машины-роботы

(машины с собственным умом)

                                                                Йэн Кемп при участии Эрика Х. Биасс

Военные автономные машины, то есть способные действовать независимо или полунезависимо от управления человеком, медленно, но верно появляются в фактической эксплуатации. Одним из самых перспективных примеров является израильская система G-nius, недавно поставленная вооруженным силам.

Что отличает «безэкипажную машину» от подлинно автономной робототехнической машины, так это ее способность действовать фактически самостоятельно. Использование слова «безэкипажная» является часто вводящим в заблуждение, если не оскорбительным, так как дистанционно управляемая машина является на самом деле экипажной − управляемой экипажем на расстоянии, но тем не менее экипажной. Автономная робототехническая машина принадлежит к совершенно другому классу и должна столкнуться со значительно более сложной технической проблемой.

Можно удивляться, почему разработка автономной наземной машины серьезно отстает от беспилотных летательных аппаратов в отношении эксплуатационной готовности. Самая первая причина заключается в том, что в обычных условиях беспилотный летательный аппарат имеет лишь одно препятствие: поверхность земли, на которую он должен в конечном счете приземлиться, что, между прочим, является единственной трудностью выполнения задачи, которую он должен осуществить. Кроме того, он может незначительно отклоняться от своего номинального курса без каких-либо страшных последствий. Это не допускается в случае колесной машины или фактически любой дорожной машины, так как возможности удариться о то пресловутое дерево  во время пересечения дороги резко возрастают. Беспилотный летательный аппарат по существу использует свои датчики для выполнения задачи по наблюдению и оставляет выполнение задачи по пилотированию своему автопилоту. Автономная  наземная машина в свою очередь требует множества датчиков и вычислительных устройств только для выполнения своей основной задачи «передвижения». По сравнению с беспилотным летательным аппаратом задачи и возможности датчиков наземной машины, действительно, полностью преобразованы.

Цель вооруженных сил – получить машину, которая способна выполнять разведывательные задачи самостоятельно. В зависимости от условий использование вооружения может быть либо автоматизированным, либо дистанционно управляемым.

Машина Chysor

Германская фирма Robowatch в сотрудничестве с фирмами Diehl, Thales and Iabg выпустила свою машину Chrysor на рынки оборонный, внутренней безопасности, обеспечивающий реагирование на непредвиденные ситуации в 2007 году. Впервые фирма, которая известна производством более мелких машин для этих рынков, вторглась в производство машин однотонного класса. Оснащенная дизельным двигателем с турбонаддувом машина (8х8) массой 950 кг может перевозить 680 кг полезной нагрузки, включая водителя, когда обеспечивается возможность действия с экипажем на борту. Машина Chrysor может развивать максимальную скорость по дорогам 45 км/ч, когда управляется водителем, и до 15 км/ч, когда действует в безэкипажном режиме. Для улучшения мобильности по труднопроходимой местности на машину Chrysor может устанавливаться гусеница, она может перевозить полезную нагрузку до 300 кг при движении на воде со скоростью 4 км/ч.

Рисунок 1 − Благодаря дифференциальному приемнику глобальной системы определения местонахождения (GPS) (с точностью один метр), лазерному сканирующему устройству с трехмерным сканированием, высокочувствительному акселерометру и датчикам расстояния машина Chrysor, как ожидают, сможет справиться с рабочей средой (сможет передвигаться по местности самостоятельно).

Предполагаемые задачи, которые должна выполнять машина, включают химическую, биологическую, радиологическую и радиационную (CBRN) разведку, задачи головной машины в колонне, тыловое обеспечение и медицинские задачи. Машина Chrysor автоматически распознает препятствия и объезжает их, чтобы избежать столкновения. Кроме того, машина способна в автоматическом режиме возвращаться по пройденному пути. Ключевой особенностью этой машины является ее модульная конструкция. Благодаря полезной грузоподъемности до 680 кг, машина Chrysor может оснащаться дополнительными модулями выполнения задачи или дополнительными компонентами для удовлетворения специальных потребностей.

