Наземные роботы. От забрасываемых систем до безлюдных транспортных колонн (Часть 3)
Приобретя шестиколесную конфигурацию и способность стрелять гранатами, модель HD семейства роботов Nexter Nerva также приобрела нервы для большей мускульной работы
Размеры и массы роботов среднего размера постепенно растут для того, чтобы они могли нести большие массы, а также могли сделать свои первые шаги к автономности некоего уровня, хотя они пока очень далеки от встраивания какого-либо искусственного интеллекта.
Чемпион в средней весовой категории Dragon Runner 20, разработанный компанией QinetiQ для американского корпуса морской пехоты. На фото с установленными гусеничными удлинителями
iRobot: Кроме ранее описанного небольшого робота 110 FirstLook в каталоге компании iRobot имеются более крупные роботы, развившиеся из оригинального 510 PackBot; тысячи этих роботов прошли реальную службу в Ираке и Афганистане. Программа по наземным боевым системам Ground Combat Systems (GCS) включала небольшой носимый наземный робот, который дал бы пехотным подразделениям возможности ведения автономной разведки в опасных зонах.
Побочным результатом закрытой программы GCS стала система 310 SUGV, которая имеет типичную архитектуру iRobot с гусеничными шасси и гусеничными флипперами, что обеспечивает хорошую мобильность при преодолении лестниц и других препятствий. Флипперы снимаются, если необходима более узкая конфигурация (уменьшение ширины с 437 до 348 мм). Масса без установленных устройств составляет 13,2 кг; робот 310 SUGV может развить скорость до 10 км/ч и преодолевать препятствия высотой 305 мм, его два аккумулятора BB-2557/U обеспечивают непрерывную работу 1,5 часа, хотя два аккумулятора BB-2590/U увеличивает время работы до шести часов. Широкоугольная (107°) фронтальная камера шасси с инфракрасной подсветкой используется для вождения робота. Основной сенсор для разведывательных целей – это установленная на руке-манипуляторе цветная камера для низкого освещения с увеличением x10 (поле зрения от 48° до 5°). Канал связи на частоте 2,4 ГГц обеспечивает радиус действия 1000 метров на открытой местности, оператор использует носимый контроллер, в состав которого входят нашлемные очки Tac-Eye и популярный ручной контроллер (упрочненный контроллер с дисплеем 5,6 дюйма доступен опционально). Модель 310 в значительных количествах стоит на вооружении американских и зарубежных вооруженных сил.
Робота XM1216 SUGV несколько больше и тяжелее по сравнению с двумя предыдущими моделями, он весит 14,5 кг без оборудования. На нем установлен самый эффективный комплект дальней разведки среди трех роботов семейства: цветная камера с оптическим увеличением x26 и цифровым x12, а также тепловизионная камера с трехступенчатым цифровым увеличением. Все эти роботы могут оснащаться роботизированной рукой для обезвреживания взрывоопасных предметов.
Quinetiq: Также в категории малых автономных наземных аппаратов есть еще одна система – многозадачный робот Dragon Runner 20 производства Qinetiq North America для ведения разведки и разминирования. Этот робот был первоначально разработан для корпуса морской пехоты США; его масса 9,07 кг, максимальная скорость 6,5 км/ч, на нем установлены дневная и ночная камеры спереди и сзади и только дневные камеры по бокам.
Разведывательные возможности могут быть значительно повышены за счет добавления панорамной камеры с увеличением, всенаправленного микрофона и громкоговорителя для обеспечения двунаправленной связи. Для улучшения мобильности могут устанавливаться гусеничные удлинители плюс задний стабилизатор для преодоления ступеней.
В средней категории компания iRobot предлагает свой робот 310 SUGV; на фото «шагает» по ступеням неся устройство обезвреживания взрывоопасных предметов
Scorpion от MacroUSA остался бросаемым несмотря на массу 9 кг, его полезная грузоподъемность эквивалентна его собственной массе
MacroUSA: В этой же категории компания MacroUSA предлагает гусеничный робот Scorpion массой 9 кг, который может быть заброшен в интересующую зону благодаря шасси с высоким ударным сопротивлением, изготовленному из пластика и упрочняющих вставок из алюминия.
