Het gebruik van verschillende soorten onbemande oppervlakte- en onderwatervoertuigen, evenals andere robotsystemen bij het oplossen van een breed scala aan taken in het belang van de zeestrijdkrachten en kustwachten van de leidende landen van de wereld is de afgelopen jaren wijdverbreid geworden en heeft de neiging tot een verdere snelle ontwikkeling.
Een van de redenen voor de aandacht die marinespecialisten besteden aan het maken van onderwaterrobots, is de hoge efficiëntie van hun gevechtsgebruik in vergelijking met de traditionele middelen die tot nu toe ter beschikking stonden van het bevel over de zeestrijdkrachten van de landen van de wereld. Tijdens de invasie van Irak slaagde het commando van de Amerikaanse marinegroep in de Perzische Golf er bijvoorbeeld in om met behulp van autonome onbemande onderwatervoertuigen mijnen en andere gevaarlijke objecten uit mijnen en andere gevaarlijke objecten uit het watergebied van de baai te verwijderen met een gebied van een kwart vierkante mijl (ongeveer 0,65 vierkante kilometer), ondanks het feit dat, zoals een van de vertegenwoordigers van de Amerikaanse marine opmerkte aan de correspondent van de Associated Press, een typisch detachement van mijnwerkerduikers zou hebben genomen 21 dagen om dit te doen.
Tegelijkertijd wordt de lijst met taken die door onbemande onderwatervoertuigen worden opgelost voortdurend uitgebreid, en naast de traditionele en meest voorkomende - het zoeken naar mijnen en explosieve objecten, het aanbieden van verschillende onderwateroperaties, evenals verkenning en observatie - omvat al de oplossing van schoktaken en werken aan complexere en voorheen ontoegankelijke "Robots in schouderbanden" in de kustzone, waar ze mijnen en andere elementen van de anti-amfibische verdediging van de vijand moeten vernietigen. De specifieke omstandigheden van hun gevechtsgebruik zijn ondiep water, sterke getijdenstromingen, golven, moeilijke bodemtopografie, enz. - Als gevolg hiervan leiden ze tot het creëren van mechanismen die worden gekenmerkt door een hoge technische complexiteit en originaliteit van de gebruikte oplossingen. Deze originaliteit gaat voor hen echter vaak zijwaarts: de klant is nog niet klaar voor de massale introductie van dergelijke door de mens gemaakte monsters in de troepen.
METAAL-COMPOSIET "KANKER"
Een van de eerste militaire robots die is gemaakt om in het "strand" -gebied te werken ter voorbereiding op de amfibische operatie, kan worden beschouwd als een kleine autonome onderwaterrobot van schaaldieren die bekend staat als het Ambulatory Benthic Autonomous Underwater Vehicle, wat uit het Engels kan worden vertaald als "lopend benthisch (onder) autonoom onderwatervoertuig".
Dit apparaat met een gewicht van slechts 3,2 kg werd op initiatiefbasis ontwikkeld door specialisten van het Marine Science Center van de Northeastern University, gevestigd in Boston, Massachusetts (VS), onder leiding van Dr. Joseph Ayers. De klant van het werk was het US Navy Research Directorate (ONR) en het Defense Advanced Research Projects Agency van het Amerikaanse ministerie van Defensie (DARPA).
Het apparaat is een autonome bodemrobot van de zogenaamde biomimetische klasse (robots die lijken op sommige monsters van de dierenwereld. - V. Sch.), die eruitziet als een kanker en is ontworpen om verkenningen en mijnacties uit te voeren in de kuststreek zone en op de eerste kustlijn, evenals op de bodem van rivieren, kanalen en andere ondiepe natuurlijke en kunstmatige reservoirs.
De robot heeft een lichaam gemaakt van duurzaam composietmateriaal, 200 mm lang en 126 mm breed, acht mechanische poten met elk drie vrijheidsgraden, evenals een paar voorpoten, vergelijkbaar met krab of krabklauwen, en één achterste, lijkend op de staart van een krab, oppervlakken voor hydrodynamische stabilisatie van de robot onder water van elk ongeveer 200 mm lang (dat wil zeggen dat elk oppervlak in lengte vergelijkbaar is met het robotlichaam). Mechanische poten worden in beweging gezet door kunstmatige spieren gemaakt van een nikkel-titaniumlegering met vormgeheugeneffect (NiTi-vormgeheugenlegering), en de ontwikkelaars besloten om pulsbreedtemodulatie in de aandrijvingen te gebruiken.
