno uvođenje takvih čudovišta koja je stvorio čovjek u trupe.
KOMPOZITNI METAL "RAK"
Jedan od prvih vojnih robota stvorenih za rad u području "plaže" u sklopu priprema za amfibijsku operaciju, može se smatrati malim autonomnim podvodnim robotom rakom poznatim kao Ambulatorno bentoško autonomno podvodno vozilo, što se s engleskog može prevesti kao "hodajući bentoski" (donje) autonomno podvodno vozilo ".
Ovaj aparat težak samo 3,2 kg, inicijativno su razvili stručnjaci iz Centra za pomorske znanosti Sjevernoistočnog sveučilišta, smještenog u Bostonu, Massachusetts (SAD), pod vodstvom dr. Josepha Ayersa. Naručitelj rada bila je Uprava za istraživanje mornarice SAD -a (ONR) i Agencija za napredne obrambene projekte Ministarstva obrane SAD -a (DARPA).
Uređaj je donji autonomni robot takozvane biomimetičke klase (roboti slični nekim uzorcima životinjskog svijeta. - V. Sch.), Koji izgleda kao rak i dizajniran je za izviđanje i protuminsko djelovanje u primorju zoni i na prvoj obali, kao i na dnu rijeka, kanala i drugih plitkih prirodnih i umjetnih rezervoara.
Robot ima tijelo izrađeno od izdržljivog kompozitnog materijala, duljine 200 mm i širine 126 mm, osam mehaničkih nogu sa po tri stupnja slobode, kao i par prednjih nogu, sličnih rakovima ili rakovim kandžama, te jednu stražnju, nalik repu raka, površine za hidrodinamičku stabilizaciju robota pod vodom duljine približno 200 mm (to jest, svaka je površina po duljini usporediva s tijelom robota). Mehaničke noge pokreću umjetni mišići izrađeni od legure nikla i titana s efektom memorije oblika (legura memorije oblika NiTi), a programeri su odlučili upotrijebiti modulaciju širine impulsa u pogonima.
Radnje robota kontroliraju se pomoću kontrolera neuronske mreže koji implementira model ponašanja koji su programeri posudili iz života jastoga i prilagodio uvjetima borbene uporabe ovih robota. Štoviše, stručnjaci sa sveučilišta Northeastern izabrali su američkog jastoga kao izvor za razvoj modela ponašanja dotičnog robota.
"Načini i ponašanje koje su jastozi koristili u pronalaženju hrane tisućljećima mogu jednako dobro koristiti i roboti za pronalaženje mina", rekao je voditelj projekta dr. Joseph Ayers iz Centra za pomorsku znanost Sveučilišta Sjeveroistočni.
Upravljački sustav robota za rak zasnovan je na računalnom sustavu tipa Persistor koji se temelji na mikroprocesoru Motorola MC68CK338, a korisno opterećenje uređaja uključivalo je hidroakustički komunikacijski sustav, kompas i inklinometar / akcelerometar temeljen na MEMS-u (MEMS - mikroelektromehanički sustav).
Tipičan scenarij borbene uporabe ovog robota izgledao je ovako. Skupina robotskih rakova isporučuje se na područje primjene pomoću posebnog transportnog nosača u obliku torpeda (trebalo je stvoriti nešto poput podvodne verzije malog teretnog kontejnera koji se koristio u zračnim snagama). Nakon raspršivanja, roboti su, prema unaprijed utvrđenom programu, morali provesti izviđanje ili dodatno izviđanje označenog područja, identificirati elemente neprijateljskog protuamfibijskog obrambenog sustava, osobito s obzirom na mine i druge eksplozivne predmete itd. U slučaju velike proizvodnje, otkupna cijena jednog robotskog raka mogla bi biti približno 300 USD.
Međutim, čini se da stvar nije išla dalje od izgradnje nekoliko prototipova i njihovih kratkih testova. Glavni potencijalni kupac, mornarica, koja je u početku izdvojila oko 3 milijuna dolara za ove studije, nije izrazila daljnji interes za projekt: posljednji put razvoj Northeastern sveučilišta demonstriran je stručnjacima zapovjedništva američke mornarice, očito u 2003. godine. Vjerojatno među sudionicima onih izložbi nije bilo kupaca na kojima je demonstriran ovaj izum.
