Проблемы развития робототехники

Размещено на http://www.allbest.ru/

О ПУТЯХ И ПРОБЛЕМАХ РАЗВИТИЯ РОБОТОТЕХНИКИ

С.В. НУРАКАЕВ

На сегодняшний день тема развития робототехники является важной для современного мира. Человечество только вступает в эпоху роботизации, но некоторые страны уже сейчас стремятся вырваться в лидеры. В долгосрочном плане выиграет тот, кто уже сегодня найдет свое место в развернувшейся мировой технологической гонке в области робототехники.

Особая роль отводится робототехнике в деле обеспечения национальной безопасности и обороны. Вооруженные силы, оснащенные лучшими типами и образцами робототехнических комплексов завтрашнего дня, будут обладать неоспоримым превосходством над противником, который, по тем или иным причинам, не сможет вовремя вступить в элитный «клуб роботизированных держав». Технологическое отставание в сфере робототехники сегодня может иметь катастрофические последствия в будущем.

Именно поэтому, важно, уже сегодня, отнестись к проблеме развития робототехники в стране и в армии серьезно и объективно, без лишней шумихи, вдумчиво и комплексно. А в этой сфере есть над чем подумать.

Первые шаги, в направлении роботизации сухопутных войск Советского Союза, были осуществлены еще в довоенный период.

В 1930 г. были проведены испытания телеуправляемого танка ТТ-18, оснащенного аппаратурой телеуправления «Мост-1». ТТ-18 мог выполнять маневры: менять скорость и направление движения; останавливаться и глушить двигатель; подрывать заряд ВВ на борту и т.д.

Танк Т-18

Дистанция телеуправления составляла 500-1000 метров при ясной погоде. Среди плюсов были хорошая проходимость танка и легкость его следования командам. Главным же недостатком, вследствие малого веса танка, а также сравнительно узкой колее, при высоком силуэте, стало отсутствие возможности движения по прямой. Танк всё время разворачивало влево-вправо от толч- ков на ухабах.

Из-за данного обстоятельства танки ТТ-18 в серии не производились и на вооружении не состояли.

Во второй половине 1930-х гг. была разработана и выпущена, небольшой серией (более 60 групп), телемеханическая группа «Подрывник», состоящая из двух танков, созданных на шасси танка Т-26: танк управления ТУ-26, с аппаратурой телеуправления ТОС-VIII (техника особой секретности), созданной специалистами «Остехбюро»; дистанционно-управляемый танк подавления ТТ-26, с приемной телемеханической аппаратурой, который был оборудован огнеметной установкой или доставлял 200-700-кг бомбы замедленного действия в бронированной коробке, которую танк сбрасывал около укреплений врага, что позволяло разрушать бетонные бункеры до четырёх уровней под землёй.

Велись работы по созданию и испытанию телемеханической аппаратуры для танков БТ-7. По сравнению с телетанками ТТ-26 телетанки ТТ-БТ-7 имели превосходство в подвижности, более простую и надежную, по конструкции, телемеханическую аппаратуру.

Телетанк ТТ-БТ-7 и линейный танк управления БТ-7

Устойчивое управление телетанком из танка управления, при закрытых на нём люках и использовании штатных приборов наблюдения, осуществлялось на дистанции до 1000 метров. Аппаратура обеспечивала выполнение 17 команд управления. Телетанк предназначался для разведки минных полей, проделывания проходов в проволочных заграждениях, огнеметания, постановки дымовой завесы, дегазации или заражения местности боевыми ОВ, был вооружен 7,62-мм радиоуправляемым пулеметом и химической аппаратурой КС-60. Однако прицельная стрельба из пулемета телетанка была невозможна, а стрельба по площади - неэффективна. Дальнейшие работы по телетанкам ТТ-БТ-7, с началом Великой Отечественной войны, были прекращены.

В этих машинах были воплощены самые передовые идеи автоматики и телемеханики тех лет, но собственно роботами они еще не были и могли только, с той или иной степенью точности, исполнить пришедшую команду: пуск двигателя, переключение передач, поворот, огнеметание, сброс заряда.

Попытки боевого применения телетанков в Советско-финляндской войне 1939-1940 годов оказались не слишком удачны. Особенно затрудняла работу операторов невозможность наблюдать местность впереди управляемой машины.

Следующий этап исследований в области военной роботизации приходится на 1960-1980 гг., когда был создан целый ряд мобильных роботов для экстремального, в том числе военного, применения.

Наибольших успехов удалось достичь в области создания телеуправляемых и автономных роботов для космических исследований, в числе которых «Луноход-1» и «Луноход-2» [2].

«Луноход-1», «Луноход-2»

Первые работы в области специальной робототехники были проведены по заказу КГБ СССР (в 1981-1983 гг. выполнена НИР «ЛИМБ-МВО», направленная на создание мобильных робототехнических комплексов для проведения антитеррористических операций) и НИИ «Геодезия» (разработан и создан МРК-20 для работы с боеприпасами в полигонных условиях) [3].