De acties van de robot worden bestuurd met behulp van een neurale netwerkcontroller die een gedragsmodel implementeert dat door de ontwikkelaars is geleend uit het leven van kreeften en is aangepast aan de gevechtsomstandigheden van deze robots. Bovendien kozen de specialisten van Northeastern University de Amerikaanse kreeft als bron voor de ontwikkeling van het gedragsmodel van de robot in kwestie.
"De manieren en het gedrag dat kreeften al duizenden jaren gebruiken om voedsel te vinden, kunnen evengoed door een robot worden gebruikt om mijnen te vinden", zegt projectleider Dr. Joseph Ayers van het Marine Science Center van de Northeastern University.
Het controlesysteem aan boord van de kankerrobot is gebaseerd op een Persistor-type computersysteem op basis van een Motorola MC68CK338-microprocessor, en de nuttige lading van het apparaat omvatte een hydro-akoestisch communicatiesysteem, een kompas en een op MEMS gebaseerde inclinometer / versnellingsmeter (MEMS - micro-elektromechanisch systeem).
Een typisch scenario voor het gevechtsgebruik van deze robot zag er als volgt uit. Een groep robotrivierkreeften wordt in het toepassingsgebied afgeleverd met behulp van een speciale torpedovormige transportdrager (het moest zoiets als een onderwaterversie van een kleine vrachtcontainer die in de luchtmacht werd gebruikt) creëren. Na verstrooiing moesten de robots, volgens een vooraf bepaald programma, verkenning of aanvullende verkenning van het aangewezen gebied uitvoeren, elementen van het anti-amfibische verdedigingssysteem van de vijand identificeren, vooral met betrekking tot mijnen en andere explosieve objecten, enz. In het geval van grootschalige productie zou de aankoopprijs van één robotkanker ongeveer $ 300 kunnen zijn.
Het lijkt er echter op dat de zaak niet verder ging dan de constructie van verschillende prototypes en hun korte tests. De belangrijkste potentiële klant, de marine, die aanvankelijk ongeveer $ 3 miljoen voor deze studies had toegewezen, toonde geen verdere interesse in het project: de laatste keer dat de ontwikkeling van de Northeastern University werd gedemonstreerd aan de specialisten van het US Navy-commando, blijkbaar in 2003. Waarschijnlijk waren er geen klanten onder de deelnemers van die tentoonstellingen waar deze uitvinding werd gedemonstreerd.
KRAB "ARIEL II"
Een poging om een robot te maken op basis van de structurele kenmerken van "zeevruchten", en specifiek - een krab, werd ook ondernomen door specialisten van het Amerikaanse bedrijf "AyRobot". Het bedrijf is tegenwoordig een van 's werelds toonaangevende ontwikkelaars en fabrikanten van robots van verschillende typen voor militaire en civiele doeleinden, en het volume van hun leveringen wordt al lang in de miljoenen geschat. Het bedrijf, opgericht in 1990, is sinds 1998 regelmatig betrokken bij de belangen van DARPA of andere afdelingen van de militaire en veiligheidsdiensten van de Verenigde Staten en andere landen van de wereld.
De door de specialisten van het bedrijf ontwikkelde robot kreeg de naam Ariel II en is geclassificeerd als een Autonomous Legged Underwater Vehicle (ALUV). Het is ontworpen om mijnen en verschillende obstakels te zoeken en te verwijderen in het anti-amfibische verdedigingssysteem van de vijand, gelegen in de ondiepe waterzone aan de kust en op het "strand". Een kenmerk van de robot is volgens de ontwikkelaars het vermogen om zelfs in omgekeerde toestand functioneel te blijven.