Стандартный сенсорный комплект включает фронтальную дневную/ночную цветную камеру с полем зрения 185° и углами наклона ±60° с инфракрасным и обычным светодиодными фонарями, заднюю цветную дневную/ночную камеру и микрофон. Scorpion может развить скорость 10 км/ч и быть сброшен с высоты одного метра. Он может перевозить устройства массой равной его собственной массе, включая тепловизоры или химические датчики, а также манипуляторы или устройства обезвреживания боеприпасов.
ECA Robotics: Среди самых легких роботов в средней категории можно отметить многозадачную платформу Cobra Mk2 с собственной массой 6,1 кг и полезной грузоподъемностью пять килограмм, предлагаемую известной французской компанией ECA Robotics. Компания предлагает различные дополнительные устройства, например модуль ХБРЯ (химическое, биологическое, радиологическое и ядерное оружие) с химическими и радиологическими датчиками и радиационным дозиметром, модуль обезвреживания взрывоопасных предметов со стойкой, в которой размещаются разные типы устройств обезвреживания и, безусловно, разведывательный модуль с видеокамерой с обзором 360°. В роботе установлены также цветная ПЗС-камера с углами обзора ±80° впереди и фиксированная цветная камера сзади. Кроме того, имеются светодиоды белого и инфракрасного света, микрофон и динамик для двусторонней акустической связи. Cobra Mk2 4x4 оборудован шинами низкого давления; литий-ионный аккумулятор на 15 вольт гарантирует время работы 2,5 часа. Максимальная скорость составляет 5 км/ч, а максимальная высота преодолеваемых препятствий 150 мм. Заявленная дальность работы на открытой местности составляет 250 метров; доступны два разных блока управления, один с экраном 7 дюймов и один с экраном 10 дюймов, конструкция джойстиков у этих блоков также различна.
Французская компания ECA разработала робот Cobra Mk2, первым военным заказчиком которого стала Канада. Робот может управляться посредством специальных блоков управления или коммерческих систем, например смартфонами
MTGR (Micro-Tactical Ground Robot) – многоцелевой робот, разработанный компанией Roboteam, на который могут устанавливаться колеса большого диаметра
Робот MTGR на снимке демонстрирует свои способности подглядывать ночью. Его сочлененная гусеничная система позволяет ему принимать своего рода акробатические позы
Одной из новейших инноваций компании ECA Robotics является возможность использования планшетов и смартфонов на базе ОС android для управления роботами, что снижает нагрузку на солдат, поскольку эти устройства могут использоваться для различных целей. Это было не единственное усовершенствование. Теперь Cobra Mk2 оборудован системой GPS, которая позволяет роботу запомнить путь и вернуться назад к месту старта автоматически. Были установлены колеса меньшего диаметра (менее 20 мм) для того, чтобы избежать проблем при проведении роботом инспекции под автомобилями; также теперь доступен и комплект гусениц для повышения проходимости на сложных типах местности. Первым покупателем в военной сфере робот Cobra Mk2 стала Канада, которая заказала 20 роботов с опционом еще 80 штук. Канада затребовала систему со съемной оптико-волоконной системой дистанционного управления, которая позволяет работать с роботом Cobra Mk2 на дистанциях до 1000 метров.
Robo-team: MTGR (Micro-Tactical Ground Robot – тактический наземный микроробот) был разработан израильской компанией Robo-team в качестве многозадачного робота с основной задачей ведения разведки для основных пехотных подразделений. Для работы в городе MTGR имеет полностью гусеничную конфигурацию, тогда как для движения по бездорожью эта конфигурация сохраняется, но с добавлением колес значительно большего диаметра, что улучшает проходимость при преодолении грязи, камней и ступеней.
