Technowars #9 by Technowars

Алексей Басов Главный редактор

Здравствуйте, уважаемые читатели! Девятый номер нашего издания в этом году посвящен робототехническим комплексам (РК). Для понимания текущего состояния и перспектив развития наземных РК мы рассмотрели «дорожную карту» Управления по контролю за проектами в области робототехники Минобороны США (Robotic Systems Joint Project Office, RS JPO). Документ выделяет и анализирует девять приоритетных технологических направлений для робототехнических комплексов: системная архитектура, бортовая аппаратура, автономная навигация, источники питания, машинное зрение, интерфейс «солдат-робот», манипуляторы, мобильность и связь. Развитие технологий влечет за собой качественную модернизацию бортовой электроники для боевой техники. Развитие программы C4ISR («командование, контроль, каналы связи, компьютеры, разведка, наблюдение и рекогносцировка») привело к тому, что множество специализированных наземных платформ — таких как Abrams, Bowman, Bradley и Stryker — уже глубоко зависят от разнообразного электронного оборудования, помогающего управлять бронетехникой и выполнять боевые задачи. Про концепцию бортовой сетевой архитектуры VICTORY вы можете прочесть на странице 54, а об актуальных тенденциях в создании бортового электронного оборудования узнать на стр. 60. Текущее состояние программы C4ISR дает все основания предполагать возможность глобальной организации удаленного управления и контроля существующим парком боевых машин с электронными системами управления в течение 5 лет, а переход их к полной автономности ожидать ближайшие 10 лет. В последнее время в прессе широко освещаются двуногие роботы-шагоходы. Хочется отметить, что помимо демонстрации технологий данные системы не представляют никакой практической пользы для повышения обороноспособности армии. Главным критическим элементом, мешающим появиться таким РК, является энергетика. Работы по преодолению этого ограничения ведутся постоянно, но пока не приносят существенных результатов. В то время как разработчики решают вопрос организации энергоснабжения, достаточно хорошо развиваются сопутствующие технологии, элементы которых в перспективе, несомненно, будут интегрированы в прямоходящих роботов — комплект «солдата будущего» и беспроводная передача энергии. Готовя материал к печати, мы попробовали собрать все, что хотим написать сейчас, и то, что уже написали о роботах и связанных с ними системах, в один документ. У нас получался увесистый том на восемьсот страниц, который никак не хотел укладываться в журнальный формат. Поэтому мы приняли решение остановиться только на наземных системах. Если же кому-то из наших читателей будет интересно прочесть обзоры БПЛА, необитаемых морских систем и сопутствующих технологий, а также изучить их каталоги, вы сможете найти их в наших предыдущих номерах.

4 СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ РОБОТОТЕХНИКИ В ВООРУЖЕННЫХ СИЛАХ РОССИЙ СКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НАУКА И ТеХНОЛОГИИ

Надежность наземных роботов

Бортовая электроника: три ключевых задачи

беспровод ная передача энергии

Развитие технологий и перспективы 2014–2020 гг.

БОРТОБОРУДОВА НИЕ: ЭВОЛЮЦИЯ

ситуационная осведомленность

Лидар: обнаружение и анализ отрицательных перепадов высот рельефа

Начиная с 2009 года Управление по контролю за проектами в области робототехники (Robotic Systems Joint Project Office, RS JPO) раз в два года выпускает «дорожную карту», посвященную развитию специальной наземной робототехники.

Развитие технологий и перспективы 2014–2020 гг. «Дорожная карта» Управления по контролю за проектами в области робототехники

никальность RS JPO состоит в том, что эта организация как исполнительное ведомство по закупкам наземных робототехнических комплексов (РК) подчиняется двум вышестоящим ведомствам — Программному исполнительному штабу программы «Наземные боевые системы» (Program Executive Office for Ground Combat Systems, PEO GCS) и Командованию по системам вооружения Корпуса морской пехоты (Marine Corps Systems Command, MARCORSYSCOM). Как и в случае с первой дорожной картой (2009 год), этот документ является практическим справочником для помощи в определении потребностей Армии США, уровня готовности соответствующих технологий и научно-технологических инвестиций.

ке доктрин (Army Training and Doctrine Command, TRADOC) передало ICD Объединенному совету по контролю потребностей ВС США (Joint Requirements Oversight Counsel, JROC). Для улучшения сбора пожеланий клиентов и определения спе цифичных потребностей военнослужащих входящий в TRADOC Центр интеграции новых возможностей в вооруженные силы (Army Capabilities Integration Center, ARCIC) назначил Центр обучения и совершенствования боевых навыков Армии США (Maneuver Center of Excellence, MCoE) в Форт-Беннинге (штат Джорджия) своим ведущим посредником для синхронизации и координации потребностей в роботах во всех армейских центрах совершенствования боевых навыков.

С момента выхода первой дорожной карты в Министерстве обороны произошли изменения в стратегии закупок робототехники, а также изменения в структуре RS JPO. Возможно, самое значимое — разработка Joint Initial Capabilities Document (ICD), документа, описывающего исходные характеристики для РК. ICD помогает в определении большего количества новых требований, чем содержится в текущем перечне официальных закупок (Programs of Record, POR). Это также позволяет расширить количество уже развернутых «нишевых приложений» на основании положений об оперативных и срочных оперативных потребностях (Operational Need Statements (ONS) и Joint Urgent Operational Need Statements, JUONS).

В дополнение к этому в январе 2011 года RS JPO получило все полномочия, связанные с поставкой в Армию наземных РК в рамках интеграционной программы Program Executive Office Integration (PEO-I, ранее — Future Combat Systems) — ответственность за закупку, введение в эксплуатацию (развертывание) и обслуживание в течение срока службы таких комплексов как Small Unmanned Ground Vehicle (SUGV) XM1216, Autonomous Navigation System (ANS) и Common Mobility Platform (CMP) была передана Управлению. Эти дополнения к портфолио RS JPO теперь являются программными активностями для предприятий Управления в Хантсвилле, штат Алабама, и Уоррене, штат Мичиган.

