Pambana na tata ya roboti "Uran-9"
Kuangalia teknolojia, maendeleo, hali ya sasa ya mambo na matarajio ya mifumo ya roboti ya rununu (SMRK)
Ukuzaji wa mafundisho mapya ya utendaji, haswa kwa vita vya mijini na mizozo isiyo na kipimo, itahitaji mifumo mpya na teknolojia ili kupunguza majeruhi kati ya wanajeshi na raia. Hii inaweza kutekelezwa kupitia maendeleo katika uwanja wa SMRK, utumiaji wa teknolojia za hali ya juu za uchunguzi na ukusanyaji wa habari, na vile vile kugundua na kugundua malengo, ulinzi na mgomo wa usahihi. SMRK, kama wenzao wanaoruka, kwa sababu ya utumiaji mkubwa wa teknolojia za kisasa za roboti, hawana mwendeshaji wa kibinadamu.
Mifumo hii pia ni muhimu kwa kufanya kazi katika mazingira machafu au kwa kufanya kazi zingine "bubu, chafu na hatari". Mahitaji ya ukuzaji wa SMRK ya hali ya juu inahusishwa na hitaji la kutumia mifumo isiyopangwa kwa msaada wa moja kwa moja kwenye uwanja wa vita. Kulingana na wataalam wengine wa jeshi, magari yasiyokaliwa, kiwango cha uhuru ambacho kitaongezwa polepole, kitakuwa moja ya vitu muhimu zaidi katika muundo wa vikosi vya kisasa vya ardhini.
Ugumu wa roboti kulingana na gari la kivita la TERRAMAX M-ATV inaongoza safu ya magari yasiyotumiwa
Mahitaji ya kiutendaji na ukuzaji wa SMRK
Mwishoni mwa 2003, Amri Kuu ya Merika ilitoa maombi ya dharura, ya haraka ya mifumo ya kukabiliana na tishio la vifaa vya kulipuka vilivyotengenezwa (IEDs). Biashara ya Pamoja ya Viwanda vya Roboti (JGRE) imekuja na mpango ambao unaweza kutoa haraka kuongezeka kwa uwezo kupitia utumiaji wa mashine ndogo za roboti. Kwa muda, teknolojia hizi zimebadilika, mifumo zaidi imetumwa, na watumiaji wamepokea vielelezo vya hali ya juu kwa tathmini. Kama matokeo, kumekuwa na ongezeko la idadi ya wanajeshi na vitengo vinavyohusika katika uwanja wa usalama wa ndani, ambao wamejifunza kutumia mifumo ya juu ya roboti.
Wakala wa Miradi ya Utafiti wa Juu (DARPA) hivi sasa inatafiti teknolojia ya roboti katika ujifunzaji wa mashine, ikiendeleza maendeleo yake katika ujasusi bandia na utambuzi wa picha. Teknolojia hizi zote, zilizotengenezwa chini ya mpango wa UPI (Unmanned Perception Integration), zina uwezo wa kutoa uelewa mzuri wa mazingira / eneo kwa gari yenye uhamaji mzuri. Matokeo ya utafiti huu ilikuwa mashine iitwayo CRUSHER, ambayo ilianza tathmini ya utendaji nyuma mnamo 2009; tangu wakati huo, prototypes kadhaa zaidi zimefanywa.
Mpango wa MPRS (Man-Portable Robotic System) kwa sasa unazingatia ukuzaji wa mifumo ya uhuru ya urambazaji na ya kugongana kwa roboti ndogo. Pia hutambua, kusoma na kuboresha teknolojia zilizotengenezwa ili kuongeza kiwango cha uhuru na utendaji wa mifumo ya roboti. Programu ya RACS (Robotic for Agile Combat Support) inakuza teknolojia anuwai za roboti kukidhi vitisho vya sasa na mahitaji ya kiutendaji, na pia mahitaji ya baadaye na uwezo. Programu ya RACS pia inakua na inaunganisha teknolojia za kiotomatiki kwa misioni anuwai za mapigano na majukwaa anuwai, kulingana na dhana ya usanifu wa kawaida na sifa za kimsingi kama vile uhamaji, kasi, udhibiti na mwingiliano wa mashine kadhaa.
