Мобильные робототехнические системы военного назначения Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 358.1

Ганин А.А., Домкин К.И., Исхаков М.Ф, Коробов А.Г., Литвинова Т.В.

ОАО «Научно-производственное предприятие «Рубин», Пенза, Россия

МОБИЛЬНЫЕ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ВОЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Введение

Робототехнические системы (РТС) активно внедряются во многие сферы повседневной жизни. Многие развитые страны активно внедряют роботов в свои армии, от беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) до наземных интеллектуальных мобильных робототехнических систем (МРТС).

Основными целями создания МРТС военного назначения являются:

- повышение боевой эффективности и мобильности вооружения и военной техники при выполнении боевых задач в различных условиях;

- уменьшение численности личного состава, непосредственно участвующего в боевых действиях, снижение потерь и своевременная эвакуация выведенного из строя личного состава;

- выполнение технических работ в условиях, при которых невозможно или неэффективно использование личного состава вследствие физиологических ограничений [1].

В целом РТС являются многофункциональным видом вооружения и военной техники, обеспечивающим повышение эффективности применения системы вооружения.

В современных системах вооружения РТС являются перспективными в следующих направлениях:

- дополнение традиционных виды оружия, достижение поставленных целей при сокращении потерь личного состава и снижении влияния человеческого фактора на их выполнение;

-решение широкого круга задач (разведывательных, ударных, специальных) в различных условиях обстановки;

- применение в войнах и вооруженных конфликтах различной интенсивности, а также в ходе миротворческих и контртеррористических операций.

Основная часть

Несмотря на то, что попытки создать дистанционно-управляемые машины производились на протяжении всей истории [2] , первая дистанционно-управляемая машина (радиоуправляемый катер) была создана Николой Тесла лишь в 1898 году. На протяжении Первой мировой войны появилось достаточно много проектов дистанционно-управляемых машин, однако только одна из них была реализована - немецкая лодка FL-7, управляемая по проводным каналам связи. FL-7 была поставлена на производство и использовалась в качестве торпед. Позже, в рамках модернизации на FL-7 была поставлена система радиоуправления, разработанная Тесла.

В 1930х гг. первый дистанционно управляемый летательный аппарат был использован немецкой армией в качестве летающей цели для тренировки ПВО. А в СССР в это время был разработан радиоуправляемый танк «Телетанк», оснащенный пулеметом и огнеметом. В состав комплекса входила машина управления на гусеничном шасси. «Телетанки» активно использовались в русско-финской войне (1939-

1940) и на восточном фронте в начале Великой Отечественной войне в 1941 году. В том же 1941 году британцы разработали радиоуправляемую версию танка Матильда II, известную как «Черный принц», которая использовалась для обнаружения противотанковых формирований противника и выполнения прочих боевых задач [2].

В 1942 году немецкая армия использовала дистанционно управляемые машины «Голиаф» для подрывных работ. Машина представляла собой гусеничное шасси грузоподъемностью 60 кг, управляемое по проводным каналам связи. Но из-за высокой стоимости, низкой скорости передвижения, зависимости от длины кабеля управления и низкого уровеня бронезащиты данные машины не получили широкого распространения. После окончания Второй мировой войны разработки наземных дистанционно

управляемых машин были приостановлены, дальнейшее развитие получили разработки в области летательных аппаратов. При проведении операции «Афродита» были впервые использованы крылатые ракеты [3] . Эти ракеты были далеки от современных военных робототехнических систем, но стали серьезным шагом на пути их становления.

На протяжении «Холодной войны» наблюдается использование США БПЛА, первые образцы которых были разработаны в Израиле. Широкое распространение получили разведывательные БПЛА «Светлячок» (США).

До 1990 года такие БПЛА управлялись операторами или шли по предварительно заданной траектории. Некоторые из них могли достигать заданного пункта назначения и возвращаться обратно самостоятельно. Внедрение навигационной системы GPS в 1990 году (полное становление к 1994г.) поставило военных роботов на совершенно иной уровень развития [3]. Современные БПЛА могут самостоятельно менять маршруты облета в зависимости от внешней обстановки. За последние 25 лет беспилотные системы эволюционировали от полностью подконтрольных оператору к адаптивным системам с элементами искусственного интеллекта (рисунок 1).

Министерством обороны США принята новая концепция развития наземных вооружений Future Combat Systems, которая включает в себя и боевые роботы: летательные аппараты и наземные машины. Согласно этой концепции вооружения подразделяются на четыре группы:

- Manned Ground Vehicles - MGV (пилотируемые наземные машины);

- Unmanned Aircraft Systems - UAS (БПЛА);

- Unattended Ground Sensors - UGS (необитаемые наземные системы);

- Unmanned Ground Vehicles - UGV (беспилотные наземные машины).

Однако, ударная сила вооруженного формирования, оснащенная подобной боевой системой, по-прежнему приходится на машины с экипажем, а боевым РТС роботам отводится задача разведки и наблюдения, а также транспортные и вспомогательные операции типа разминирования и разграждения [4].

По массе (мобильности) и основному назначению МРТС можно разделить на 4 группы:

сверхлегкие, массой до 35 кг;

легкие, массой до 150 кг;

средние, массой до 800 кг;

тяжелые, массой свыше 800 кг.

На рисунке 2 приведена классификация МРТС военного назначения согласно выполняемым задачам.

Современные МРТС военного назначения могут обладать следующими функциями: • Сбор информации о состоянии окружающей среды;

• Обнаружение на местности заданных объектов (людей, техники);

• Обход заданных точек на местности;

• Автономная работа в течение длительного времени;

• Избегание ситуаций, опасных для людей и имущества, если они не являются основными функциями МРТС;

• Работы по обнаружению и уничтожению взрывчатых систем;

• Проведение саморемонта без посторонней помощи.