RAK "ARIEL II"
Pokušaj stvaranja robota temeljenog na strukturnim značajkama "plodova mora", a konkretno - rakova, također su poduzeli stručnjaci američke tvrtke "AyRobot". Tvrtka je danas jedan od vodećih svjetskih programera i proizvođača robota različitih vrsta za vojne i civilne svrhe, a opseg njihovih isporuka dugo se procjenjuje u milijunima. Osnovana 1990., tvrtka je od 1998. redovito uključena u interesu DARPA -e ili drugih odjela vojnih i sigurnosnih agencija Sjedinjenih Država, kao i drugih zemalja svijeta.
Robot koji su razvili stručnjaci tvrtke nazvan je Ariel II i klasificiran je kao autonomno podvodno vozilo s nogama (ALUV). Namijenjen je traženju i uklanjanju mina i raznih prepreka u neprijateljskom protuamfibijskom obrambenom sustavu koji se nalazi u obalnoj zoni plitkih voda i na "plaži". Značajka robota, prema programerima, je njegova sposobnost da ostane funkcionalan čak i u obrnutom stanju.
"Ariel II" teži oko 11 kg i može nositi nosivost do 6 kg. Duljina tijela aparata je 550 mm, najveća duljina za manipulatore sa šestarom i inklinometrom je 1150 mm, širina je 9 cm u niskom položaju i 15 cm - na podignutim "nogama". Robot može raditi na dubinama do 8 m. Izvor napajanja - 22 nikl -kadmijske baterije.
Strukturno, "Ariel II" je aparat nalik rakovima s glavnim tijelom i šest nogu pričvršćenim na njega, koji imaju dva stupnja slobode. Sva ciljana elektronička oprema stavljena na "rak u uniformi" trebala bi se, prema planu programera, nalaziti u zatvorenom modulu. Sustav upravljanja ciljnim opterećenjem je distribuiran. Radovi na ovom robotu za protuminsko djelovanje obavljani su prema ugovorima koje su izdale agencija DARPA i Ured za istraživanje mornarice SAD -a.
Scenarij borbene uporabe ovih robota na mnogo je načina sličan gore opisanom, s samo jednom razlikom: robot je imao način uništavanja mina. Nakon što je pronašao minu, robot se zaustavio i zauzeo položaj u neposrednoj blizini mine, čekajući naredbu. Nakon što je primio odgovarajući signal sa zapovjednog mjesta, robot je aktivirao minu. Tako bi "jato" ovih robota moglo istodobno gotovo potpuno ili čak potpuno uništiti protuambibijsko minsko polje u području planiranog desantnog desantnog desanta. Programer je također predložio opciju koja nije predviđala ulogu kamikaza: robot je jednostavno postavio eksplozivni naboj na minu i povukao se na sigurnu udaljenost prije eksplozije.
Jedan od prototipova robota - tragač za minama "Ariel". Fotografija s www.irobot.com
Ariel II pokazao je svoju sposobnost pronalaženja mina tijekom najmanje tri ispitivanja. Prvi je proveden u plitkom obalnom području na području plaže Riviera, u blizini grada Riviere, Massachusetts; druga je u području Panama Cityja na Floridi koju financira Boeing Corporation, a treća je u području zaljeva Monterey za National Geographic Group. Očigledno, ovaj projekt nije dobio daljnji razvoj (uključujući zbog daleko od nedvosmislenih rezultata ovih ispitivanja), a vojni kupac, koji je financirao radove u prvoj fazi, navodno je smatrao još jedan razvoj iste tvrtke obećavajućim, poznat kao “Transfibijski” i o čemu se govori u nastavku. Iako ni ovdje nije sve tako jednostavno.
"TRANSFIBIA" IZ MASSACHUSETA
Još jedno podvodno vozilo bez posade za rad u primorskoj zoni, koje je na popisu tvrtke "AyRobot", nisu prvotno razvili njegovi stručnjaci, već ga je naslijedilo od tvrtke "Nekton Corporation", koju je kupilo u rujnu 2008. za 10 milijuna USD
Ovaj je uređaj dobio naziv "Transphibian" (Transphibian) i stvoren je u interesu vojske za traženje i uništavanje mina različitih vrsta samo-detonacijom pomoću ugrađenog eksplozivnog naboja težine 6, 35 kg i signala daljinskog operatora.