Система Roboscout

Во время мероприятий Elrob и Eurosatory 2006 года германская фирма Base Ten Systems Electronics  показала технологический демонстрационный образец своей системы Roboscout. Демонстрационный образец Gecko E+ был разработан как частный результат исследования, финансируемого министерством обороны Германии, по изучению потенциальных возможностей разработки робототехнических машин массой до 3000 кг. Эта система состоит из машины Gecko, модульных элементов различного назначения в том числе и командного пункта (центра связи Roboscout или RCC). Используя технологию связи на базе спутника, разработанную фирмой ND Satcom, оператор может управлять машиной Gecko на удалении от RCC до 500 км. Участники характеризуют систему Roboscout как «первую в мире военную робототехническую машину, управляемую через спутник». В качестве будущей полезной нагрузки могут быть использованы поднимающаяся мачта с комплектом приборов наблюдения и установка вооружения, например четыре противотанковых управляемых ракеты Milan-Extended Response (расширенного реагирования) фирмы MBDA, показанные на выставке Eurosatory 2006, или автоматическая пушка среднего калибра.

Рисунок 2 – На обеих иллюстрациях показана машина Gecko, оснащенная дистанционно управляемой оружейной установкой FLW 100 фирмы Krauss-Maffei Wegmann (обычно 7,62-мм). Слева машина имеет будущую интегрированную плоскую антенну, тогда как правая иллюстрация показывает машину Gecko с параболической антенной. Фирма Base Ten рассчитывает осуществить поставку системного демонстрационного образца Gecko германским сухопутным войскам в 2010 году.

Система Roboscout может использоваться для выполнения целого ряда задач, таких как боевая разведка, наблюдение, круговое охранение объекта, боевые поисково-спасательные операции, огневая поддержка в районах населенных пунктов и другой сложной местности, сопровождение и операции по материально-техническому обеспечению. Начальными операторами этой машины в германских сухопутных войсках, ожидается, будут разведывательные, танковые и мотопехотные подразделения. Текущая деятельность фокусируется на создании демонстрационного образца полной системы, состоящей из двух машин, одного центра дистанционного управления с системами антенн и элементами полезной нагрузки, для поставки   заказчику в 2010 году. Принятие на вооружение может начаться в период с 2012 по 2014 год. Группа Base Ten будет участвовать в выставке Elrob 2008 с машиной Gecko TRS (исходная система технологии).

Европейское управление министерства обороны финансирует исследование осуществимости разработки 5-т робототехнической машины; CIO (консорциум, состоящий из фирм Iveco и Oto Melara) возглавляет эту программу, которая включает восемь стран. Фирма Oto Melara имеет более, чем 20-летний опыт в разработке так называемых безэкипажных наземных машин и разработала несколько более мелких систем, например 240-кг машину Praetor (6х6), для итальянских сухопутных войск. Сомнительно, сможет ли европейское управление министерства обороны обеспечить достаточное финансирование для продолжения этой программы до полной разработки.

Рисунок 3 – Демонстрационный образец боевой технологии Black Knight

 фирмы BAE Systems рядом с машиной Bradley, которая служит

 в качестве машины управления.

G-nius

В середине 2007 года фирмы Elbit Systems и Israel Aerospace Industries, которые самостоятельно разрабатывали большие автономные машины для выполнения охранения и других задач, соединили свои усилия в совместное предприятие, названное G-nius. Машина Guardium будет сочетать лучшие черты машин Avant Guard фирмы Elbit и Guardium фирмы IAI. Обе машины были созданы на базе легкой вездеходной машины Tomcar (4х4), которая находится на вооружении израильских сил обороны (IDF) и израильской пограничной полиции. Для удовлетворения потребностей израильских сил обороны в улучшении защиты границ Израиля машина предприятия G-nius будет способна обеспечивать круговое охранение объекта и колонны, наблюдение и разведку, связь, боевые действия, материально-техническое обеспечение и решение задач по обезвреживанию боеприпасов. «Машина Guardium была разработана в течение последних трех лет на базе заданных оперативных и технических требований, − заявил Эрез Пелед, руководитель предприятия G-nius. – Эта система может обеспечить хорошую динамическую защиту, основанную на анализе угроз в реальном масштабе времени. Эта система обеспечивает возможности действия днем и ночью и в любых погодных условиях. Эта система готова к принятию на вооружение после большой серии технических и войсковых эксплуатационных испытаний». Первая предназначенная для испытаний система Guardium  была поставлена в израильские силы обороны в начале этого года для оценки.