Дальнейшее развитие МРТС военного назначения планируется по трем основным направлениям: развитие беспилотных летательных аппаратов, развитие вспомогательных машин разведки, разминирования и разграждения, развитие автоматизированного транспорта [5] . К 2020 г. МРТС военного назначения выйдут на уровень "элементарного машинного интеллекта", что позволит создать широкую гамму вспомогательных боевых роботов, в число которых могут войти: транспортные и эвакуационные машины, инженерные машины, подвижные огневые точки, штурмовые машины, разведывательные машины и прочие. Пример машинного интеллекта можно проиллюстрировать на развитии систем шасси МРТС (рисунок 3) . Наряду с шасси, способными двигаться по заданной траектории, активно развиваются системы шасси, чувствительные к местности, способные объезжать препятствия и даже способные адаптироваться к местности, что делает их практически универсальными.

Современные МРТС военного назначения принципиально мало отличается от пилотируемых наземных систем. Состав подсистем МРТС приведен в таблице 1.

Рисунок 2 - Классификация МРТС

Шасси МРТС

чувствительн ы к местности

не чувствительны к местности

избегание

препятствий

ограничены в применении на местности

Рисунок 3 -

адаптация к местности

I

ситуационный

анализ

і

не ограничены в применении

перемещение до застревания

1

ограничены в применении на местности

Развитие систем шасси МРТС

Таблица 1 Подсистемы МРТС военного назначения

Подсистема Элементы подсистемы

Система управления Алгоритмы системы управления

Система сенсорного восприятия

Программное обеспечение

Аппаратное обеспечение

Система связи

Базы данных

Система датчиков Внешние и внутренние датчики

Система обработки информации с датчиков

Исполнительная система Шасси

Система вооружения

Система манипуляторов

Силовая установка

Система интерфейса Система тестирования

Система поддержки

Система тренажа

Система управления и отображения

Российский подход к роботизации армии существенно отличается от американского, и даже идет ему вразрез. По западной концепции, боевой робот должен помогать человеку, тогда как человек (или машина с экипажем) остается центральным элементом боевой системы. По российской концепции, вытекающей из советских разработок, боевой робот должен замещать человека на поле боя, принимая на себя функции поражения противника.

В интересах сухопутных войск РФ предусматривается создание интегрированной системы роботизированного вооружения в составе перспективной системы вооружения воинских формирований. Основными путями ее создания являются разработка комплектов дополнительного оборудования для образцов вооружения и техники с целью их безэкипажного применения, создание перспективных боевых комплексов для уничтожения живой силы и техники, унифицированных роботизированных боевых платформ и боевых отделений, отдельных систем, модулей, функционально законченных устройств автоматизации и интеллектуализации вооружения и техники, разработка облика, алгоритмов функционирования и комплекса средств для интеграции роботов разведки, целеуказания и поражения в разведывательно-ударные сети.

Основными областями применения роботизированных образцов военной техники сухопутных войск РФ являются ведение разведки, прорыв обороны противника, обеспечение обороны роботизированными огневыми точками, подавление огневого противодействия мобильными робототехническими комплексами с автоматическим оружием и противотанковыми средствами, ликвидация нештатных ситуаций с опасными в обращении боеприпасами, обезвреживание взрывоопасных предметов, проведение аварийновосстановительных работ, эвакуация с поля боя личного состава и техники под огнем, инженерная разведка, минирование и разминирование, обеспечение преодоления заграждений, доставка боеприпасов и горюче-смазочных материалов в зону огневого воздействия, патрулирование, охрана и оборона районов, мест дислокации частей, объектов, перевалов и перекрестков дорог.

Заключение

Современные МРТС военного назначения - многофункциональные, совместимые и интегрируемые в существующие и перспективные структуры ВС системы, обладающие способностью к самостоятельному выполнению задач в условиях неопределенности внешней обстановки. Они сохраняют работоспособность в условиях воздействия всевозможных внешних факторов и обеспечивают групповой информационный обмен между МРТС при выполнении задач в едином районе боевого управления в составе смешанной группы с возможностью одновременного применения и дистанционного, и автоматического, и автоматизированного управления требуемым количеством комплексов.

МРТС имеют тенденцию к расширению разведывательных возможностей, увеличению времени автономной работы, улучшению тактико-технических характеристик и ударного потенциала, унификации подсистем робототехнических комплексов, а также повышению помехозащищенности каналов управления и связи, совершенствованию систем технического зрения, решению проблем автоматического распознавания целей, анализа сцен и ситуаций, опознавания по принципу «свой-чужой».

Каждый роботизированный образец с учетом его места в боевых порядках и конкретного назначения по уровню своей применимости, подвижности, автономности, живучести и других характеристик должен быть готов к совместному использованию в составе подразделений с существующими и перспективными образцами вооружения и техники и не ограничивать при этом их боеготовности, боевых и маршевых возможностей.

ЛИТЕРАТУРА

1. В. Зубов // Оружие. 2012, №12, с. 8-16.

2. Qwik Connect. 2013, vol. 17. № 3, p.2-13.

3. Technology Development for Army Unmanned Ground Vehicles. National Academy Press, Washington DC, 2002, 181 p.

4. Report: Unmanned Systems Integrated Roadmap FY 2011-2036. Department of Defense, USA,

2011.

5. Report: Unmanned Ground Systems Roadmap. Department of Defense, USA, 06/2011.