В феврале 2011 года Командование Армии США по учебной подготовке и разработ-

Стержневыми приоритетами и обязанностями RS JPO остаются глобальная поддержка военнослужащих, предоставление доступа сотруд-

наука и технологии

ников Управления к возможностям развития, завершение перехода персонала, работавшего в рамках PEO-I, в новые программы, а также непрерывное улучшение системных процессов.

RS JPO: миссия, партнеры и структура Подготовка дорожной карты RS JPO предложило разработку дорожной карты для наземных робототехнических комплексов в августе 2008 года, вскоре после того, как Управление переехало из Хантсвилла (Алабама) в Уоррен (Мичиган). Целью первой версии дорожной карты было установление отправной точки для целей и миссий RS JPO. Обновление от 2011 года учитывает заложенную в 2009 году основу и делает акцент на стратегиях, а также продолжает фокусироваться на следующих нюансах: • улучшить знание робототехнических комплексов военнослужащими и ответственными за закупки РК, входящими в зону ответственности RS JPO; • прогноз областей роста технологий, основанный на разработках научно-технологических сообществ (НТС); • определение необходимых характеристик или областей для улучшений, основанное на ранее развернутых системах / комплексах; • информировать НТС о разрабатываемых или уже используемых технологиях в целях избежания избыточного количества научно-технологических проектов. Основная цель разработанной RS JPO дорожной карты развития робототехнических комплексов в 2011–2020 годах состоит в осуществлении кратко- и долгосрочных стратегий (от 1 до 5 лет и свыше 5 лет соответственно). RS JPO концентрирует усилия преимущественно на улучшении и модернизации имеющегося парка РК, а также помощи в разработках

и публикации документов с актуальными требованиями (например, таких как Squad Multi-Purpose Equipment Transport, S-MET). Эти усилия помогут Управлению достичь основной цели в удовлетворении всех запросов военнослужащих как сегодня, так и в будущем. Одновременно с этими целями данная дорожная карта призвана информировать заинтересованные стороны (научно-технологические лаборатории, программных менеджеров, центры совершенствования боевых навыков) относительно: • развития технологий, необходимых при создании РК; • изменений в структуре организации RS JPO; • усилий RS JPO по обеспечению функциональной совместимости; • обновлений, связанных с программами RS JPO по использованию компонентов, имеющихся в продаже, и составлению перечней официальных закупок.

Миссия RS JPO Миссия Управления по контролю за проектами в области робототехники (Robotic Systems Joint Project Office, RS JPO) состоит в «разработке, системной инженерии, интеграции, закупках, тестировании, введении в эксплуатацию и улучшении робототехнических комплексов для объединенных вооруженных сил с тем, чтобы обеспечить безопасные, эффективные и поддерживаемые свойства / характеристики / возможности, учитывая стоимость, временные графики и производительность». Стратегия соблюдения миссии является многоуровневым планом, включающим как кратко-, так и долгосрочные стратегии. Ключевыми для этого плана являются модернизация робототехники и обеспечение функциональной совместимости. Модернизация позволяет обновлять и применять новые технологии,

которые увеличивают функциональность и надежность комплексов. Планирование мер по обеспечению функциональной совместимости означает то, что имеющиеся и разрабатываемые РК, а также прочие перспективные системы смогут взаимодействовать на поле боя с другими пилотируемыми и безлюдными комплексами и функциями без внесения взаимных помех. И для модернизации, и для функциональной совместимости ключевым является понимание потребностей военнослужащих, их нужд и пожеланий. Возможность поддержки и обслуживания уже развернутых систем посредством имеющихся ресурсов наделяет RS JPO свойством выявлять оперативные недостатки / пробелы. Возможность разработки, сбора и применения технологий для заполнения таких лакун как раз и позволяет Управлению выполнять действия, соответствующие миссии. Комплексы, поддерживаемые RS JPO и развернутые во время операций «Несокрушимая свобода» („Enduring Freedom”) и «Новая заря» („New Dawn”), позволили получить массу информации касательно потенциальных технологических областей для улучшения. Эти области включают источники питания, срок жизни аккумуляторов, средства связи, ситуационную осведомленность и т. д.

Партнеры RS JPO Управление тесно сотрудничает с целым рядом организаций, которые поддерживают его робототехническую миссию. Эти рабочие связи привели к многостороннему партнерству, которое может определять или уточнять требования к РК, а также улучшать уже развернутые робототехнические комплексы и удовлетворять срочные потребности в роботах. Примерами таких организаций-партнеров являются Командование Армии США по учебной подготовке и разработке доктрин (TRADOC), Управление исследований, разработок и инжиниринга армии США (Research,

Development and Engineering Command, RDECOM), Объединенная группа по интеграции РК (Joint Ground Robotics Integration Team, JGRIT), технологическое подразделение ВМС США по обезвреживанию взрывоопасных предметов (Naval Explosive Ordnance Disposal (EOD) Technology Division, NAVEODTECHDIV), подразделения быстрого оснащения США (Rapid Equipping Force, REF) и Объединенная организация по защите от СВУ (Joint Improvised Explosive Device Defeat Organization, JIEDDO) — со всеми RS JPO подписала рабочие соглашения, позволяющие плавно перейти от технологий к решениям, полностью готовым к развертыванию.

Организационная структура RS JPO Руководитель RS JPO и его заместитель управляют четырьмя отделами и двумя менеджерами по продуктам (рис. 1). Менеджеры по продуктам отвечают за имеющийся модельный ряд РК и ключевые программы. Каждый из них непосредственно руководит несколькими менеджерами по проектам и специалистами по интеграции продуктов, которые выполняют постоянные задачи, связанные с различными робототехническими платформами. Функциональные отделы в структуре RS JPO обеспечивают поддержку менеджеров по продуктам в области управления бизнесом, логистикой, технологиями, а также обеспечением качества, тестирования и конфигурирования. Внешние связи осуществляются через специальных сотрудников, каждый из которых прикомандирован к определенному центру совершенствования боевых навыков и другим ключевым организациям. Необходимо учитывать тот факт, что RS JPO является непрерывно развивающейся организацией и ее структура постоянно изменяется. Так, по результатам переходного плана, подписанного PEO GCS и PEO-I, модельный ряд

наука и технологии

Руководитель RS JPO

Отдел управления бизнесом

Отдел логистики

Отдел качества/ тестирования

Отдел управления технологиями

Заместитель руководителя RS JPO

Менеджер по продуктам

Заместитель менеджера по продуктам

Менеджер по проектам

Бизнес и закупки

Менеджер по проектам

Логистика

Менеджер по проектам

Специальное проектирование Техническое управление

Менеджер по проектам Спец. по интеграции продуктов Рис. 1. Организационная структура RS JPO.