Дальнейшие серьезные разработки были инициированы аварией на Чернобыльской АС - с помощью специальных роботов «СТР-1» (рис. 1а) и «Мобот ЧХВ-2» (рис. 1б), был проведен полный технологический цикл уборки с крыш аварийного и, смежного с ним, энергоблоков радиоактивного мусора (исходный уровень радиации 500-1000 рентген/час, после очистки - 5-10 рентген/час) [1].

Для выполнения данного объема работ потребовалось бы 2 000 человек, которые получили бы при этом предельно допустимую норму радиационного облучения. Хотя, впрямую данные роботы не относятся к области военной робототехники, тем не менее, заложенные в них основы, послужили хорошей фундаментальной базой для создания боевых роботов.

Как показал отечественный и зарубежный опыт разработки и использования мобильных роботов, особенно военного и специального назначения, системы дистанционного управления имеют ряд принципиальных недостатков и ограничений.

Впервые недостатки дистанционного управления проявились при эксплуатации советских луноходов - запаздывание в контуре управления было 5 с, при этом скорость движения в среднем составляла не более 0,1 км/ч, при технически возможной - 2 км/ч.

Затем, в процессе ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС, при успешной эксплуатации СТР-1 на открытых площадках, возникли проблемы в экранированных зонах, особенно в помещениях. В связи с этим был создан мобильный робот со сбрасываемыми ретрансляторами, однако и это не позволило обеспечить устойчивую радиосвязь во всех помещениях АЭС типа Чернобыльской.

Аналогичные недостатки характерны и для современных экспериментальных и принятых на вооружение дистанционно-управляемых образцов робототехнических комплексов (РТК).

Таким образом, основными недостатками и ограничениями дистанционно-управляемых РТК являются:

повышенные требования к надежности радиоканала, вследствие непрерывного участия человека в процессе управления;

ограниченный, зоной уверенного радиообмена, радиус действия;

возможность эффективного применения противником средств противодействия и уничтожения МР, вследствие постоянной работы радиоканала. робототехника телеуправляемый танк дистанционный

Дальнейшее развитие мобильной робототехники, позволяющее преодолеть отмеченные принципиальные ограничения и недостатки дистанционного управления, связано с повышением автономности РТК, за счет передачи функций, выполняемых человеком-оператором, бортовым средствам.

Такая «интеллектуализация» РТК потребует комплексного решения, бортовыми средствами, следующих основных задач:

дистанционного определения геометрических и опорных характеристик зоны маневрирования;

определения текущих координат и ориентации РТК;

формирования оперативной (локальной) и тактической (глобальной) моделей внешней среды, с учетом оперативной (показания бортовых датчиков и сенсоров) и априорной (картографические данные) информации о районе маневрирования;

планирования целенаправленных траекторий движения на оперативном и тактическом уровнях;

отработки планируемых траекторий движения.

Следовательно, автономная система управления движением, решающая перечисленные выше задачи, должна иметь в своем составе системы технического зрения, формирования модели внешней среды и планирования движения, картографическую базу данных, навигационную и исполнительную системы.

В современном мире, тон в развитии робототехники, задает гражданский сектор экономики. Создать робототехническое устройство-манипулятор для сборки автомобиля, значительно проще, чем самый примитивный, дистанционно управляемый, наземный транспортный комплекс для нужд армии. Сложившаяся тенденция, очевидно, оправдана: движение идет от простого - к сложному.

Робототехнический комплекс военного назначения должен действовать не просто в сложной, а во враждебной среде. Это - принципиальное требование к любой системе военного назначения.

Поэтому, локомотивом в развитии робототехники, в условиях Казахстана, должны быть научные организации, работающие по заказам Министерства обороны, и предприятия оборонно-промышленного комплекса, имеющие для этого необходимые ресурсы и компетенции.

У других, экономически развитых стран, позиции в этом отношении достаточно благоприятные - есть научно-технологические заделы, есть кадры и таланты, есть инновационный кураж и творческая устремленность в будущее. Более того, руководство этих стран понимает важность развития робототехники и делает все возможное для того, чтобы обеспечить своей стране лидирующие позиции в этой сфере. Около 40 стран, в том числе США, Россия, Великобритания, Франция, Китай, Израиль, Южная Корея разрабатывают роботов, способных воевать без человеческого участия.

Сегодня 30 государств разрабатывают и производят 150 типов беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), из них 80 приняты на вооружение в 55 армиях мира. Хотя БПЛА не относятся к классическим роботам, так как не воспроизводят человеческую деятельность, но их обычно причисляют к роботизированным системам. При вторжении в Ирак, в 2003 году, США имели всего несколько десятков БПЛА и ни одного наземного робота. В 2009 году они уже имели 5 300 БПЛА, а в 2013 году - более 7 000.