"Ariel II" weegt ongeveer 11 kg en kan een laadvermogen tot 6 kg dragen. De lengte van het lichaam van het apparaat is 550 mm, de maximale lengte voor manipulatoren met een kompas en een hellingsmeter is 1150 mm, de breedte is 9 cm in een lage positie en 15 cm - op verhoogde "poten". De robot kan werken tot een diepte van 8 m. Stroombron - 22 nikkel-cadmium-batterijen.
Structureel gezien is "Ariel II" een krabachtig apparaat met een hoofdlichaam en zes poten eraan, die twee vrijheidsgraden hebben. Alle elektronische doelapparatuur die aan boord van de "krab in uniform" is geplaatst, moet volgens het plan van de ontwikkelaars in een afgesloten module worden geplaatst. Het doelbelastingbeheersysteem wordt gedistribueerd. Het werk aan deze mijnactierobot is uitgevoerd in het kader van contracten die zijn uitgegeven door het DARPA-agentschap en het US Navy Research Office.
Het scenario voor het gevechtsgebruik van deze robots is in veel opzichten vergelijkbaar met het hierboven beschreven scenario, met slechts één verschil: de robot had een mijnvernietigingsmodus. Nadat hij een mijn had gevonden, stopte de robot en nam een positie in in de onmiddellijke nabijheid van de mijn, wachtend op het commando. Na ontvangst van het corresponderende signaal van de commandopost bracht de robot een mijn tot ontploffing. Zo zou de "kudde" van deze robots tegelijkertijd het anti-amfibische mijnenveld in het gebied van de geplande amfibische aanvalslanding bijna volledig of zelfs volledig kunnen vernietigen. De ontwikkelaar stelde ook een optie voor die niet voorzag in de rol van een kamikaze: de robot plaatste eenvoudig een explosieve lading op de mijn en trok zich terug op een veilige afstand voor de explosie.
Een van de prototypes van de robot - de mijnzoeker "Ariel". Foto van www.irobot.com
De Ariel II toonde zijn vermogen om mijnen te vinden tijdens ten minste drie tests. De eerste werd uitgevoerd in een ondiep kustgebied in het Riviera Beach-gebied, in de buurt van de stad Riviera, Massachusetts; de tweede is in de regio Panama City, Florida, gefinancierd door de Boeing Corporation, en de derde bevindt zich in de omgeving van Monterey Bay voor de National Geographic Group. Blijkbaar heeft dit project geen verdere ontwikkeling gekregen (ook vanwege de verre van eenduidige resultaten van deze tests), en de militaire klant, die het werk in de eerste fase financierde, zou een andere ontwikkeling van hetzelfde bedrijf veelbelovender vinden, bekend als " Transfibian " en hieronder besproken. Hoewel ook hier niet alles zo eenvoudig is.
"TRANSFIBIA" VAN MASSACHUSETS
Een ander onbemand onderwatervoertuig voor werk in de kustzone, dat op de lijst staat van het bedrijf "AyRobot", werd oorspronkelijk niet ontwikkeld door zijn specialisten, maar geërfd van het bedrijf "Nekton Corporation", dat het in september 2008 voor 10 miljoen USD verwierf
Dit apparaat kreeg de naam "Transphibian" (Transphibian) en werd gemaakt in het belang van het leger om verschillende soorten mijnen te zoeken en te vernietigen door zelfontploffing met behulp van een explosieve lading aan boord met een gewicht van 6, 35 kg en een signaal geleverd door een externe operator.
"Transfibian" is een klein (draagbaar) autonoom onbemand onderwatervoertuig van ongeveer 90 cm lang. Het belangrijkste verschil met andere mijnactie-onderzeeërs in de kustzone is het gebruik van een gecombineerde bewegingsmethode: in de waterkolom beweegt het apparaat met behulp van twee paar "vinnen", zoals een vis of een vinpotig zoogdier, en langs de bodem, met behulp van dezelfde "vinnen", kruipt het al. Tegelijkertijd wordt in de materialen die aan deze ontwikkeling zijn gewijd, beweerd dat de "vinnen" zes vrijheidsgraden hebben. Zoals bedacht door de ontwikkelaars, biedt dit de mogelijkheid van een even effectief gebruik van het apparaat in kwestie, zowel in ondiep water als op grote diepte, en verhoogt het ook aanzienlijk zijn mobiliteit en het vermogen om obstakels van verschillende aard te overwinnen.