Очевидно, что повышение проходимости дорого обходится касательно массы и размеров. Стандартный вариант весит 7,3 кг, тогда как колесно-гусеничный вариант весит 8,6 кг, размеры также увеличивается с 455x368x145 мм до 472x470x165 мм, при этом, однако, система остается полностью переносной. MTGR может начать работу после включения оператором менее чем через 60 секунд и достичь скорости 3,2 км/ч. Робот может преодолевать препятствия высотой 35 см, уклоны 45°, ступени высотой 20 см благодаря дополнительным гусеничным флипперам. Робот MTGR оборудован пятью камерами, фронтальная установлена в нише и имеет углы наклона -20°/+90°, другие установлены вокруг корпуса, обеспечивая оператору круговой обзор 360°. Светодиодный фонарь белого света установлен только впереди, тогда как подсветка в ближней инфракрасной области спектра круговая. На робот MTGR можно установить специально созданный компанией Robo-team манипулятор для трансформации его в средство обезвреживания взрывоопасных предметов с добавлением системы. Он имеет четыре степени свободы с двумя универсальными шарнирами, один запястный шарнир и захватом. Максимальный вылет манипулятора 360 мм и грузоподъемность 5,4 кг. Рука имеет две камеры: одна с увеличением x10 плюс вторая камера ближнего плана на захвате, обе имеют инфракрасную подсветку. Другие сенсоры, например радиационные детекторы, газоанализаторы, тепловизоры и т.д. могут легко интегрироваться с платформой благодаря направляющей Пикатинни. Канал связи робота может образовывать сеть с другими устройствами, позволяя увеличить дальность действия до более чем 500 метров в прямой видимости; время автономной работы от аккумуляторов составляет от двух до четырех часов. Концепция узловой сети в настоящее время испытывает на себе давление со стороны новых решений, например это включение в состав солдатских жилетов приемопередатчиков, а также разработка приемопередатчиков, которые робот может оставлять позади себя перед входом, например, в канализационную трубу или тоннель для обеспечения надежной связи.
Что касается полной автономности, то в компании Robo-team считают, что до нее еще не менее десяти лет. Впрочем, для того, чтобы сделать MTGR как можно более простым для оператора, в компании разработали несколько предустановленных режимов для преодоления ступеней, поднятия грузов и т.д., что значительно сокращает вмешательство человека. Как правило, робот MTGR идет вместе с консолью Rocu-7, которая работает на ОС Windows 7, имеет экран 7 дюймов с разрешением 1024x600. Консоль Rocu-7 имеет два джойстика, восемь аппаратных кнопок и четыре клавиши кулисного типа; весит она 2,3 кг с аккумуляторами, позволяющими работать от трех до шести часов. Результаты испытаний проведенных Национальным институтом стандартов и технологий привели к срочной покупке неназванного количества роботов MTGR американским командованием силами специальных операций. Система также изучается армией с целью развертывания в стандартных пехотных подразделениях. MTGR также стоит на вооружении израильских вооруженных сил, а компания Robo-team прилагает много усилий для продвижения робота по всему миру.
Nexter: Тяжелый член семейства Nerva – это HD (Heavy Duty) массой 11 кг. В нем сохранены многочисленные элементы более легких роботов, но полезная грузоподъемность при этом увеличена до 10 кг. В модели Nerva HD сохранены канал связи, концепция одного щелчка, две скорости и еще многое из элементов, разработанных для моделей LG и S. Но этот робот может развертываться в трех разных конфигурациях: 4x4, 6x6 и гусеничной.
Старший член семейства Nerva от Nexter робот HD имеет шасси 6x6 с двумя пазами для модуля с бортовой аппаратурой. На фото на робот устанавливается гранатометный модуль
В конфигурации 4x4 на робот устанавливаются специальные колеса диаметром 300 мм, повышающие проходимость на пересеченной местности. Кроме того, для преодоления препятствий повышенной сложности вместо промежуточных колес могут устанавливаться два флиппера. Чтобы получить конфигурацию 6x6, четыре больших колеса заменяются стандартными колесами диаметром 150 мм, такими же как у Nerva LG. При установке резиновых гусениц два центральных колеса становятся направляющими и работают только как опорные катки.
Стандартный сенсорный комплект включает фронтальную камеру высокого разрешения с полем зрения 110° с подсветкой видимым и инфракрасным светом и заднюю камеру, а также всенаправленный микрофон. По сравнению с меньшими роботами модель HD имеет более полный навигационный комплект, который включает GPS, одометр, магнитный компас, три гирометра и три акселерометра, аппарат также совместим с дифференциальной системой GPS. Такие данные о точном местоположении ценны при работе в одном из нескольких полуавтономных режимов, например, это навигация по точкам маршрута, автономное патрулирование и автоматическое возвращение к месту старта. По сравнению с Nerva LG модель HD имеет два паза для стандартных функциональных комплектов Nerva; однако бортовая аппаратура может подсоединяться через планку Пикатинни или конфигурируемую металлическую пластину. Модель HD имеет разъемы Ethernet, USB, RS232, цифровой слот ввода/вывода и видеовход. Компания Nexter разработала несколько комплектов с интерфейсом Nerva, среди которых дневная камера увеличением x36 на панорамной головке для дальнего наблюдения, неохлаждаемая тепловизионная камера, дополнительная батарея, которая позволяет удвоить двухчасовую автономность, двунаправленная внутренняя аудиосвязь, генератор дыма, используемый в качестве реакции на вторжение или индикатора местоположения и плюс несколько сенсоров ХБРЯ. Модули для транспортировки позволяют выполнять минилогистические операции, кроме того, компанией могут быть предоставлены инструменты для разминирования.