РК, которыми занимается RS JPO, включил в себя и робототехнические комплексы, ранее входившие в зону ответственности PEO-I.

2011–2020: развитие технологий и перспективы RS JPO понимает, что инновации и технологии значительно влияют на робототехнические комплексы и могут расширить возможности солдат по выживаемости и адаптации к изменениям на поле боя. RS JPO, научно-технологические лаборатории, промышленность и научное сообщество продолжают работать над развитием технологий, способных расширить возможности наземных РК. Сотрудничая с организациями, ответственными за технические требования Армии США (Army Technology Objectives, ATO), RS JPO и лаборатории-партнеры выстраивают научно-технологическое портфолио в соот-

ветствии с потребностями солдат. Небольшие предприятия также играют немалую роль в работе с лабораториями, которые обеспечивают связи и понимание перспективных технологических инициатив. Подобные усилия являются основной составляющей программы новаторских НИР для малых предприятий (SBIR), в которой малый бизнес имеет доступ к правительственным ресурсам для проведения базовых и специальных исследований. В дополнение к ATO и SBIR Управление обеспечивает работу интеграционных групп, ответственных за определенный продукт (Integrated Product Team, ITP), делая акцент на стандартизации и функциональной совместимости. В ходе работы всех заинтересованных сторон были выявлены девять приоритетных технологических направлений для робототехнических комплексов: • автономная навигация; • связь; • источники питания;

• машинное зрение; • системная архитектура; • интерфейс «солдат-робот»; • манипуляторы; • мобильность (адаптация к различным типам местности); • бортовая аппаратура.

Автономная навигация Автономные роботы выполняют задания в неструктурированных средах без непрерывного контроля со стороны оператора. Автономность снижает нагрузку на оператора и увеличивает производительность в случаях, когда связь с роботом ограничена или нестабильна. Для реализации автономного поведения требуются технологии распознавания объектов и интеллектуальной навигации. Подобные технологические направления должны эффективно удовлетворять ряду требований (табл. 1). Существует несколько стандартов для определения уровня автономности. Национальный институт стандартов и технологий предлагает шкалу Autonomy Levels for Unmanned Systems, которая содержит уровни от «дистанционного контроля» до «полной автономности». Робототехнические комплексы могут работать с разными уровнями автономности в зависимости от сложности выполняемых задач, типа рабочей среды или требуемой оперативной скорости (OPTEMPO).

Сегодня Автономная навигация является объектом активных исследований и разработок как правительства, так и промышленности. В последние годы был совершен ряд прорывов в этой области (табл. 2). Промышленность также продемонстрировала решения, реализующие возможность авто-

Табл. 1. Автономность: распознавание объектов и интеллектуальная навигация. Распознавание объектов

Интеллектуальная навигация

Отличать военнослужащих от гражданских лиц

Избегать неподвижных и подвижных препятствий

Распознавать прочих живых существ

Предсказывать движение подвижных объектов

Распознавать транспортные средства, дороги и ориентиры

Соблюдать правила дорожного движения

номного перемещения на тысячи километров по шоссейным дорогам и в районах открытой выработки полезных ископаемых. В автопромышленности уже широко применяется ряд технологий, применимых и для автономных РК — контроль устойчивости, адаптивный круиз-контроль и самостоятельная парковка. Многие автономные навигационные технологии, вероятно, будут отработаны именно в процессе развития полуавтономных режимов в автомобильной индустрии.

Перспективы Безопасность — особо важная проблема и одна из наиболее значимых задач, которые необходимо решать при создании автономных транспортных средств до того, как они «пойдут в массы». Сегодня автономные ТС работают в ограниченных зонах, в которых все операторы полностью осведомлены об их ограничениях. Для эффективного использования таких ТС в городской среде необходимо дальнейшее слияние навигационных и сенсорных алгоритмов, позволяющих отличать человека от других объектов, преодолевать пересеченную местность. Такие программы как Supervised Autonomy to Neutralize and Detect IEDs (SANDI, «Контролируемая автономность для нейтрализации и обнаружения СВУ») и Squad Mission Support System

наука и технологии

2011–2020 гг.: технологии и возможности

Технологии Работа в условиях задержки сигналов или узкого коммуникационного канала Безопасная работа в городских условиях

MESH-сети / повторители

«Умные» антенны / MIMO Групповая передача данных

Связь через единый радиомодуль

Увеличение дальности действия

Когнитивные радиосистемы

Диагностика / статус через радиоканал

Глобальная MESH-сеть

Коммуникации: один оператор — несколько роботов

Коммуникации: любой оператор — любой робот

Снижение задержек сигнала, увеличение пропускной способности

Системная архитектура

Машинное зрение

Источники питания

Улучшенные технологии Li-Ion 100-ваттные топливные элементы

Возможности Технологии Возможности

Интерфейс «солдатробот»

Постепенное улучшение управления энергопотреблением и аккумулирования энергии Длительное бесшумное наблюдение

Увеличение времени работы, снижение сигнатуры

Продление срока службы, увеличение плотности энергии источников питания

Постепенный рост энергоффективности Стереовизуализация / Технологии отображения / Улучшенный софт ИК-матрицы Комбинация видимого и ИК-изображения 1920x1080

ИК-матрицы 1024х768 Аппаратное улучшение изображения Увеличенная дальность действия