Рисунок 4 – Машина Guardium предприятия G-nius.

В течение двух недель в феврале 2008 года солдаты сухопутных войск США в Форт-Блисс, штат Техас, имели беспрецедентную возможность испытывать современное состояние больших безэкипажных наземных машин (UGV) одновременно с испытаниями машины Crusher, разработанной центром National Robotic Engineering Center (Nrec) университета Carnegie Mellon University. «Солдаты ставили задачи, руководили и наблюдали  за автономным и телеуправляемым режимами действия машины Crusher и управляли элементами оборудования машины Crusher», − сообщалось в отчете центра Nrec. Кроме дистанционного управления машиной Crusher и ее элементами оборудования с командного пункта UPT (безэкипажная наземная боевая машина/интеграция Perceptor), управление может осуществляться с ручного устройства управления на базе iPod.

6,5-т гибридно-электрическая машина Crusher (6х6) была разработана управлением перспективного планирования министерства обороны в качестве опытного образца машины боевой разведки боевой системы будущего (FCS) для испытания систем мобильности и автономности. Во время полевых испытаний машина Crusher, управляемая своими системами автономного управления, преодолевала баррикадные заграждения, сделанные из автомобилей, взбиралась на низкие стены, находила проходы в препятствиях и преодолевала местность, которую не могли преодолеть экипажные машины.

Рисунок 5 – Машина Crusher (6х6) была разработана управлением перспективного планирования министерства обороны и центром National Robotics Engineering Center в качестве демонстрационного технологического образца для программы по боевым системам будущего (FCS) сухопутных войск США.

Рисунок 6 – Машина Crusher (6х6) демонстрирует свои возможности

по преодолению препятствий.

В национальном законе об утверждении программ министерства обороны на 2001 финансовый год конгресс США определил две ключевые общие цели для министерства обороны США, которые следует достичь в разработке беспилотных летательных аппаратов и безэкипажных наземных машин:

Ø     К 2010 году одна третья часть самолетов в действующих войсках нанесения удара по объектам в глубине обороны должна быть беспилотной;

Ø     К 2015 году одна третья часть боевых наземных машин боевых систем будущего (FCS) должна быть безэкипажной.

Первоначально программа FCS включала три робототехнические машины: небольшую безэкипажную наземную машину, многоцелевую машину общего назначения, тылового обеспечения и оборудования (Mule) и машину боевой разведки (Arv). Боевая концепция требует, чтобы машина Arv действовала впереди экипажных машин FCS, таких как боевая разведывательная машина, которая будет действовать как платформа управления. Основной подрядчик по машине Arv, фирма BAE Systems, должен был разработать два варианта Arv: машину Arv-RSTA для выполнения задач по разведке, наблюдению и обнаружению целей и машину Arv-Assault для выполнения задач по прямой и непрямой стрельбе при дистанционном управлении для поддержки действий солдат на боевых машинах и в спешенном порядке. Оба варианта будут базироваться на общем шасси с колесной формулой 6х6, подобном шасси машины Crusher. Заданная масса 8,5 т обеспечит перевозку двух машин тактическим транспортным самолетом С-130 Hercules или одной машины средним транспортным вертолетом СН-47.

Рисунок 7 – Сухопутные войска США отложили, неизвестно на какой срок, разработку вооруженной робототехнической машины,  самой большой из трех машин, первоначально планируемых для программы по боевым системам будущего. Два варианта планировались: Arv-RSTA (разведки, наблюдения и  обнаружения целей) (справа) и Arv-Assault (слева).