Ushiriki wa roboti katika shughuli za kisasa za mapigano huruhusu vikosi vya jeshi kupata uzoefu muhimu katika utendaji wao. Maeneo kadhaa ya kufurahisha yameibuka kuhusu utumiaji wa magari ya angani yasiyopangwa (UAVs) na SMRKs katika ukumbi wa michezo mmoja, na wapangaji wa jeshi wanakusudia kuzichunguza kwa uangalifu, pamoja na usimamizi wa jumla wa majukwaa kadhaa, ukuzaji wa mifumo inayoweza kubadilishwa ya ndani ambayo inaweza kusanikishwa zote mbili. kwenye UAVs na kwenye SMRK kwa lengo la kupanua uwezo wa ulimwengu, na pia teknolojia mpya za kuahidi kupambana na mifumo isiyokaliwa.
Kulingana na mpango wa majaribio ARCD (Active Range Clearance Development), ile inayoitwa mazingira ya "kuhakikisha usalama wa eneo kwa njia za moja kwa moja" itatengenezwa, ambayo SMRK kadhaa itafanya kazi pamoja na UAV kadhaa. Kwa kuongezea, tathmini ya suluhisho za kiteknolojia kuhusu utumiaji wa vituo vya rada kwenye majukwaa yasiyopangwa, tathmini ya ujumuishaji wa mifumo ya kudhibiti na ufuatiliaji na ufanisi wa jumla wa mifumo hiyo itafanywa. Kama sehemu ya mpango wa ARCD, Jeshi la Anga la Merika limepanga kukuza teknolojia muhimu ili kuongeza ufanisi wa vitendo vya pamoja vya SMRK na UAV (ndege zote na miradi ya helikopta), na vile vile algorithms ya operesheni ya "imefumwa" ya sensorer ya wote wanaohusika. majukwaa, ubadilishaji wa data ya urambazaji na data juu ya vizuizi kadhaa.
Mpangilio wa ndani wa vifaa vya mitambo, umeme na elektroniki SMRK SPINNER
Maabara ya Utafiti wa Jeshi la Amerika ARL (Maabara ya Utafiti wa Jeshi) hufanya majaribio kama sehemu ya mipango yake ya utafiti ili kutathmini ukomavu wa teknolojia. Kwa mfano, ARL inafanya majaribio ambayo yanatathmini uwezo wa SMRK inayojitegemea kabisa kugundua na kuzuia kusonga kwa magari na watu wanaotembea. Kwa kuongezea, Kituo cha Silaha na Jeshi la Wanamaji la Merika linafanya utafiti juu ya teknolojia mpya za roboti na suluhisho muhimu za kiufundi, pamoja na ramani ya uhuru, kuzuia kikwazo, mifumo ya mawasiliano ya hali ya juu, na ujumbe wa pamoja wa SMRK na UAV.
Majaribio haya yote na ushiriki wa wakati mmoja wa majukwaa kadhaa ya ardhini na ya hewa hufanywa katika hali halisi ya nje, inayojulikana na eneo ngumu na seti ya majukumu ya kweli wakati uwezo wa vifaa na mifumo yote hupimwa. Kama sehemu ya programu hizi za majaribio (na mkakati wa teknolojia inayohusiana) kwa ukuzaji wa SMRC za hali ya juu, maelekezo yafuatayo yametambuliwa ili kuongeza faida kwa uwekezaji wa siku zijazo:
- maendeleo ya teknolojia itatoa msingi wa kiteknolojia kwa mifumo ndogo na vifaa na ujumuishaji sahihi katika prototypes za SMRK za upimaji wa utendaji;
- kampuni zinazoongoza katika eneo hili zitaendeleza teknolojia za hali ya juu zinazohitajika kupanua wigo wa utengenezaji wa roboti, kwa mfano, kwa kuongeza anuwai ya SMRK na kuongeza anuwai ya njia za mawasiliano; na
- mpango wa kupunguza hatari utahakikisha maendeleo ya teknolojia za hali ya juu kwa mfumo maalum na itaruhusu kushinda shida kadhaa za kiteknolojia.