Улучшение осведомленности при любой освещенности

Стереовизуализация / Технологии отображения / Улучшенный софт ИК-матрицы 1920x1080 Восприятие глубины / Сбор 3D-информации

Постепенное улучшение анализа изображений и дальности действия

Поиск по изображениям / Идентификация объектов Обработка стереоизображения Визуальное когнитивное понимание (подобно человеку) Постепенное улучшение анализа изображений и дальности действия

Открытая архитектура, одобренные спецификации и стандарты

Промышленность предоставляет общую открытую архитектуру

Правительство США поручило разработать общую открытую архитектуру Общий контроллер для группы РК

Обмен информацией между всеми РК

Технологии

Мобильные сенсорные дисплеи

Тактильная обратная связь

Межгрупповой контроллер РК

Мобильные сенсорные дисплеи

Распознавание голоса

Мобильность

Технологии

Бортовая аппаратура

Возможности

Технологии

Возможности

Технологии

Терминал для управления группой разнотипных роботов Сервоприводы с визуальной обратной связью

Инверсная кинематика Управление по двум взаимно ортогональным координатам

Роботы, контролируемые через сервер Один оператор — несколько разнотипных роботов

Распознавание типа местности

Один оператор — несколько разнотипных роботов

Носимые интерфейсы

Рациональное движение манипуляторов Обнаружение и отслеживание движ. объектов Защита от воды / Прыжки, плавание

Стабилизация после переворотов и заносов

Алгоритмы классификации объектов

Бюджетные лидары

Полуавтономный подъем по ступенькам UWB-радары

Контролируемая автономность

Преодоление высоких препятствий

2012

2013

Активная / пассивная «походка»

Динамическая классификация местности

Непрерывное наблюдение

2014

Шагающие роботы

Энергоэффективное перемещение с помощью «ног» Интерфейсы «мозг-компьютер»

Нелетальное / летальное оружие Наступательные операции / задачи

Постепенное расширение универсальности и модульности 2011

Захват сложных объектов

Адаптация к типу местности Преодоление высоких препятствий Рамановская спектроскопия

Топливные элементы / Генераторы

Ограниченное 3D-моделирование окружающего мира

Подъем тяжелых грузов

Постепенный рост энергоффективности

Змееподобные роботы

Обычные, ИК- и стереокамеры, тепловизоры

Автономный захват

Более легкие и сильные манипуляторы

Постепенный рост энергоффективности Перемещение по дороге с уклоном до 30° / Гусеницы или 6 колес

Один оператор — несколько автономных роботов

3D-моделирование окружающего мира, управляющие алгоритмы

Инверсная динамика

Тактильная обратная связь Автоматическая замена инструмента

Контроль устойчивости и полуактивная подвеска

Возможности

Миниатюризация аппаратной составляющей

Портативный терминал оператора

Технологии

Возможности

Развитие интерфейс-автоматизации и нейроэргономики Гибкие дисплеи

Миниатюризация аппаратной составляющей Возможности

Координированные действия между многочисленными безлюдными системами

Улучшенная «командная» работа, взаимодействие между группами РК

Технологии

Правительство США поручило разработать общую открытую архитектуру

Общая ситуационная осведомленность РК/БПЛА Один оператор — один робот

Возможности

Постепенный рост энергоффективности

Стационарные сенсорные дисплеи

Манипуляторы

Технологии

Постепенное улучшение управления энергопотреблением и аккумулирования энергии

Технологии

Усовершенствованные топливные элементы/ Использование авиационного топлива JP-8

Очищенное жидкое топливо / Мощные мини-двигатели

Комбинированное аккумулирование энергии

Возможности

Противодействие глушению и помехам

Снижение задержек сигнала, увеличение пропускной способности

Технологии

Стандарты шифрования

Быстрая смена частот в многополосном режиме

Возможности

Комплекты полной автономности Значительное усиление контроля

Автономные операции

Постепенное расширение универсальности и модульности 2015

2016

Источники питания

Программно-определяемая радиосистема

Автономная работа

Связь

Работа в группе

Модернизация обычных ТС до автономных

Возможности

Доверие к автономным возможностям

Интеллектуальная / реа гирующая архитектура Поступательное развитие симбиоза навигации и сенсорных модулей

Полуавтономность

IP-адресуемые радиостанции

2020

Машинное зрение

Возможности

2019

Обнаружение и отслеживание объектов Интеллектуальная / реагирующая архитектура

Комплекты автоматизации транспортных средств Навигация по путевым точкам

2018

Автономная навигация

Послойное планирование

2017

Поступательное развитие симбиоза навигации и сенсорных модулей

Технологии Связь

2016

Системная архитектура

Технологии

2015

2017

2018

2019

Возможности Технологии Возможности Технологии Возможности Технологии Возможности

Интерфейс «солдатробот»

Автономная навигация

Настраиваемые путевые точки

2014

Манипуляторы

2013

Мобильность

2012

Бортовая аппаратура

2011

2020

наука и технологии

Табл. 2. Автономная навигация: демонстрации, исследования, программы и системы. Активность

Тип

Результат

DARPA Challenges

Демонстрация

Продемонстрированы автономное следование по путевым точкам (на больших расстояниях), обнаружение препятствий и их избегание, а также проверен ресурс робототехнических платформ

MAGIC

Демонстрация

Продемонстрированы автономное согласовывание действий группы роботов в оперативных условиях, схожих с городскими

ARL Robotics CTA

Исследование

Исследованы процессы получениях сенсорной обратной связи и элементов искусственного интеллекта для больших автономных роботов

ARL MAST CTA

Исследование

Исследована автономная работа в группе небольших БПЛА и наземных РК

CAST

Программа

Отработана автономная работа в конвое по принципу «ведущий-ведомый»

NAUS ATO

Программа

Отработан контроль за автономными перестроениями и самозащита РК

SOURCE ATO

Программа

Отработаны технологии, позволяющие автономным наземным роботам безопасно работать в городских условиях среди людей, животных и транспортных средств