Однако тревога по поводу увеличения цен приводит армию в январе 2007 года к откладыванию на неопределенный срок приобретения машины Arv, так как FCS была сокращена с 18 основных подсистем до 14. Машина Mule, разрабатываемая фирмой Lockheed Martin, является в настоящее время самой большой боевой машиной UGV, планируемой к поступлению на вооружение в обозримом будущем.

Фирма Lockheed получила контракт на сумму 290 с лишним млн долларов на этап разработки и демонстрации системы Mule в 2003 году. Система Mule состоит из четырех основных компонентов: общей мобильной платформы (6х6), автономной навигационной системы, централизованного устройства управления и трех комплектов оборудования для выполнения задач. Комплекты оборудования для выполнения задач обеспечивают возможность сборки трех вариантов машин Mule:

Ø     Транспортная машина Mule (Mule-Т) предназначена для перевозки от 860 до 1088 кг оборудования и вещевых мешков для отделений спешенной пехоты при мобильности, необходимой для следования за отделениями на труднопроходимой местности. Она будет также пригодна для эвакуации раненых.

Ø     Боевая вооруженная робототехническая машина − штурмовая-легкая (Arv-A-L) – будет оснащена комплексом разведки, наблюдения и обнаружения цели и вооружена орудием малого калибра и четырьмя ракетами Javelin для поддержки подразделений спешенной пехоты.

Ø     Противоминный вариант (Mule-СМ) будет оснащен наземной системой обнаружения мин вне досягаемости от средств поражения (GStamids), обеспечивающей возможность обнаружения и нейтрализации мин и обозначения проделанных проходов в минных полях.

Рисунок 8 – Для программы по боевым системам будущего сухопутных войск США фирма Lockheed Martin разрабатывает три варианта машины Mule: боевую робототехническую машину – штурмовую-легкую (слева), противоминную машину Mule (в центре) и транспортную машину Mule.

При массе 3,5 т все варианты Mule будут транспортабельны вертолетом СН-47 Chinook. Машина Mule будет иметь перспективную (6х6) независимую шарнирную подвеску, соединенную с электродвигателями в ступицах, приводящими в движение каждое колесо. Эта технология позволяет машине подниматься на 1,5-м ступень, преодолевать ров шириной 1,5 м, преодолевать склоны более 40 % (24º), водные преграды глубиной 1,25 м и преодолевать препятствия высотой 0,5 м, компенсируя в то же время изменение массы полезной нагрузки. Фирма Lockheed Martin использует полноразмерный опытный образец для испытания возможностей навигационной системы машины Mule по оценке местности впереди и автономному определению безопасного маршрута. Хотя датчики машины Mule будут автоматически обнаруживать цели и рассчитывать данные для принятия решения по стрельбе, оператор всегда будет оставаться в цепи для оценки угрозы и инициирования стрельбы из оружия.

Машина Mule недавно прошла предварительный анализ конструкции. Основной анализ конструкции планируется на первый квартал 2010 финансового года. Если программа пойдет дальше по плану, то фирма Lockheed поставит первые 16 опытных образцов (пять машин Mule-Т, шесть Arv-A(L) и пять машин Mule-СМ) в середине 2011 года. Испытания этих опытных образцов планируется закончить в начале 2013 года.

Фирма Lockheed Martin использует свои собственные денежные средства для разработки системы обеспечения выполнения задачи отделением для экипажных и безэкипажных транспортных средств тылового обеспечения и эвакуации легких боеготовых сил для действий в начале войны. «Наше долгосрочное видение этой системы может обеспечить вооруженные варианты, улучшая в то же время их возможности разведки, наблюдения и обнаружения целей (Rista) в пределах концепции контролируемой автономии», - заявил Джин Холлекуи, директор отдела Combat Manoeuvre Systems (боевые маневренные системы) фирмы Lockheed Martin Missiles and Fire Control. Текущая разработка концентрируется на высокомобильном шестиколесном вездеходном шасси, оснащенном дизельным двигателем с турбонаддувом, которое способно перевозить 453 кг полезной нагрузки, хотя серийные экземпляры, как ожидают, будут машинами, созданными для конкретной цели.