Shukrani kwa maendeleo ya teknolojia hizi, SMRK zina uwezo wa kutoa kuruka kwa mapinduzi katika uwanja wa jeshi, matumizi yao yatapunguza upotezaji wa wanadamu na kuongeza ufanisi wa kupambana. Walakini, ili kufanikisha hili, lazima waweze kufanya kazi kwa kujitegemea, pamoja na kufanya kazi ngumu.
Mfano wa SMRK yenye silaha. AVANTGUARD wa kampuni ya Israeli G-NIUS Unmanned Ground Systems
Mfumo wa roboti ya hali ya juu MAARS (Mfumo wa Roboti ya Silaha ya Juu ya Silaha), ikiwa na bunduki ya bunduki na vizindua bomu.
Iliyotengenezwa na NASA SMRK GROVER kwenye eneo lenye theluji
Mahitaji ya kiufundi kwa SMRK ya hali ya juu
SMRK za hali ya juu zimeundwa na kutengenezwa kwa misioni ya kijeshi na hufanya kazi haswa katika hali hatari. Leo, nchi nyingi hutoa utafiti na maendeleo katika uwanja wa mifumo isiyo na roboti ya roboti, inayoweza kufanya kazi katika hali nyingi kwenye ardhi mbaya. SMRK za kisasa zinaweza kutuma ishara za video kwa mwendeshaji, habari juu ya vizuizi, malengo na anuwai zingine ambazo zinavutia kutoka kwa mtazamo wa busara, au, katika hali ya mifumo ya hali ya juu zaidi, hufanya maamuzi huru kabisa. Kwa kweli, mifumo hii inaweza kuwa huru nusu wakati data ya urambazaji inatumiwa pamoja na data ya sensorer ya ndani na amri za mwendeshaji wa mbali kuamua njia. Gari lenye uhuru kamili huamua kozi yake yenyewe, kwa kutumia sensorer tu za bodi kuunda njia, lakini wakati huo huo mwendeshaji kila wakati ana nafasi ya kufanya maamuzi maalum muhimu na kudhibiti katika hali mbaya au ikiwa kuna uharibifu kwa mashine.
Leo, SMRK za kisasa zinaweza kugundua haraka, kugundua, kuweka ndani na kupunguza aina nyingi za vitisho, pamoja na shughuli za adui katika hali ya mionzi, kemikali au uchafuzi wa kibaolojia kwa aina anuwai ya ardhi. Wakati wa kukuza SMRK ya kisasa, shida kuu ni kuunda muundo mzuri wa utendaji. Vitu muhimu ni pamoja na muundo wa mitambo, safu ya sensorer za bodi na mifumo ya urambazaji, mwingiliano wa roboti za binadamu, uhamaji, mawasiliano, na matumizi ya nguvu / nishati.
Mahitaji ya mwingiliano wa kibinadamu-binadamu ni pamoja na miingiliano tata ya mashine za kibinadamu na kwa hivyo suluhisho za kiufundi za multimodal lazima zitengenezwe kwa njia salama na za urafiki. Teknolojia ya kisasa ya mwingiliano wa kibinadamu na kibinadamu ni ngumu sana na itahitaji vipimo na tathmini nyingi chini ya hali halisi ya utendaji ili kufikia kiwango kizuri cha kuegemea, katika mwingiliano wa roboti za kibinadamu na mwingiliano wa roboti.
Silaha ya SMRK iliyotengenezwa na kampuni ya MILREM ya Kiestonia
Lengo la wabunifu ni maendeleo ya mafanikio ya SMRK inayoweza kufanya kazi yake usiku na mchana kwenye eneo ngumu. Ili kufikia ufanisi wa hali ya juu katika kila hali maalum, SMRK inapaswa kuwa na uwezo wa kuendelea na kila aina ya ardhi ya eneo na vizuizi kwa kasi kubwa, na maneuverability kubwa na kubadilisha haraka mwelekeo bila kupunguzwa kwa kasi. Vigezo vya muundo vinavyohusiana na uhamaji pia ni pamoja na sifa za kinematic (haswa uwezo wa kudumisha mawasiliano na ardhi chini ya hali zote). SMRK ina, pamoja na faida kwamba haina mapungufu asili ya wanadamu, pia hasara ya hitaji la kujumuisha mifumo tata ambayo inaweza kuchukua nafasi ya harakati za wanadamu. Mahitaji ya muundo wa utendaji wa safari lazima ijumuishwe na teknolojia ya kuhisi pamoja na sensorer na ukuzaji wa programu ili kupata uhamaji mzuri na uwezo wa kuzuia aina anuwai ya vizuizi.