Als nuttige lading was het de bedoeling om verschillende zoekapparatuur te gebruiken tot aan een grote opto-elektronische camera, die aan speciale steunen onder het centrale deel van de carrosserie van het voertuig zou worden opgehangen.
De status van de ontwikkeling is momenteel niet helemaal duidelijk, omdat de sectie gewijd aan het onbemande onderwatervoertuig "Transfibian" zelfs op de website van het ontwikkelaarsbedrijf ontbreekt. Hoewel een aantal bronnen beweren dat de Amerikaanse militaire afdeling de voorkeur gaf aan dit apparaat, waarbij de eerder overwogen ontwikkeling van hetzelfde bedrijf werd opgegeven - het onbemande onderwatervoertuig Ariel II. Het is echter aannemelijk dat het project is gesloten of bevroren, aangezien Amerikaanse marinespecialisten op zijn zachtst gezegd ontevreden waren over een aantal belangrijke parameters van het betreffende onbemande onderwatervoertuig.
TRACK AMFIBI
Het laatste voorbeeld van onbewoonde voertuigen die zijn ontworpen om mijnen te zoeken en te vernietigen, evenals verkenning van vijandelijke anti-amfibische verdediging in de zogenaamde surfzone, die we hier zullen bespreken, is gemaakt door specialisten van het beroemde Amerikaanse bedrijf Foster- Miller, gespecialiseerd in de ontwikkeling van militaire en politierobots. Het werk aan dit apparaat, de Tactisch Aanpasbare Robot genaamd, werd uitgevoerd in het kader van het Very Shallow Water / Surf Zone MCM-programma, gefinancierd door het onderzoeksmanagement van de Amerikaanse marine.
Dit monster was een onbemand amfibievoertuig met rupsbanden, ontwikkeld met behulp van de ontwikkelingen die Foster-Miller had verkregen bij het maken van een kleine grondrobot Lemming, in opdracht van DARPA. Dit apparaat kan dus zowel op de zeebodem in ondiep water nabij de kust (in een rivier, meer, enz.) als aan de kust werken. Tegelijkertijd voorzag de ontwikkelaar in de mogelijkheid om het apparaat uit te rusten met verschillende opties voor voedingselementen (oplaadbare batterijen), sensoren en andere nuttige lading, die zich in een compartiment met een nuttig volume van ongeveer 4500 kubieke meter bevond. inch (ongeveer 0,07 kubieke meter).
Het geconstrueerde prototype van het apparaat heeft de volgende tactische en technische kenmerken: lengte - 711 mm, breedte - 610 mm, hoogte - 279 mm, gewicht (in de lucht) - 40, 91 kg, maximale snelheid - 5,4 km / u, maximale kruissnelheid bereik - 10 mijl. Als nuttige lading was het de bedoeling om tactiele sensoren (aanraaksensoren), een magnetische gradiëntmeter, een magneto-inductieve sensor voor contactloze objectdetectie, enz.
Tot de boordapparatuur van de amfibische robot behoren navigatiehulpmiddelen (multisensorsysteem voor het bepalen van de ruimtelijke positie van het voertuig met behulp van het Kalman-filter; navigatiesysteem voor werkzaamheden in ondiep water SINS (Swimmer Inshore Navigation System); ontvanger van het differentieel subsysteem van het wereldwijde satellietnavigatiesysteem (DGPS); kompas met drie assen; kilometertellers; giersnelheidssensor, enz.) en communicatie (ISM-radio-ontvanger en akoestische onderwatermodem), en het besturingssysteem aan boord is gebaseerd op een pc / 104 standaard computer.
De resultaten van het onderzoek van het aangewezen gebied van het watergebied (zeebodem) door elk van de amfibische robots die hiervoor zijn toegewezen - en de operatie is gepland met behulp van een groep vergelijkbare apparaten - worden verzonden naar de console van de operator, waar een digitale op basis daarvan wordt een kaart van dit gebied gevormd.