AEODRS

Программа

Отработана автономная навигация для роботов-саперов ВМС США

ACS, RIK, ROS, 4D/RCS

Система

Набор интеллектуальной архитектуры для навигации небольших роботов

ANS

Система

Системы восприятия и контроля для больших наземных РК, входящих в перечень официальных закупок

AMDS

Система

Набор модулей полезной нагрузки, позволяющих небольшим автономным роботам находит, помечать и нейтрализовывать взрывные устройства

(SMSS, «Система обеспечения боевой задачи отделения») помогают проверить самые современные технологии в уже испытанных системах. Обнаружение препятствий — одна из значимых способностей, требуемых для перехода на следующий уровень автономной навигации. Здесь наиболее ценными являются разработки в области машинных сенсоров и априорные знания, получаемые через карты или цифровые модели объектов. В долгосрочное перспективе именно такие возможности будут использоваться для работы с препятствиями. Обычные транспортные средства — идеальная платформа для обкатки полуавтономных

технологий в силу своей надежности и широкого распространения. В ближайшее время усилия научно-технического сообщества будут направлены прежде всего на модернизацию обычных ТС с помощью комплектов дооснащения для автономного передвижения техники. Программа Autonomous Mobility Applique System (AMAS) — одна из самых перспективных инициатив подобного рода в силу глубокой алгоритмической и архитектурной проработки. В краткосрочной перспективе научно-техническому сообществу следует продолжить исследования в области одометрии и технологий принятия решений для реализации полноценной навигации по путевым точкам.

Кроме того, необходимо продолжать работы по реализации полуавтономных возможностей на базе малых роботов, а также интеграции контролируемой автономности для крупных РК.

Связь Каналы связи представляют собой подсистему робототехнического комплекса, служащую для передачи данных между терминалом оператора и процессорным блоком робота с помощью беспроводного канала или через кабель. Во втором случае передача данных осуществляется через оптоволокно или витую пару. Оптоволокно используется чаще, так как оно менее подвержено влиянию помех вследствие РЭБ. Передача данных через кабель обычно используется в случае проблематичности или нежелательности применения радиосигнала. Оба вида связи обеспечивают необходимый электронный и логический интерфейс для передачи данных между управляющим терминалом и роботом. Современные РК используют закрытую связь, при которой отсутствует обмен информацией с другими сетями. Терминал отправляет команды (и иногда аудиоданные) к роботу, в то время как робот может передавать сообщения о состоянии системы, аудио- и видеоинформацию. Важность каналов связи трудно переоценить, так как оператор должен сохранять полный контроль над роботом во время выполнения задания. В результате потери связи робот прекращает выполнение задания, а оператору приходится подвергать себя опасности в боевой обстановке, пытаясь восстановить связь с РК. Такие перспективные автономные возможности как возврат на базу или перемещение в безопасное место могут избавить от проблем, связанных с потерей связи. До недавнего времени для беспроводной связи с роботом обычно использовали три

отдельных радиомодуля (табл. 3). Использование отдельных радиомодулей усложняет систему и влияет на ее размеры, вес и энергопотребление. Оцифровав сигнал, закодировав видео и объединив речь и данные в один поток данных, информацию можно передавать через один радиоканал, значительно упростив при этом процесс. Радиоэлектронные системы обычно проектируются таким образом, чтобы соответствовать требованиям по задержке сигнала, полосе пропускания и распространению сигнала. Радиопомехи от других источников радиоизлучения (включая РК), а также снижение количества доступных радиоканалов требуют от научно-технического сообщества разработки новых технологий для использования с робототехническими комплексами.

Сегодня Многие из современных РК используют радиомодули с высокой степенью интеграции в архитектуру робота. Эти модули обычно имеют ограниченный диапазон частот (иногда суженный до одной частоты), что затрудняет работу по распределению частот в США, если не делает ее невозможной, — иногда требуются значительные аппаратные или программные изменения для соответствия специальным требованиям. Стоит добавить,

Табл. 3. Связь: типы радиомодулей для наземных РК Вид связи

Описание

Передача данных

Передает контрольные сигналы от оператора к РК

Передача видео

Передает аналоговое видео от РК к оператору

Аварийная остановка

Передает сигнал для отключения РК

наука и технологии

что многие РК используют нелицензированные частотные диапазоны (например, 2,4 ГГц), которые уязвимы для помех — к примеру, модули Wi-Fi могут работать на тех же частотах без применения защиты. Из-за проблем с помехами и отсутствия совместимости с системами РЭБ для противодействия дистанционно управляемым СВУ многие из развернутых в Армии и Корпусе морской пехоты РК прошли модернизацию радиомодулей для работы в новых диапазонах частот. Более высокие частотные участки могут поддерживать более широкие полосы пропускания канала и высокую скорость передачи данных, требуемую для передачи видеопотока в реальном времени в процессе телеуправления. Однако более высокие частоты распространяются не так хорошо, как низкие, и связь с их помощью ограничивается пределами прямой видимости (допускается наличие ограниченного количества препятствий). Стандарт IEEE 802.11 широко применяется для создания беспроводных локальных сетей (WLAN) и также используется радиосистемами некоторых РК, так как этот стандарт хорошо работает в условиях многолучевого распространения и поддерживает высокую скорость передачи данных. Правительство и промышленность совместно разработали ряд технологий для увеличения

дальности действия, расширения сетевых возможностей и радиочастотной гибкости (в табл. 4 перечислены некоторые из относительно недавних разработок в области радиосвязи).

Перспективы Современные радиосистемы могут передавать информацию на несколько приемников одновременно в режиме групповой передачи (multicast), который позволяет пересылать информацию без ухудшения качества и реализовать групповое автономное взаимодействие роботов. Многие небольшие роботы и операторские терминалы используют миниатюрные антенны, использование которых может снижать радиус действия таких радиосистем и их надежность. Впрочем, такие протоколы как OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов) и COFDM (Coded-Orthogonal Frequency Division Multiplexing, ортогональное частотное разделение каналов с кодированием) устойчивы к замиранию радиосигналов и поддерживают высокие скорости передачи данных. ODFM и COFDM отлично справляются в средах с переотражением радиоволн и позволяют увеличить дистанцию во время работы с роботами. Некоторые радиосистемы также используют технологию псевдослучай-

Табл. 4. Связь: программы и системы Активность DARPA MNM

Тип Программа

ной перестройки рабочей частоты (frequencyhopping spread spectrum, FHSS), что снижает влияние помех и затрудняет обнаружение.