Moja ya mahitaji muhimu sana kwa uhamaji mkubwa ni uwezo wa kutumia habari juu ya mazingira ya asili (kupanda, mimea, miamba au maji), vitu vilivyotengenezwa na wanadamu (madaraja, barabara au majengo), hali ya hewa na vizuizi vya adui (uwanja wa migodi au vizuizi). Katika kesi hii, inawezekana kuamua nafasi za mtu mwenyewe na nafasi za adui, na kwa kutumia mabadiliko makubwa kwa kasi na mwelekeo, nafasi za SMRK za kuishi chini ya moto wa adui zinaongezeka sana. Tabia kama hizo za kiufundi hufanya iwezekane kukuza SMRK ya upelelezi wa silaha yenye uwezo wa kufanya uchunguzi, uchunguzi na majukumu ya upatikanaji wa malengo, ujumbe wa moto mbele ya tata ya silaha, na pia ina uwezo wa kugundua vitisho kwa madhumuni ya kujilinda (migodi, mifumo ya silaha za adui., na kadhalika.).
Uwezo huu wote wa vita lazima utekelezwe kwa wakati halisi ili kuepusha vitisho na kupunguza adui, kwa kutumia silaha zao wenyewe au njia za mawasiliano na mifumo ya silaha za mbali. Uhamaji wa hali ya juu na uwezo wa kubinafsisha na kufuatilia malengo na shughuli za adui katika hali ngumu za vita ni muhimu sana. Hii inahitaji ukuzaji wa SMRK yenye akili inayoweza kufuatilia shughuli za adui kwa wakati halisi kwa sababu ya algorithms ngumu zilizojengwa za kutambua harakati.
Uwezo wa hali ya juu, pamoja na sensorer, algorithms za fusion data, visualization proactive na data processing, ni muhimu na inahitaji usanifu wa kisasa wa vifaa na programu. Wakati wa kufanya kazi katika SMRK ya kisasa, mfumo wa GPS, kitengo cha kipimo cha inertial, na mfumo wa urambazaji wa ndani hutumika kukadiria eneo.
Kutumia data ya urambazaji iliyopatikana kwa shukrani kwa mifumo hii, SMRK inaweza kujitegemea kusonga kulingana na maagizo ya programu ya bodi au mfumo wa kudhibiti kijijini. Wakati huo huo, SMRK ina uwezo wa kutuma data ya urambazaji kwa kituo cha kudhibiti kijijini kwa vipindi vifupi ili mwendeshaji ajue juu ya mahali halisi. SMRK zinazojitegemea kabisa zinaweza kupanga matendo yao, na kwa hili ni muhimu kabisa kuunda njia ambayo haijumuishi migongano, huku ikipunguza vigezo vya kimsingi kama wakati, nguvu na umbali. Kompyuta ya urambazaji na kompyuta iliyo na habari inaweza kutumiwa kupanga njia mojawapo na kuisahihisha (upimaji wa laser na sensorer za ultrasonic zinaweza kutumiwa kugundua vizuizi vyema).
Vipengele vya mfano silaha SMRK iliyoundwa na wanafunzi wa India
Ubunifu wa mifumo ya urambazaji na mawasiliano
Shida nyingine muhimu katika ukuzaji wa SMRK inayofaa ni muundo wa mfumo wa urambazaji / mawasiliano. Kamera na sensorer za dijiti zimewekwa kwa maoni ya kuona, wakati mifumo ya infrared imewekwa kwa operesheni ya usiku; mwendeshaji anaweza kuona picha ya video kwenye kompyuta yake na kutuma maagizo ya msingi ya urambazaji kwa SMRK (kulia / kushoto, simama, mbele) kusahihisha ishara za urambazaji.
Katika kesi ya SMRK inayojitegemea kabisa, mifumo ya taswira imejumuishwa na mifumo ya urambazaji kulingana na ramani za dijiti na data ya GPS. Ili kuunda SMRK inayojitegemea kabisa, kwa kazi kama za msingi kama urambazaji, itakuwa muhimu kuunganisha mifumo ya utambuzi wa hali ya nje, upangaji wa njia na kituo cha mawasiliano.
