Využití bezpilotních povrchových a podvodních vozidel různých typů, jakož i dalších robotických systémů při řešení široké škály úkolů v zájmu námořních sil a pobřežní stráže předních zemí světa se v posledních letech rozšířilo a má tendenci k dalšímu rychlému rozvoji.
Jedním z důvodů pozornosti, kterou námořní specialisté věnují tvorbě podvodních robotů, je vysoká účinnost jejich bojového využití ve srovnání s tradičními prostředky, které dosud mělo k dispozici velení námořních sil zemí světa. Například během invaze do Iráku se velení skupiny amerického námořnictva v Perském zálivu pomocí autonomních bezpilotních podvodních vozidel podařilo vyčistit miny a další nebezpečné předměty od dolů a dalších nebezpečných předmětů z vodní plochy zálivu pomocí plocha čtvrt čtvereční míle (asi 0,65 km čtverečních), přestože, jak poznamenal jeden z představitelů amerického námořnictva korespondentovi Associated Press, typické oddělení hornických potápěčů by zabralo 21 dní na to.
Současně se neustále rozšiřuje seznam úkolů řešených bezpilotními podvodními vozidly a kromě těch tradičních a nejběžnějších - hledání min a výbušných předmětů, zajišťování různých podvodních operací, ale i průzkum a pozorování - již zahrnuje řešení šokových úkolů a práce na složitějších a dříve nepřístupných „Robotům v ramenních popruzích“v přímořském pásmu, kde musí ničit miny a další prvky protivozní obrany nepřítele. Specifickými podmínkami jejich bojového použití jsou mělká voda, silné přílivové proudy, vlny, obtížná topografie dna atd. - Výsledkem je, že vedou k vytvoření mechanismů charakterizovaných vysokou technickou složitostí a originalitou použitých řešení. Tato originalita jim však jde často bokem: zákazník ještě není připraven na masivní zavádění takovýchto člověkem vytvořených příšer do vojsk.
KOVOVÝ KOMPOZIT "RAKOVINA"
Za jednoho z prvních vojenských robotů vytvořených pro práci v „plážové“oblasti v rámci přípravy na obojživelnou operaci lze považovat malého korýšského autonomního podvodního robota známého jako Ambulatory Benthic Autonomous Underwater Vehicle, který lze z angličtiny přeložit jako „chodící bentický (dole) autonomní podvodní vozidlo “.
Tento přístroj vážící pouze 3,2 kg byl vyvinut z iniciativy specialistů z Marine Science Center Northeastern University se sídlem v Bostonu, Massachusetts (USA), pod vedením Dr. Josepha Ayerse. Odběratelem díla bylo Ředitelství výzkumu amerického námořnictva (ONR) a Agentura pro pokročilé obranné projekty ministerstva obrany USA (DARPA).
Zařízení je spodní autonomní robot takzvané biomimetické třídy (roboti podobní některým vzorkům světa zvířat. - V. Sch.), Který vypadá jako rakovina a je určen k provádění průzkumných a důlních akcí v přímořských oblastech zóně a na prvním pobřeží, jakož i na dně řek, kanálů a dalších mělkých přírodních a umělých nádrží.
Robot má tělo z odolného kompozitního materiálu, 200 mm dlouhé a 126 mm široké, osm mechanických nohou se třemi stupni volnosti, stejně jako dvojici předních nohou, podobných krabím nebo krabím drápům, a jednu zadní, povrchy připomínající krabí ocas, povrchy pro hydrodynamickou stabilizaci robota pod vodou, každý o délce přibližně 200 mm (to znamená, že každý povrch je délkou srovnatelný s tělem robota). Mechanické nohy uvádějí do pohybu umělé svaly ze slitiny nikl-titan s efektem tvarové paměti (slitina s tvarovou pamětí NiTi) a vývojáři se rozhodli použít v pohonech pulzně šířkovou modulaci.
Akce robota jsou řízeny pomocí ovladače neurální sítě, který implementuje model chování vypůjčený vývojáři ze života humrů a přizpůsobený podmínkám bojového používání těchto robotů. Specialisté z Northeastern University navíc vybrali amerického humra jako zdroj pro vývoj modelu chování dotyčného robota.
"Způsoby a chování, které humři používali k hledání potravy po celá tisíciletí, mohou být stejně dobře použity robotem k hledání min," řekl vedoucí projektu Dr. Joseph Ayers z Marine Science Center Northeastern University.
Palubní řídicí systém rakovinového robota je založen na počítačovém systému typu Persistor založeném na mikroprocesoru Motorola MC68CK338 a užitečné zatížení zařízení zahrnovalo hydroakustický komunikační systém, kompas a sklonoměr / akcelerometr na bázi MEMS (MEMS - mikroelektromechanický systém).