Specialisten van Foster-Miller en de afdeling kustsystemen van het Surface Warfare Center van de Amerikaanse marine voerden samen een testcyclus uit van een prototype van het systeem in kwestie, waarbij ze moesten aantonen dat een amfibische robot de volgende taken kan oplossen:
- zoeken naar diverse objecten in het aangewezen gebied van het watergebied;
- zoeken en identificeren van objecten op de zeebodem;
- volledig en grondig onderzoek van de kustzone (surfzone) ter plaatse van de aanstaande amfibische aanvalsoperatie;
- het onderhouden van tweerichtingscommunicatie met de exploitant op het transportschip of de kustcommandopost;
- offline oplossen van de vereiste taken.
In juli 2003 werd deze amfibische robot aan iedereen in Boston getoond als onderdeel van een tentoonstelling georganiseerd door het US Navy Research Directorate tijdens het Boston Harborfest, en eerder, in 2002, gebruikte het Amerikaanse leger deze apparaten in een versie die geoptimaliseerd was voor gebruik op het land, tijdens een operatie om grotten in de bergen van Afghanistan te onderzoeken.
De status van het systeem wordt aangegeven als "in ontwikkeling", contracten voor eventuele serieproductie van amfibische robots zijn nog niet gesloten (tenminste informatie hierover is niet openbaar gemaakt), daarom is het waarschijnlijk dat de klant, vertegenwoordigd door de US Navy Command, heeft nog geen actieve interesse getoond om verder te werken aan het project. Bovendien is er geen melding gemaakt van dit robotsysteem op de website van de Amerikaanse marine in de sectie gewijd aan de Mine Action Forces and Facilities for Very Shallow Water Areas and Surf Zone Program.
MOGELIJK GEVAAR
In het algemeen kan worden gesteld dat het zoeken, detecteren, classificeren en vernietigen van mijnen in de kustzone en op de eerste kustlijn ("strand"), evenals het detecteren van verschillende elementen van de vijandelijke anti-amfibische verdediging een van de belangrijkste taken blijft. belangrijkste componenten van het complexe proces voor de marines van de leidende landen van de wereld om amfibische aanvalsoperaties te ondersteunen. Vooral die plaatsvinden op onbekende delen van de kust.
In dit opzicht kunnen we verdere ontwikkeling verwachten van het werk aan de creatie van robottools die zijn ontworpen om de bovenstaande problemen op te lossen. Hoewel, zoals blijkt uit de bovenstaande informatie, de taak om onbewoonde en vooral autonome voertuigen te creëren die in extreem moeilijke omstandigheden van de kustzone (surfzone, aan de eerste kustlijn) kunnen werken, gekenmerkt door een complexe bodemtopografie, ondiepe diepten en sterke stromingen, is niet eenvoudig en leidt niet altijd tot de gewenste en bevredigende resultaten voor de klant.
Aan de andere kant werd in 2008 op de pagina's van de online bron NewScientist.com materiaal gepubliceerd op basis van de voorspelling van Britse en Amerikaanse experts met betrekking tot de ernstigste wetenschappelijke en technische bedreigingen waarmee de mensheid in de nabije toekomst te maken kan krijgen. … En wat opmerkelijk is, volgens de auteurs van de voorspelling, kan een van de bedreigingen met een hoge mate van waarschijnlijkheid zijn de te snelle ontwikkeling van biomimetische robots - systemen die zijn gemaakt op basis van het lenen van bepaalde monsters van de aard van de planeet. Zoals bijvoorbeeld autonome onbemande onderwatervoertuigen, gemaakt vergelijkbaar met bepaalde monsters van zeefauna, zowel in constructieve zin als in relatie tot de gedragsmodellen die in hun controlesystemen zijn geïmplementeerd.
Volgens Britse wetenschappers kan het snel "kweken" van dit soort biomimetische robots een nieuwe bewonerssoort op onze planeet worden en een confrontatie aangaan voor het bezit van leefruimte met hun voormalige makers. Fantastisch? Ja, waarschijnlijk. Maar een paar eeuwen geleden leken de Nautilus-onderzeeër, ruimteraketten en gevechtslasers fantastisch. En biomimetische robotspecialist Robert Full, werkzaam aan de University of California in Berkeley, benadrukt: "Naar mijn mening weten we in dit stadium te weinig over de mogelijke bedreigingen om onze ontwikkelingen goed te plannen."