Wakati ujumuishaji wa mifumo ya urambazaji kwa SMRK moja iko katika hatua ya juu, ukuzaji wa algorithms za kupanga operesheni ya wakati mmoja ya SMRK na majukumu ya pamoja ya SMRK na UAV iko katika hatua ya mapema, kwani ni ngumu sana kuanzisha mwingiliano wa mawasiliano kati ya mifumo kadhaa ya roboti mara moja. Majaribio yanayoendelea yatasaidia kuamua ni masafa gani na masafa gani yanahitajika na jinsi mahitaji yatatofautiana kwa programu fulani. Mara tu sifa hizi zitakapoamuliwa, itawezekana kukuza kazi na programu ya hali ya juu kwa mashine kadhaa za roboti.
Helikopta isiyo na jina ya K-MAX husafirisha SMSS (Kikosi cha Msaada wa Mfumo wa Kikosi) gari la roboti wakati wa majaribio ya uhuru; wakati rubani alikuwa kwenye chumba cha ndege cha K-MAX, lakini hakuidhibiti
Njia za mawasiliano ni muhimu sana kwa utendaji wa SMRK, lakini suluhisho zisizo na waya zina shida kubwa, kwani mawasiliano yaliyowekwa yanaweza kupotea kwa sababu ya usumbufu unaohusishwa na eneo, vizuizi au shughuli za mfumo wa kukandamiza wa adui. Maendeleo ya hivi karibuni katika mifumo ya mawasiliano ya mashine-kwa-mashine ni ya kupendeza sana, na kwa sababu ya utafiti huu, vifaa vya bei rahisi na bora vya mawasiliano kati ya majukwaa ya roboti vinaweza kuundwa. Kiwango cha mawasiliano maalum ya masafa mafupi DRSC (Mawasiliano iliyowekwa Wakfu) itatumika katika hali halisi ya mawasiliano kati ya SMRK na kati ya SMRK na UAV. Umakini mwingi kwa sasa unalipwa kuhakikisha usalama wa mawasiliano katika shughuli za mtandao-msingi na kwa hivyo miradi ya siku zijazo katika uwanja wa mifumo isiyo na watu inapaswa kutegemea suluhisho za hali ya juu ambazo zinatii viwango vya kawaida vya kiolesura.
Leo, mahitaji ya majukumu ya muda mfupi, ya nguvu ya chini yametimizwa kwa kiasi kikubwa, lakini kuna shida na majukwaa yanayofanya kazi za muda mrefu na matumizi makubwa ya nguvu, haswa, moja ya maswala muhimu zaidi ni utiririshaji wa video.
Mafuta
Chaguzi za vyanzo vya nishati hutegemea aina ya mfumo: kwa SMRK ndogo, chanzo cha nishati inaweza kuwa betri inayoweza kuchajiwa tena, lakini kwa SMRK kubwa, mafuta ya kawaida yanaweza kutoa nishati inayofaa, ambayo inafanya uwezekano wa kutekeleza mpango na umeme jenereta ya magari au kizazi kipya mfumo wa msukumo wa umeme. Sababu dhahiri zinazoathiri usambazaji wa nishati ni hali ya mazingira, uzito wa mashine na vipimo, na wakati wa utekelezaji wa kazi. Wakati mwingine, mfumo wa usambazaji wa umeme lazima uwe na mfumo wa mafuta kama chanzo kuu na betri inayoweza kuchajiwa (kupunguzwa kwa mwonekano). Chaguo la aina inayofaa ya nishati inategemea mambo yote ambayo yanaathiri utendaji wa kazi, na chanzo cha nishati lazima kitoe uhamaji unaohitajika, operesheni isiyoingiliwa ya mfumo wa mawasiliano, seti ya sensorer na tata ya silaha (ikiwa ipo).