Результат Отработаны технологии для адаптации к оперативной среде и поставленным задачам с одновременным сохранением высокой скорости передачи данных и стабильным каналом связи

JTRS HMS

Cистема

Коммуникационная сеть для пехотинцев, датчиков и РК

JTRS, WIN-T

Cистема

Набор коммуникационных сетей и протоколов для обычных транспортных средств

CDL, DDL

Cистема

Набор каналов передачи данных для коммуникаций «воздух-земля» с помощью видеотерминалов OSRVT

Для того, чтобы повысить функциональную совместимость сетей, радиомодули робототехнических комплексов должны поддерживать множественные протоколы и работать с более широкими частотными диапазонами. Продолжающееся совершенствование программно управляемого радио (Software Define Radio, SDR) и технологий смарт-антенн смогут увеличить многоканальные возможности и дальность радиообмена. Подобные технологии помогут радиосистемам подавлять помехи или целенаправленное глушение и одновременно улучшить уровень сигнала. Эти улучшения в свою очередь ускорят развитие когнитивных радиосистем, которые самостоятельно адаптируются к тем или иным условиям посредством выбора оптимального вида модуляции и частоты. В зонах будущих военных конфликтов робототехнические комплексы смогут осуществлять безопасную групповую передачу изображений всем, кому это необходимо, а также передавать данные друг другу через динамическую сеть узлов и ретрансляторов. У операторов РК появится возможность передачи контроля за полезными модулями, установленными на роботах, вспомогательным операторам. Программно управляемые радиосистемы и смарт-антенны увеличат частотные характеристики и дальность работы радиомодулей. Эти технологии позволят преодолевать и даже подавлять радиопомехи и одновременно улучшить уровень сигнала. Программа Wireless Network After Next (WNaN), инициированная DARPA, помогла отработать технологии когнитивных радиосистем, которые могут выбирать частоту и вид модуляции для передачи специфичных типов информации

в реальном времени. В будущем РК смогут безопасно осуществлять групповую передачу информации солдатам и друг другу через ячеистые сети (mesh networks), смешанные, а также беспроводные децентрализованные самоорганизующиеся сети (Mobile Ad-Hoc Networks, MANET). Последние представляют собой самоконфигурирующиеся неструктурированные беспроводные сети для мобильных устройств, в которых каждый узел может выступать в роли ретранслятора. С помощью подобных решений можно значительно увеличить расстояние между терминалом управления и роботом, а также улучшить связь при работе в районе с множественными препятствиями (например, в городских условиях), не подвергая оператора опасности. Для дальнейшего прогресса в технологиях связи научно-техническому сообществу необходимо ускорить разработку программных средств моделирования для радиосвязи и сетей. Такое ПО необходимо для утверждения радиоинтерфейсов и конструкций в рамках отработанных промышленных процессов, а также для оценки исследователями таких передовых технологий как когнитивное радио и ячеистые сети. Растущие требования к использованию РК внутри строений и других закрытых пространств только усилят потребность в моделировании. Кроме того, представители НТС должны ускорить инвестиции в развитие технологии групповой передачи данных. Координация групп роботов — фактор повышения боевой эффективности, который поможет солдатам увеличить ситуационную осведомленность. Групповая передача позволит реализовать полуавтономное и автономное взаимодействие между роботами. Научно-техническому сообществу необходимо продолжить усилия по развитию радиосистем с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, что снизит риски, связанные с радиочастотными помехами.

наука и технологии

Требования по повышению функциональной совместимости между РК и БПЛА, а значит, и повышение ситуационной осведомленности представляют собой серьезное изменение в системе военной связи. Радиооборудование сегодня все еще глубоко интегрировано в робототехнические платформы и обладает сильной привязкой к производителю. Представители НТС должны продолжить разработку общих подсистем для воплощения функционала «включай и работай» (plugand-play), необходимого для реализации специфичных заданий. Протокол IPv4 все еще широко применяется в качестве стандарта межсетевых протоколов для IP-адресуемых устройств на робототехнических платформах. Для соответствия требованиям завтрашнего дня РК необходимо активно переводить на более совершенный протокол IPv6. Наконец, беспроводные модули РК смогут подключаться к военной глобальной информационной сети (Global Information Grid, GIG), что позволит пользователям GIG, используя собственные мобильные телефоны, смартфоны или планшеты, управлять роботами из любой точки земного шара. Изменить ситуацию может и дальнейшее внедрение перспективной военной радиосистемы связи Joint Tactical Radio System (JTRS), призванной обеспечить беспроводное соединение и функциональную совместимость для разных видов и родов войск. Программа JTRS HMS (Handheld/Manpack/Small Form Fit, портативные и носимые радиостанции) предполагает

внедрение встраиваемых систем связи для самых разных платформ — БПЛА, дистанционно управляемых боевых модулей, пехотинцев, малых РК, необслуживаемых наземных датчиков и интеллектуальных систем вооружения.

Название

Тип

TARDEC ATO-M

Программа

Организация национальных производственных мощностей по изготовлению современных литий-ионных аккумуляторов, улучшение параметров накопителей

Источники питания

NPS ATO-D

Программа

Полностью готова 10-киловаттная дизельная вспомогательная силовая установка (ВСУ) для Abrams

Современные робототехнические комплексы требуют использования энергоемких, перезаряжаемых и надежных источников питания, которые удовлетворяют габаритным и весовым ограничениям платформы, а также широкому набору требований экологии и безопасности.