Typický scénář pro bojové použití tohoto robota vypadal takto. Skupina robotických raků je do oblasti aplikace dopravena pomocí speciálního transportního nosiče ve tvaru torpéda (měl vytvořit něco jako podvodní verzi malého nákladního kontejneru používaného u letectva). Po rozptylu museli roboti podle předem stanoveného programu provést průzkum nebo dodatečný průzkum určeného prostoru, identifikovat prvky protivzdušného obranného systému nepřítele, zejména pokud jde o miny a jiné výbušné předměty atd. V případě velkovýroby by pořizovací cena jedné robotické rakoviny mohla být přibližně 300 dolarů.
Zdá se však, že záležitost nepřekročila konstrukci několika prototypů a jejich krátké testy. Hlavní potenciální zákazník, námořnictvo, které původně na tyto studie vyčlenilo asi 3 miliony dolarů, o projekt další zájem neprojevilo: naposledy byl vývoj Severovýchodní univerzity předveden odborníkům velení amerického námořnictva, zjevně v r. 2003. Pravděpodobně mezi účastníky těch výstav, kde byl tento vynález předveden, nebyli žádní zákazníci.
KRAB "ARIEL II"
Pokus o vytvoření robota na základě strukturálních vlastností „mořských plodů“, a konkrétně - kraba, provedli také specialisté americké společnosti „AyRobot“. Společnost je dnes jedním z předních světových vývojářů a výrobců robotů různých typů pro vojenské a civilní účely a objem jejich dodávek se dlouhodobě odhaduje na miliony. Společnost byla založena v roce 1990 a od roku 1998 se pravidelně angažuje v zájmu DARPA nebo jiných divizí vojenských a bezpečnostních agentur ve Spojených státech a dalších zemích světa.
Robot vyvinutý specialisty společnosti byl pojmenován Ariel II a je klasifikován jako autonomní legované podvodní vozidlo (ALUV). Je navržen tak, aby vyhledával a odstraňoval miny a různé překážky v protiobranném obranném systému nepřítele umístěném v pobřežní mělké vodní zóně a na „pláži“. Vlastností robota je podle vývojářů jeho schopnost zůstat funkční i v obráceném stavu.
"Ariel II" váží asi 11 kg a unese užitečné zatížení až 6 kg. Délka těla přístroje je 550 mm, maximální délka pro manipulátory s kompasem a sklonoměrem je 1150 mm, šířka je 9 cm v nízké poloze a 15 cm - na vyvýšených „nohách“. Robot je schopen pracovat v hloubkách až 8 m. Zdroj energie - 22 nikl -kadmiových baterií.
Strukturálně je „Ariel II“krabovitý aparát s hlavním tělem a šesti nohami k němu připevněnými, které mají dva stupně volnosti. Veškeré cílové elektronické vybavení umístěné na palubě „kraba v uniformě“by podle plánu vývojářů mělo být umístěno v zapečetěném modulu. Cílový systém správy zatížení je distribuován. Práce na tomto minovém akčním robotu byly prováděny na základě smluv vydaných agenturou DARPA a Výzkumným úřadem amerického námořnictva.
Scénář bojového použití těchto robotů je v mnoha ohledech podobný tomu, který byl popsán výše, pouze s jedním rozdílem: robot měl režim ničení min. Když robot našel minu, zastavil se a zaujal pozici v bezprostřední blízkosti dolu a čekal na povel. Po přijetí odpovídajícího signálu z velitelského stanoviště robot odpálil minu. „Hejno“těchto robotů by tedy mohlo současně téměř úplně nebo dokonce úplně zničit antiamphibious minové pole v oblasti plánovaného obojživelného útočného přistání. Vývojář také navrhl možnost, která nezajišťovala roli kamikadze: robot jednoduše umístil na minu výbušnou nálož a před výbuchem ustoupil do bezpečné vzdálenosti.
Jeden z prototypů robota - hledač dolů "Ariel". Foto z www.irobot.com
Ariel II prokázal svou schopnost najít miny během nejméně tří testů. První byl proveden v mělké pobřežní oblasti v oblasti Riviera Beach, poblíž města Riviera, Massachusetts; druhý je v oblasti Panama City na Floridě, financovaný společností Boeing Corporation, a třetí je v oblasti Monterey Bay pro National Geographic Group. Tento projekt se patrně nedočkal dalšího vývoje (mimo jiné i díky zdaleka jednoznačným výsledkům těchto testů) a vojenský zákazník, který práci v první fázi financoval, údajně považoval za slibnější další vývoj téže společnosti, známý jako „Transfibian“a diskutováno níže. I když ani zde není vše tak jednoduché.