"Transfibian" je malo (prijenosno) autonomno podvodno vozilo bez posade bez duljine oko 90 cm. Njegova glavna razlika od ostalih podmornica za razminiranje u primorskoj zoni je uporaba kombinirane metode kretanja: u vodenom stupcu uređaj se pomiče uz pomoć dva para "peraja", poput ribe ili sisavaca s pinciperom, a po dnu, uz pomoć istih "peraja", već puzi. Istodobno, u materijalima posvećenima ovom razvoju, tvrdi se da "peraje" imaju šest stupnjeva slobode. Kako su zamislili programeri, ovo pruža mogućnost jednako učinkovite uporabe razmatranog aparata i u plitkoj vodi i na velikim dubinama, a također značajno povećava njegovu mobilnost i sposobnost prevladavanja prepreka različite prirode.
Kao nosivost, planirano je korištenje različite opreme za pretraživanje do optoelektroničke kamere velike veličine, koja je trebala biti ovješena na posebne nosače ispod središnjeg dijela karoserije vozila.
Status razvoja trenutno nije potpuno jasan, budući da odjeljak posvećen bespilotnom podvodnom vozilu "Transfibian" nema čak ni na web stranicama tvrtke za razvoj. Iako brojni izvori tvrde da je američko vojno ministarstvo dalo prednost ovom uređaju, napustivši prethodno razmatrani razvoj iste tvrtke - bespilotnog podvodnog vozila Ariel II. No, vjerojatno je projekt zatvoren ili zamrznut, budući da su američki pomorski stručnjaci, blago rečeno, bili nezadovoljni nizom važnih parametara dotičnog bespilotnog vozila.
PRAĆITE AMFIBIJU
Posljednji uzorak nenaseljenih vozila namijenjenih traženju i uništavanju mina, kao i izviđanju neprijateljske protuamfibijske obrane u takozvanoj surf zoni, koji ćemo ovdje razmotriti, stvorili su stručnjaci poznate američke tvrtke Foster- Millera, koji se specijalizirao za razvoj vojnih i policijskih robota. Rad na ovom uređaju, nazvanom Tactically Adaptable Robot, izveden je u okviru MCM programa Very Shallow Water / Surf Zone MCM, financiranog od strane Uprave za istraživanje američke mornarice.
Ovaj uzorak je bespilotno vozilo s gusjenicama, gusjeničarsko vozilo razvijeno pomoću razvoja Foster-Millera pri stvaranju zemaljskog robota male veličine Lemminga, po narudžbi DARPA-e. Dakle, ovaj je uređaj sposoban raditi i na morskom dnu u plitkoj vodi blizu obale (u rijeci, jezeru itd.) I na obali. U isto vrijeme, programer je predvidio mogućnost opremanja uređaja raznim opcijama za elemente napajanja (punjive baterije), senzore i drugi korisni teret, koji se nalazio u odjeljku korisne zapremine od oko 4500 kubičnih metara. inča (oko 0,07 kubičnih metara).
Konstruirani prototip uređaja ima sljedeće taktičko -tehničke karakteristike: duljina - 711 mm, širina - 610 mm, visina - 279 mm, težina (u zraku) - 40, 91 kg, najveća brzina - 5,4 km / h, maksimalno krstarenje domet - 10 milja. Kao korisni teret planirano je razvijanje taktilnih senzora (senzora dodira), magnetskog gradiometra, magnetno-induktivnog senzora za otkrivanje beskontaktnih objekata itd.
Ugrađena oprema amfibijskog robota trebala bi uključivati navigacijska pomagala (sustav s više senzora za određivanje prostornog položaja vozila pomoću Kalmanovog filtera; navigacijski sustav za rad u plitkim vodama SINS (Swimmer Inshore Navigation System); prijemnik diferencijala podsustav globalnog navigacijskog satelitskog sustava (DGPS); troosni kompas; brojači kilometara; žiroskop osjetnika skretanja, itd.) i komunikacije (ISM radio prijemnik i podvodni akustični modem), a upravljački sustav na vozilu temelji se na računalu / 104 standardno računalo.
Rezultati snimanja označenog područja akvatorija (morskog dna) od strane svakog od amfibijskih robota dodijeljenih za to - a operacija se planira pomoću skupine sličnih uređaja - prenose se na konzolu operatora, gdje se digitalni na temelju njih formirana je karta ovog područja.