Массированное применение повстанцами в Ираке самодельных взрывных устройств стало причиной ускоренного развития американцами наземных роботов. В 2009 году ВС США уже имели более 12 тыс. роботизированных наземных устройств. Уже сейчас для армии США разработано около 20 образцов дистанционно управляемых наземных машин. ВВС и ВМС работают примерно над таким же количеством воздушных, надводных и подводных систем.

Мировой опыт использования роботов свидетельствует, что роботизация промышленности многократно опережает другие сферы их использования, в том числе и военную, т.е. развитие робототехники в гражданских отраслях, питает ее развитие в военных целях - чтобы конструировать и создавать боевых роботов, нужны подготовленные люди: конструкторы, математики, инженеры, технологи, сборщики и др.

Но не только их должны готовить промышленность и современная система образования, но и тех, кто будет - применять и обслуживать роботов, способен согласовать роботизацию военного дела и эволюцию войны в стратегиях, планах, программах.

Еще один принципиально важный момент.

У боевых роботов есть некоторые особенности, которые делают этот класс роботов совершенно самостоятельным и отдельным.

Боевые роботы, по определению, имеют оружие, чем и отличаются от более широкого класса роботов военного назначения. Оружие в руках робота, пусть даже робот находится под контролем оператора, вещь опасная. Все знают, что иногда даже палка стреляет. Вопрос - стреляет в кого? Кто даст 100% гарантию, что управление роботом не будет перехвачено врагом? Кто гарантирует отсутствие сбоя в искусственных «мозгах» робота и невозможность внедрения в них вирусов? Чьи команды в таком случае этот робот будет выполнять? А если представить, что такие роботы оказываются в руках террористов, для которых жизнь человека - ничто, не говоря уже о механической «игрушке» с поясом шахида.

Выпуская «джина из бутылки», нужно думать о последствиях. Ударные боевые БПЛА, с комплексом бортового вооружения, управляемые с территории США, за тысячи километров от региона Ближнего Востока, несут смерть с небес не только террористам, но и ничего не подозревающим мирным гражданам. Потом ошибки пилотов БПЛА списываются на сопутствующие или случайные небоевые потери - и все. Но, в этой ситуации, хоть есть с кого конкретно спросить за военное преступление. А если роботизированные БПЛА будут сами решать, кого поражать, а кого оставить жить - что мы будем делать?

Список литературы

1. Захаров Ю.В. Мобильные робототехнические и дистанционно-управляемые роботы для ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС. / В кн. «Москва-Чернобыль» / Под ред. А.А. Дьяченко. - М.: Воениздат, 1998. - 554 с.

2. Планетоходы / Под ред. А.Л. Кемурджиана. - М.: Машиностроение, 1982. - 319 с.

3. Иванов В.А., Кулешов В.С., Медведев В.С., Чемоданов Б.К. Кафедра «Специальная робототехника и мехатроника» МГТУ им. Н.Э. Баумана. История кафедры. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. - 108 с.

4. Носков В.П., Рубцов И.В. Опыт решения задачи автономного управления движением мобильных роботов // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2005. - № 12. - С. 21-24.

5. Калинин А.В., Носков В.П., Рубцов И.В. Средства, обеспечивающие автономное движение наземных РТК // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2012. - № 11 (136). - С. 71-81.

4. Аникин В.А., Ким Н.В. Носков В.П., Рубцов И.В. Мобильный робототехнический комплекс с системой технического зрения на базе БПЛА. // Вопросы оборонной техники. Сер. 9. Специальные системы управления, следящие приводы и их элементы. - М.: ФГУП «НТЦ «Информтехника». - 2010. - Вып. 1 (242) - 2 (243). - С. 40-46.

Аннотация

Показан путь развития наземной военной робототехники. Рассмотрены состояние и основные проблемные вопросы роботизации. Указаны, что главными вопросами разработки мобильных роботов специального назначения является обеспечение автономности движения и управления целевым оборудованием роботов, что без заинтересованности и заказов МО РК невозможно развитие ОПК страны.

The way of development of land military robotics is shown. The condition and the main problematic issues of robotization are considered. Are specified that the main issues of development of robot vehicles of a special purpose is ensuring autonomy of movement and management of the target equipment of robots that without interest and MD RK orders development of DIC of the country is impossible.

Жер ?сті ?скери роботты техниканы? даму жолдару к?рсетілген. Роботтандыруды? жа?дайы ж?не негізгі м?селелі с?ра?тары ?арастырыл?ан. Арнайы та?айындаулы мобильді роботтарды ?зірлеуді? басты м?селелері ?оз?алысты? автономдылы?ын ж?не роботтарды? ма?сатты жабды?тарын бас?аруды ?амтамасыз ету болып табылатынды?ы, ?Р ?М ?ызы?ушылы?ынсыз ж?не тапсырыстарынсыз елді? ??К дамыту м?мкін еместігі к?рсетілген.

Размещено на Allbest.ru