„TRANSFIBIA“Z MASÁČŮ
Další bezpilotní podvodní vozidlo pro práci v pobřežní zóně, které je zapsáno na seznamu společností "AyRobot", nebylo původně vyvinuto jejími specialisty, ale zdědilo po společnosti "Nekton Corporation", kterou získala v září 2008 za 10 milionů USD
Toto zařízení dostalo název „Transphibian“(Transphibian) a bylo vytvořeno v zájmu armády k hledání a ničení min různých typů vlastní detonací pomocí palubní výbušné nálože o hmotnosti 6, 35 kg a signálu dodávaného dálkovým operátorem.
„Transfibian“je malé (přenosné) autonomní bezpilotní podvodní vozidlo o délce asi 90 cm. Jeho hlavní odlišností od ostatních ponorných ponorných akcí v pobřežní zóně je použití kombinovaného způsobu pohybu: ve vodním sloupci se zařízení pohybuje pomocí dvou párů „ploutví“, jako ryba nebo ploutvonožý savec, a po dně se pomocí stejných „ploutví“už plazí. V materiálech věnovaných tomuto vývoji se přitom tvrdí, že „ploutve“mají šest stupňů volnosti. Jak vývojáři koncipovali, poskytuje to možnost stejně efektivního využití uvažovaného zařízení jak v mělké vodě, tak ve velkých hloubkách, a také výrazně zvyšuje jeho mobilitu a schopnost překonávat překážky různé povahy.
Jako užitečné zatížení bylo plánováno použití různých vyhledávacích zařízení až po velkou optoelektronickou kameru, která měla být zavěšena na speciálních držácích pod středovou částí karoserie vozidla.
Stav vývoje v současné době není zcela jasný, protože sekce věnovaná bezpilotnímu podvodnímu vozidlu „Transfibian“chybí dokonce i na webových stránkách vývojářské společnosti. Ačkoli řada zdrojů tvrdí, že právě americkému vojenskému oddělení dalo přednost toto zařízení, upustilo od dříve zvažovaného vývoje stejné společnosti - bezpilotního podvodního vozidla Ariel II. Je však pravděpodobné, že projekt byl uzavřen nebo zmrazen, protože američtí námořní specialisté byli, mírně řečeno, nespokojeni s řadou důležitých parametrů dotyčného bezpilotního podvodního vozidla.
SLEDOVÁNÍ AMPHIBIA
Poslední ukázku neobydlených vozidel určených k vyhledávání a ničení min a také k průzkumu nepřátelské proti obojživelné obrany v takzvané surfové zóně, kterou zde budeme zvažovat, vytvořili specialisté ze slavné americké společnosti Foster- Miller, který se specializoval na vývoj vojenských a policejních robotů. Práce na tomto zařízení, zvaném Takticky přizpůsobivý robot, byly provedeny v rámci programu MCM Very Shallow Water / Surf Zone, financovaného výzkumným managementem amerického námořnictva.
Tento vzorek byl bezpilotní, pásové obojživelné vozidlo vyvinuté na základě vývoje získaného společností Foster-Miller při vytváření malého pozemního robota Lemming, který zadala společnost DARPA. Toto zařízení je tedy schopno pracovat jak na mořském dně v mělké vodě poblíž pobřeží (v řece, jezeře atd.), Tak na pobřeží. Vývojář zároveň počítal s možností vybavit zařízení různými možnostmi pro výkonové prvky (dobíjecí baterie), senzory a další užitečné zatížení, které se nacházelo v kupé s užitečným objemem asi 4500 metrů krychlových. palce (asi 0,07 metrů krychlových).
Zkonstruovaný prototyp zařízení má následující taktické a technické vlastnosti: délka - 711 mm, šířka - 610 mm, výška - 279 mm, hmotnost (ve vzduchu) - 40, 91 kg, maximální rychlost - 5,4 km / h, maximální cestovní dosah - 10 mil. Jako užitečné zatížení bylo plánováno vyvinout hmatové senzory (dotykové senzory), magnetický gradiometr, magnetoindukční senzor pro bezkontaktní detekci objektů atd.
Palubní vybavení obojživelného robota má obsahovat navigační pomůcky (vícesenzorový systém pro určování prostorové polohy vozidla pomocí Kalmanova filtru; navigační systém pro práci v mělké vodě SINS (Swimmer Inshore Navigation System); přijímač diferenciálu subsystém globálního navigačního satelitního systému (DGPS); tříosý kompas; počítadla ujetých kilometrů; gyroskopický snímač rychlosti stáčení atd.) a komunikace (rádiový přijímač ISM a podvodní akustický modem) a palubní řídicí systém je založen na PC / 104 standardní počítač.