Рисунок 9 – Хотя Thielert не разрешено комментировать двигатель, используемый для приведения в движение машины Mule, фирма Lockheed Martin успешно признала, что это, конечно, был дизельный двигатель с турбонаддувом Centurion германского производства такого же типа, какой по существу приводит в действие беспилотный летательный аппарат Warrior Drone. Теперь это секрет полишинеля.

Фирма General Dynamics Robotic Systems по контракту с сухопутными войсками США возглавляет  разработку системы ANS (автономной навигационной системы). Фирма объявила в середине декабря 2007 года, что она успешно провела первый этап эксперимента с конвойным робототехническим средством на ракетном полигоне White Sands, шт. Нью-Мексико, предназначенным для «испытания основных функциональных возможностей этого средства и точности при использовании технологии обнаружения и обхода препятствий». Опытными экспериментальными машинами были боевая машина пехоты Stryker фирмы General Dynamics Land Systems и легкая тактическая машина средней дальности (LMTV). Во время эксперимента машина Stryker успешно  развивала скорость до 55 км/ч. Ожидается, что машины Stryker, LMTV и средняя тактическая машина будут использованы во время второго этапа эксперимента, планируемого на июль 2008 года.

Рисунок 10 – Фирма General Dynamics Robotic Systems поставит 24 мобильные системы обнаружения,  оценки и реагирования (Mdars) для использования в шести местах расположения сухопутных войск США по контракту на сумму 40 млн долларов, заключенному в феврале 2008 года.

Сухопутные войска США заключили в феврале 2008 года с фирмой General Dynamics Robotic Systems (GDRS) контракт с неоговоренными сроками поставки и количеством изделий при полной возможной стоимости 40 млн долларов на производство робототехнической мобильной системы обнаружения, оценки и реагирования (Mdars). Система Mdars является совместной разработкой сухопутных войск и ВМС США, предназначенной для обеспечения автоматизированного обнаружения посторонних лиц, проникающих к охраняемым объектам, и для оценки запасов материальных средств при использовании в хранилищах и на складах министерства обороны. Программой управляет администрация управляющего производством изделия – систем защиты войск в Форт-Белвоир, шт. Виргиния. Система Mdars предназначена для обеспечения командирам возможности проведения полуавтономного произвольного патрулирования и наблюдения при использовании робототехнической системы. Она повышает защищенность личного состава в опасных обстановках, обеспечивает непрерывное наблюдение за незащищенными дорогостоящими средствами и снижает потребности в людских ресурсах. Система Mdars является четырехколесной машиной с гидростатическим приводом и дизельным двигателем, оснащенной комплектом датчиков с 360º охватом (обзором пространства), включающим активный лазер, ультразвуковой гидролокатор, СВЧ радиолокатор и датчики стереосистемы технического зрения для предотвращения столкновений. Длина этой машины 250 см, ширина 165 см и высота 117 см, ее масса 1424 кг, включая полезную нагрузку 227 кг. Машина Mdars может управляться дистанционно  на максимальном расстоянии 10 км с помощью релейной линии связи, может действовать в течение 16 часов без дозаправки топливом и развивать скорость до 32 км/ч. Она предназначена для использования в «полузастроенной окружающей среде, например, на усовершенствованных дорогах, вдоль установленных заборов и в стандартизированных сооружениях, например складах, доках и аэродромах. С 2005 года шесть опытных машин Mdars, созданных фирмой GDRS по контракту 2002 года, эксплуатировались в течение более 8000 часов и прошли более 28000 миль на армейском складе Hawthorne в штате Невада. В будущем для выполнения стоящих перед Mdars задач в качестве оборудования машины может быть установлен комплект «несмертельного реагирования». Склад получит первые четыре машины, произведенные по февральскому контракту, по которому будут изготовлены 24 системы для использования на шести армейских площадках.

Ian Kemp, inputs from Eric Biass

Vehicles with a Mind of their Own

Armada International,  June/July 2008.