Kwa kuongezea, inahitajika kutatua shida za kiufundi zinazohusiana na uhamaji kwenye eneo ngumu, maoni ya vizuizi na marekebisho ya kibinafsi ya vitendo vibaya. Kama sehemu ya miradi ya kisasa, teknolojia mpya za roboti zimetengenezwa kuhusu ujumuishaji wa sensorer za bodi na usindikaji wa data, uteuzi wa njia na urambazaji, kugundua, kuainisha na kuepusha vizuizi, na pia kuondoa makosa yanayohusiana na upotezaji wa mawasiliano na utulivu wa jukwaa. Urambazaji wa barabarani unaojiendesha unahitaji gari kutofautisha eneo hilo, ambalo linajumuisha uchoraji wa 3D wa eneo hilo (maelezo ya ardhi) na kitambulisho cha vizuizi kama miamba, miti, miili ya maji iliyosimama, nk. Uwezo wa jumla unaongezeka kila wakati na leo tunaweza tayari kusema juu ya kiwango cha juu cha kutosha cha ufafanuzi wa picha ya eneo hilo, lakini tu wakati wa mchana na katika hali ya hewa nzuri, lakini uwezo wa majukwaa ya roboti katika nafasi isiyojulikana na katika hali mbaya ya hewa hali bado haitoshi. Katika suala hili, DARPA inafanya programu kadhaa za majaribio, ambapo uwezo wa majukwaa ya roboti hujaribiwa katika eneo lisilojulikana, katika hali ya hewa yoyote, mchana na usiku. Programu ya DARPA, inayoitwa Utafiti uliotumiwa katika AI (Utafiti uliotekelezwa katika Akili ya bandia), inatafuta uamuzi wa akili na suluhisho zingine za hali ya juu za mifumo ya uhuru kwa matumizi maalum katika mifumo ya roboti ya hali ya juu, na vile vile kukuza algorithms za kujifunzia za roboti nyingi za kufanya kazi za pamoja, ambazo zitaruhusu vikundi vya roboti kusindika moja kwa moja majukumu mapya na kugawa majukumu kati yao.
Kama ilivyotajwa tayari, hali ya utendaji na aina ya kazi huamua muundo wa SMRK ya kisasa, ambayo ni jukwaa la rununu na usambazaji wa umeme, sensorer, kompyuta na usanifu wa programu kwa mtazamo, urambazaji, mawasiliano, ujifunzaji / kukabiliana, mwingiliano kati ya roboti na mtu. Katika siku zijazo, watakuwa wa kimataifa zaidi, watakuwa na kiwango cha kuongezeka cha kuungana na mwingiliano, na pia watakuwa na ufanisi zaidi kutoka kwa mtazamo wa kiuchumi. Ya kufurahisha haswa ni mifumo iliyo na mzigo wa kawaida, ambayo inaruhusu mashine kubadilishwa kwa kazi tofauti. Katika miaka kumi ijayo, magari ya roboti kulingana na usanifu wazi yatapatikana kwa shughuli za kiufundi na ulinzi wa besi na miundombinu mingine. Wao watajulikana na kiwango kikubwa cha sare na uhuru, uhamaji mkubwa na mifumo ya ndani ya bodi.
Teknolojia ya SMRK ya matumizi ya jeshi inabadilika haraka, ambayo itaruhusu vikosi vingi vya jeshi kuondoa askari kutoka kwa kazi hatari, pamoja na kugundua na kuharibu IED, upelelezi, kulinda vikosi vyao, mabomu ya mabomu na mengi zaidi. Kwa mfano, dhana ya vikundi vya vikosi vya jeshi la Merika, kupitia uigaji wa hali ya juu wa kompyuta, mafunzo ya mapigano, na uzoefu wa kweli wa vita, imeonyesha kuwa magari ya roboti yameboresha uhai wa magari yaliyotengenezwa ardhini na kuboresha ufanisi wa vita. Ukuzaji wa teknolojia za kuahidi, kama uhamaji, uhuru, kuwezesha silaha, vifaa vya kuingiliana kwa mashine za wanadamu, akili ya bandia ya mifumo ya roboti, ujumuishaji na mifumo mingine ya SMRK na mfumo, itatoa kuongezeka kwa uwezo wa mifumo ya ardhi isiyokaliwa na kiwango chao uhuru.
Mchanganyiko wa roboti tata ya Urusi Jukwa-M iliyoundwa na NITI "Maendeleo"