Výsledky průzkumu určené oblasti vodní plochy (mořského dna) každým z obojživelných robotů k tomu přidělených - a operace je plánována pomocí skupiny podobných zařízení - jsou přenášeny na konzolu operátora, kde je digitální na jejich základě je vytvořena mapa této oblasti.
Specialisté z Foster-Miller a divize pobřežních systémů amerického Surface Warfare Center amerického námořnictva společně provedli testovací cyklus prototypu daného systému, během kterého museli prokázat schopnost obojživelného robota řešit následující úkoly:
- hledat různé objekty ve vyhrazeném prostoru vodní plochy;
- vyhledávání a identifikace předmětů na mořském dně;
- úplný a důkladný průzkum pobřežní zóny (surfovací zóny) v místě nadcházející obojživelné útočné operace;
- udržování obousměrné komunikace s operátorem na nosné lodi nebo pobřežním velitelském stanovišti;
- řešení požadovaných úkolů offline.
V červenci 2003 byl tento obojživelný robot předveden všem v Bostonu v rámci výstavy pořádané ředitelstvím pro výzkum námořnictva USA během bostonského přístavu a dříve, v roce 2002, americká armáda používala tato zařízení ve verzi optimalizované pro použití na souši, během operace na průzkum jeskyní v horách Afghánistánu.
Stav systému je označen jako „ve vývoji“, smlouvy na jakoukoli sériovou výrobu obojživelných robotů dosud nebyly uzavřeny (alespoň informace o tom nebyly zveřejněny), proto je pravděpodobné, že zákazník, zastoupený Velení amerického námořnictva zatím neprojevilo aktivní zájem pokračovat v práci na projektu. Navíc o tomto robotickém systému není na webových stránkách amerického námořnictva zmínka v sekci věnované Mine Action Forces and Facilities for Very Shallow Water Areas and Surf Zone Program.
POTENCIÁLNÍ NEBEZPEČÍ
Obecně lze konstatovat, že úkol prohledávat, detekovat, klasifikovat a ničit miny v přímořském pásmu a na prvním pobřeží („pláž“), jakož i detekovat různé prvky nepřátelské proti obojživelné obrany zůstává jedním z nejdůležitější součásti komplexního procesu pro námořnictva předních zemí světa podpora obojživelných útočných operací. Zvláště ty, které se odehrávají na neznámých úsecích pobřeží.
V tomto ohledu můžeme očekávat další rozvoj prací na tvorbě robotických nástrojů určených k řešení výše uvedených problémů. Ačkoli, jak je patrné z výše uvedených informací, úkolem vytvoření neobydlených a zejména autonomních vozidel schopných provozu v extrémně obtížných podmínkách pobřežní zóny (surfovací zóna, na prvním pobřeží), vyznačující se složitou topografií dna, malou hloubkou a silné proudy, není v žádném případě jednoduchý a nevede vždy k požadovanému a uspokojivému výsledku pro zákazníka.
Na druhou stranu, v roce 2008, na stránkách online zdroje NewScientist.com, byl publikován materiál na základě prognózy britských a amerických odborníků ohledně nejzávažnějších vědeckých a technických hrozeb, kterým může lidstvo v dohledné budoucnosti čelit. … A co je pozoruhodné, podle autorů prognózy může být jednou z hrozeb s vysokou mírou pravděpodobnosti příliš rychlý vývoj biomimetických robotů - systémů vytvořených na základě vypůjčení určitých vzorků povahy planety. Jako například autonomní bezpilotní podvodní vozidla, vytvořená podobně jako některé vzorky mořské fauny jak v konstruktivním smyslu, tak ve vztahu k modelům chování implementovaným v jejich řídicích systémech.
Podle britských vědců se rychle „rozmnožování“tohoto druhu biomimetických robotů může stát novým druhem obyvatel naší planety a vstoupit do střetu o držení životního prostoru se svými bývalými tvůrci. Fantastický? Pravděpodobně ano. Ale před několika staletími se ponorka Nautilus, vesmírné rakety a bojové lasery zdály fantastické. A specialista na biomimetické roboty Robert Full, který pracuje na Kalifornské univerzitě v Berkeley, zdůrazňuje: „Podle mého názoru v této fázi víme příliš málo o možných hrozbách, abychom mohli správně naplánovat náš vývoj.“