TARDEC Rotary Engine

Программа

Полностью готов 9-киловаттный роторный двигатель для ВСУ танка Abrams

TARDEC Propane SOFC

Программа

Отработана технология топливных элементов для выполнения длительных заданий роботами (150–250 Вт)

TARDEC JP-8 Fuel Cell APU

Программа

Отработаны технологии топливных элементов и преобразования энергии для работы на основе топлива JP-8, пригодные для проведения практически бесшумных операций (10 кВт)

В зависимости от требований, предъявляемых к платформе, могут быть использованы как уже отработанные, так и развивающиеся энерготехнологии (табл. 5) — все они могут использоваться перекрестным образом для лучшего соответствия пользовательским требованиям. Правильный подбор технологий может оказаться ключевым при выполнении задач длительного непрерывного и/или бесшумного наблюдения.

TARDEC Advanced Batteries

Программа

Отработаны и усовершенствованы технологии изготовления аккумуляторов стандартного форм-фактора с повышенной энергоемкостью и безопасностью, а также сниженной стоимостью

Сегодня Значительное количество исследований и разработок, проводимых правительством и промышленностью, было посвящено накоплению энергии, топливным элементам и ми-

Табл. 5. Источники питания: от технологий накопления энергии к двигателям. Накопление энергии Свинцово-кислотные / никель-кадмиевые аккумуляторы Литий-ионные аккумуляторы

Табл. 6. Источники питания: программы развития технологий

Способ аккумулирования энергии

Топливный элемент

Двигатели

Кинетический

Твердый оксид

Бензин

Солнечный

Протонообменная мембрана

Дизель / JP-8

Результат

ниатюрным двигателям внутреннего сгорания (ДВС). Начиная с конца 2010-х годов были реализованы несколько программ, которые помогли улучшить некоторые из имеющихся энерготехнологий (табл. 6). Сегодня малые РК черпают энергию в основном из батарей типа Li-Ion. Любое улучшение в этой области тесно связано с успехами в пользовательской электронике и индустрии электрических инструментов. Перезаряжаемые литий-ионные аккумуляторы широко используются на борту наземных робототехнических комплексов, придя в свое время на замену свинцово-кислотным и никель-кадмиевым батареям, что в результате позволило увеличить время активной фазы выполнения боевых заданий, а также длительность работы в режиме ожидания. Энерготехнологии для средних РК в массе своей были позаимствованы у производителей двигателей. В основном для этих платформ используется бензин и/или дизельное

топливо с низким содержанием серы. Роботы среднего класса нуждаются в лучшем выстраивании снабжения, что обычно связывают с применением авиационного топлива JP-8. Это процесс включает разработку топливных элементов JP-8 и двигателей внутреннего сгорания со сниженной акустической сигнатурой, высокой эксплуатационной эффективностью, энергоемкостью и надежностью. Основное влияние на энерготехнологии для тяжелых РК оказывает автомобильная промышленность. Тенденции в этой области включают в себя развитие электромобилей, гибридного транспорта и высокоэффективных двигателей. В настоящее время ТС, использующие мощные накопители энергии (такие как аккумуляторы и ионисторы), имеют запас хода 80–160 километров в зависимости от режима эксплуатации. Необходимо также заметить, что технологии подобного рода применяются в промышленности для ТС с габаритами, не превышающими размер легкового автомобиля.

наука и технологии

Перспективы В ближайшие годы продолжат совершенствоваться показатели мощности и энергоемкости литий-ионных батарей. Будут улучшаться и топливные элементы, которые могут использоваться на небольших наземных РК в качестве замены аккумуляторов. В то время как современные топливные элементы для роботов используют расфасованное топливо (packaged fuel) — например, пропан, — в перспективных технологиях сможет применяться авиационное топливо JP-8, что снизит нагрузку на службы материального обеспечения. Такие подходы выглядят многообещающими, но в краткосрочной перспективе вряд ли нас ожидают прорывные инновации в технологиях генерации и хранения энергии. С развитием и внедрением улучшенных систем управления режимом энергопотребления эффективность существующих источников питания для некоторых задач может вырасти вдвое. Ожидается, что показатели мощности и плотности энергии для топливных элементов и батарей могут увеличиться на системном уровне. Сегодня плотность энергии для свинцово-кислотных аккумуляторов составляет 30–35 ватт-часов на килограмм. Переход от никель-кадмиевых к никель-металл-гидридным и литий-ионным решениям увеличит этот показатель с 45 до 150 Вт•ч/кг. Ожидается, что в результате создания новых электродов, электролитов и сепараторов к 2020 году плотность энергии для таких технологий может достичь 400 Вт•ч/кг. Научно-технические лаборатории, как ожидается, продолжат пользоваться аккумуляторными технологиями, созданными для электромобилей (гибридные, подключаемые гибридные), для развития военных технологий. Однако Министерству обороны США придется вести собственные исследования по созданию аккумуляторов, способных работать

в экстремальных условиях (для температур от –46 °C до +71 °C). Подход к созданию двигателей, работающих на JP-8, у правительственных и промышленных лабораторий будет отличаться: в то время как промышленность продолжит разработку более эффективных бензиновых и дизельных двигателей, армия делает акцент на переход всех наземных транспортных средств на топливо JP-8. Также ожидается дальнейшее совершенствование двигателей внутреннего сгорания и топливных элементов для вспомогательных силовых установок боевых машин в армейских лабораториях. Имеющиеся технологии показали возможность работы ДВС для робототехнических платформ на JP-8 и дизельном топливе DF2 в течение относительно непродолжительных периодов времени. В перспективе ожидается расширение диапазона эксплуатационных температур и надежности для военных решений. Соотношение между компактными размерами и надежностью этого класса двигателей будет оптимизировано. Акустическая сигнатура ДВС продолжит снижаться с развитием технологий активного понижения шумов. Имеющиеся технологии топливных элементов основаны на водородных системах, что неприменимо в зонах боевых действий. Лаборатории продолжают работать над разрешением этой проблемы и разрабатывают реформеры топлива для совместимости топливных элементов с военными видам горючего. Нерешенной задачей пока остается интеграция реформеров в топливные элементы в ограниченном объеме. К 2020 году двигатели с высокой удельной мощностью и топливные элементы начнут применять при создании наземных РК для выполнения практически бесшумных задач и более продолжительных операций без дозаправки.