M-Tecks: Еще одна французская компания M-Tecks Robotics разработала несколько легких наземных роботов двойного назначения. Симметричный аппарат Arthron POD 125A 4x4 может падать без проблем с высоты 2,5 метров. Его симметричность не ограничивается физической конструкцией, а также расширяется на его сенсоры: спереди и сзади установлены по две цветные камеры и одной ночной камере и по два светодиодных фонаря белого света. Емкости аккумулятора горячей замены на 12,8 вольт хватает на полтора часа работы. Максимальная скорость составляет 15 км/ч со стандартными 170-мм колесами. Колеса могут меняться под конкретный рельеф, хотя в этом случае быстрая замена не была предусмотрена по разным причинам, в том числе и в связи с жесткой ценовой политикой.
Канал связи робота POD 125A гарантирует работу до 300 метров на открытой местности и до 250 метров в городских джунглях. Впрочем, архитектура связи была создана для массовых операций, таким образом, полный потенциал наземного робота M-Tecks Robotics достигается, когда несколько машин развертываются на большей площади. Для создания сети можно использовать до 127 роботов, каждый из них работает в качестве узла сети, что повышает дальность действия и функциональную гибкость, особенно в городских каньонах. Робот POD 125A оборудован системой GPS . Компания M-Tecks Robotics также не забыла о роботах для инспекции труб и оставила для своих разведывательных роботов вариант управления по проводу. Для POD 125A управление по проводу возможно на дистанции до 30 метров.
Французская компания M-Tecks Robotics разработала робот Arthron Pod 125 4x4 с системой связи, позволяющей образовывать сеть из 127 таких аппаратов
Arthron R 4075 имеет необычную архитектуру. Модули соединяются при помощи универсальных шарниров, что позволяет шасси 8х8 поворачиваться и сгибаться и значительно повышает мобильность
В процессе поиска повышенной мобильности на труднопроходимых поверхностях компания M-Tecks Robotics разработала более крупный робот массой 9 кг. Он получил обозначение R 4075A, его восьмиколесная архитектура довольно необычна. Робот состоит из четырех одноосных модулей, которые соединены друг с другом через универсальный шарнир, позволяющий распределять момент от главного двигателя на все колеса. Многошарнирная конструкция была разработана за пять лет, она значительно улучшает повороты и изгиб в вертикальной плоскости и как следствие улучшает мобильность и преодоление препятствий в три раза. В одном из средних «вагончиков» установлен основной электродвигатель, а в другом основной стандартный никель-металлгидридный аккумулятор на 15 вольт емкостью 6800 Ач, гарантирующий два часа работы. Два крайних модуля имеют по вспомогательному двигателю, которые обеспечивают относительное движение между ними и соседним модулем. Таким образом, обеспечивается маневренность многозвенной структуры, позволяющая ей достичь максимальной подвижности на сложнопересеченной местности. R 4075 A может справиться с препятствиями высотой 300 мм и траншеями шириной 270 мм, а также преодолевать уклоны до 100%. Стандартные колеса имеют диаметр 140 мм, кроме того, могут устанавливаться разные типы шин.
Две дневных камеры, верхняя направлена вверх, а нижняя соответственно вниз, позволяют получить комбинированное вертикальное поле зрения 160°. Одна ночная камера направлена горизонтально, а два белых светодиодных фонаря дают при необходимости хорошее освещение. Передача видеоизображения обеспечивается каналом на частоте 2,4 ГГц, а сигналы управления передаются по каналу частотой 869 МГц, дальность передачи составляет 300 метров на открытой местности и более 100 метров в городских постройках. Как и его меньший брат, робот R 4075A имеет вариант управления по проводу на расстоянии до 50 метров. Рабочие режимы включают полуавтоматическое дистанционное управление, значительно снижающее нагрузку на оператора, и даже автоматический режим. Доступно программное обеспечение стабилизации видеоизображения, а также купольная установка с цветной или ночной камерами.
Обе модели POD 125A и R 4075A управляются с консоли массой 2,5 кг, имеющей экран 9 дюймов и джойстик. В настоящее время прототипы обеих систем испытываются во французской армии и опыт, полученный в этих испытаниях, будет интегрирован в конструкции, находящиеся пока на этапе разработки.