Specijalisti iz Foster-Millera i odjela za obalne sustave Centra za površinsko ratovanje američke mornarice zajedno su proveli testni ciklus prototipa predmetnog sustava, tijekom kojeg su morali pokazati sposobnost robota-amfibije da riješi sljedeće zadatke:
- traženje različitih objekata u označenom području akvatorija;
- pretraživanje i identifikacija objekata na morskom dnu;
- cjelovit i temeljit pregled primorske zone (surf zone) na mjestu predstojeće amfibijske jurišne operacije;
- održavanje dvosmjerne komunikacije s operatorom na nosaču broda ili obalnom zapovjednom mjestu;
- rješavanje traženih zadataka izvan mreže.
U srpnju 2003. ovaj je amfibijski robot bio prikazan svima u Bostonu u sklopu izložbe koju je organizirala Uprava za istraživanje američke mornarice tijekom Bostonskog Harborfesta, a ranije, 2002. godine, američka vojska koristila je te uređaje u verziji optimiziranoj za korištenje na kopnu, tijekom operacije istraživanja pećina u planinama Afganistana.
Status sustava označen je kao "u razvoju", ugovori za bilo koju serijsku proizvodnju amfibijskih robota još nisu sklopljeni (barem informacije o tome nisu objavljene), stoga je vjerojatno da će kupac, kojeg zastupa Zapovjedništvo američke mornarice još nije pokazalo aktivan interes za nastavak rada na projektu. Osim toga, ne spominje se ovaj robotski sustav na web stranici američke mornarice u odjeljku posvećenom snagama i objektima za uklanjanje mina za vrlo plitka vodena područja i programu za surfanje.
POTENCIJALNA OPASNOST
Općenito, može se reći da zadatak pretraživanja, otkrivanja, klasificiranja i uništavanja mina u primorskom pojasu i na prvoj obali ("plaža"), kao i otkrivanje različitih elemenata neprijateljske protuambijske obrane ostaje jedan od najvažnije komponente složenog procesa za mornarice vodećih zemalja svijeta koje podržavaju amfibijske jurišne operacije. Posebno one koje se odvijaju na nepoznatim dijelovima obale.
S tim u vezi možemo očekivati daljnji razvoj rada na stvaranju robotskih alata osmišljenih za rješavanje navedenih problema. Iako je, kao što se može vidjeti iz gornjih podataka, zadatak stvaranja nenaseljenih i posebno autonomnih vozila sposobnih za rad u izrazito teškim uvjetima primorske zone (zona surfa, na prvoj obali), karakterizirana složenom topografijom dna, malim dubinama i jake struje, nije nimalo jednostavno i ne dovodi uvijek do željenih i zadovoljavajućih rezultata za kupca.
S druge strane, još 2008. godine na stranicama internetskog izvora NewScientist.com objavljen je materijal temeljen na prognozi britanskih i američkih stručnjaka u vezi s najozbiljnijim znanstvenim i tehničkim prijetnjama s kojima se čovječanstvo može suočiti u doglednoj budućnosti. … A ono što je izvanredno, prema autorima prognoze, jedna od prijetnji s visokim stupnjem vjerojatnosti može biti pretjerano brz razvoj biomimetičkih robota - sustava nastalih na temelju posuđivanja određenih uzoraka prirode planeta. Kao što su, na primjer, autonomna podvodna vozila bez posade, stvorena slično određenim uzorcima morske faune i u konstruktivnom smislu i u odnosu na modele ponašanja implementirane u njihove sustave upravljanja.
Prema britanskim znanstvenicima, brzo "uzgoj" ove vrste biomimetičkih robota može postati nova vrsta stanovnika na našem planetu i ući u sukob za posjed životnog prostora sa svojim bivšim tvorcima. Fantastičan? Da, vjerojatno. No, prije nekoliko stoljeća podmornica Nautilus, svemirske rakete i borbeni laseri djelovali su fantastično. I specijalist za biomimetičke robote Robert Full, koji radi na Kalifornijskom sveučilištu u Berkeleyju, naglašava: "Po mom mišljenju, u ovoj fazi premalo znamo o mogućim prijetnjama za pravilno planiranje našeg razvoja."