Robosynthesis: Модульная система этой компании, описанная в разделе «легких» наземных роботов, конечно, может быть использована для создания более крупных и тяжелых роботов. Примером тому может служить многозадачная платформа EXTRM массой 9,5 кг, максимальная скорость которой варьируется от 1,5 до 6 км/ч в зависимости от типа движительной установки. При общей высоте всего 200 мм (диаметр колес) робот может преодолевать препятствия высотой 450 мм при установке хвостовой тяги, справляться с боковыми уклонами 40° и уклонами до 50° при условии достаточного сцепления.
Канал связи может работать на частоте 2,4 или 5,8 ГГц, обеспечивая радиус действия 1000 метров; источник питания – два перезаряжаемых литий-ионных аккумулятора, либо BB2590/U, либо BB2557/U, которые обеспечивают продолжительность работы соответственно 12 часов или 3 часа. Оператор управляет роботом на основе изображений от широкоугольной камеры разрешением 640x480 с фиксированным фокусом и инфракрасной подсветкой. Для разведывательных целей имеется панорамный оптико-электронный комплект, В него входят четыре встроенных микрокамеры с разным фокусным расстоянием, что дает пошаговое увеличение поля зрения от 7,5° до 60°, а чувствительность 0,008 люкса позволяет получить хорошее изображение даже при очень слабом освещении.
Как и все системы от Robosynthesis новейший вариант EXTRM оснащен несколькими универсальными разъемами, при помощи которых можно подключать оборудование различного типа. На выставке Sofex2014 компания представила Robocube 4x4. Он легче и меньше чем EXTRM, сверху у него имеется шесть универсальных разъемов и два по бокам.
Компания Robosynthesis разработала модульную систему EXTRM, на которую можно установить хвостовую тягу для преодоления более высоких препятствий
Robocube был показан на выставке Sofex 2014. Это еще один робот средней категории, имеющий восемь разъемов для установки дополнительных аккумуляторов или устройств
Ближний план универсального разъема, разработанного компанией Robosynthesis (вверху), который позволяет механическое и электрическое подключение оборудования с возможностью передачи данных (внизу – практическая реализация)
Scorpio от Tecdron относительно тяжелый для трехколесного робота; он проектировался с акцентом на эксплуатационную надежность
Tecdron: И опять же французская компания Tecdron имеет большой ассортимент портфолио наземных роботов, от легких до тяжелых. Тактический трехколесный Робот Scorpio с дистанционным управлением попадает в среднюю категорию со своими 5,9 кг. С самого начала программы в августе 2013 года компания отдала приоритеты прочности, качеству изображения и радиусу действия, что привело к созданию более тяжелого робота по сравнению с роботами, разрабатываемыми для подобных задач. Шасси Scorpio целиком изготовлено из авиационного алюминия; он водонепроницаем до глубины двух метров и на него нанесено антикоррозийное покрытие. Он может быть брошен на десять метров без риска повреждения своих компонентов. Два электродвигателя приводят его в действие, а заднее колесо выполняет роль стабилизатора. Робот может преодолевать уклоны 35° и боковые уклоны 30°; резиновые колеса диаметром 180 мм позволяют ему иметь хорошую проходимость на сложных поверхностях, например грязь, щебень или песок. Литий-ионный аккумулятор на 12 вольт емкостью 5,8 Ач обеспечивает четырехчасовую непрерывную работу; второй опциональный аккумулятор позволяет удвоить время работы.
Спереди стоит широкоугольная дневная/ночная наклонная камера, инфракрасный светодиод освещает путь, а микрофон служит для аудиозаписи. Изображение и звук передаются через цифровой канал на министанцию управления, которая состоит из пятидюймового дисплея, джойстика и нескольких нажимных кнопок. В прямой видимости радиус действия составляет 300 метров, а в городских районах и внутри зданий радиус ограничен 100 метрами. Scorpio может принять до 8 кг оборудования, хотя это и не его основное назначение. На данный момент он уже несколько месяцев проходит испытания во французской полиции. У военных его испытывали специальные подразделения и единственным его недостатком является масса. Меньшая платформа Vixen пока не представлена общественности, поскольку компания Tecdron в настоящее время совершенствует ее по многим позициям и прототип новой конфигурации ожидается в конце 2014 года.
Информация