Машинное зрение Машинное зрение для наземных робототехнических комплексов включает в себя датчики изображения (светочувствительные сенсоры), освещение, оптику и дисплеи операторских терминалов. Датчики изображения работают в одном из трех диапазонов (табл. 7). Датчики видимого и ближнего инфракрасного диапазонов используют стандартные ПЗС- или КМОП-матрицы, которое широко доступны и имеют низкую стоимость. При использовании селективного фильтра те же самые датчики могут использоваться для захвата изображений в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. Источники света обычно используются для дополнительного, отличающегося от внешнего, освещения. Тепловизионные датчики используют специальные матрицы видеопреобразователя, которые реагируют на более длинные волны тепловой энергии. Несмотря на то, что такие системы имеют низкое разрешение и более высокую стоимость (в 5–10 раз дороже), чем их аналоги, работающие в видимом или ближнем ИК-диапазоне, тепловизионные датчики имеют преимущество, состоящее в возможности наблюдения объектов, скрытых от датчиков видимого диапазона (в дыму, тумане, загрязненном воздухе и в полной темноте). Оптика и объективы используются для фокусировки изображения на сенсоре и увеличения. Изображение, полученное с помощью видеосистемы, размещенной на платформе, сжимается и передается через канал связи на контрольный терминал, где оно может наблюдаться непосредственно оператором.

Сегодня Машинное зрение является объектом постоянных исследований и разработок как силами правительства, так и промышленности. В по-

Табл. 7. Машинное зрение: спектральные диапазоны датчиков изображения. Полоса спектра

Описание

Видимый диапазон

Захват полноцветного изображения, видимого человеческим глазом

Ближний инфракрасный диапазон

Захват изображения в условиях низкой освещенности и визуализация монохромных или ахроматических (серая шкала) изображений

Тепловой инфракрасный диапазон

Захват изображения в условиях полного отсутствия источников света; датчики реагируют на излучаемое объектами тепло (выше абсолютного нуля)

следние годы был проведен ряд мероприятий, которые привели к значительным улучшениям соответствующих технологий (табл. 9). Наземные РК обычно оснащаются системами формирования изображения, которые отличаются разрешением, дальностью действия и полем зрения. В табл. 8 приведены характеристики таких систем, которые преобладают в уже развернутых РК. Существует масса алгоритмов, улучшающих качество данных, генерируемых системами

Табл. 8. Машинное зрение: параметры систем формирования изображения. Видимый

Инфракрасный

Разрешение в пикселях

768х494

320х240

Поле зрения

40° (гориз.) x 30°(верт.)

40° (гориз.) x 30° (верт.)

30 Гц, 60 Гц

15 Гц, 30 Гц

225 м (ростовая мишень НАТО)

300 м (ростовая мишень НАТО)

от 3х до 26х

нет

Частота кадров Дальность обнаружения Увеличение

наука и технологии

Табл. 9. Машинное зрение: демонстрации, исследования и программы. Мероприятие

Тип

Результат

DARPA Challenges

Демонстрация

Продемонстрированы возможности обнаружения и обхода препятствий, визуальная одометрия, распознавание полосы движения и объединение данных, полученных от датчиков разного типа (sensor fusion)

ARL Robotics CTA

Исследование

Исследованы стереоскопическое машинное зрение и технологии распознавания типа местности

DARPA LAGR

Программа

Отработаны визуальная навигация и технологии обучения

SOURCE ATO

Программа

Отработаны технологии машинного зрения, позволяющие РК безопасно передвигаться в городских условиях среди людей, животных и транспортных средств

формирования изображения. Аппаратные средства улучшения цветопередачи, контраста, стабилизации изображения и понижения шумов считаются уже отработанными технологиями. Улучшение резкости и коррекция оптических искажений находятся в процессе отработки. Интеллектуальные алгоритмы визуализации являются объектом интенсивных исследований, но их уровень пока далек от идеального. Такие алгоритмы включают регистрацию, распознавание и идентификацию объектов, их сопровождение и добавление служебной информации (tagging), а также анализ поведения живых объектов, визуальную одометрию, объединение данных с сенсоров разных типов (sensor fusion) и классификацию типов местности. Совершенствование этих технологий имеет массу положительных сторон для робототехнических комплексов. Потоковое видео, отображаемое на экране операторского терминала, обычно имеет низкое качество при сравнении с необработанным сигналом, полученным от камер, в связи с ограничениями каналов беспроводной передачи данных. Цифровые изображения, передаваемые на терминал через беспроводные каналы, часто сжимаются из-за ограниченной пропускной способности. Сжатие, применяемое в MPEG-4 (обычно использующийся

в массово выпускаемых наземных РК), разбивает видеоизображение на небольшие пакеты данных, которые передаются по отдельности. В случае слабого сигнала или наличия шумов пакеты данных могут быть потеряны или искажены, что приводит к задержкам и деградации изображения.

Перспективы Улучшение изображения может быть достигнуто интеграцией и дальнейшей разработкой уже существующих технологий, осуществляемой в коммерческом и промышленном секторах. Стандарт сжатия видео H.264, разрабатывавшийся для Blu-ray и других стандартов видео высокого разрешения, снижает требования к скорости передачи информации для беспроводных каналов. Этот подход позволяет передавать информацию о большем количестве пикселей для большей детализации изображения или реализации более широкого поля зрения (вплоть до круговых панорам). Дальнейшее улучшение и унификация технологий для видимого и инфракрасных диапазонов поможет усовершенствовать процесс объединения информации, полученной из разных спектральных диапазонов, что, в свою очередь, улучшит ситуационную

осведомленность. Такой подход представляет собой важную веху в развитии машинного зрения и обладает широким кругом применений как при создании роботов, так и обычных платформ. Научно-техническому сообществу необходимо ускорить инвестирование ресурсов в развитие этих технологий. В среднесрочной перспективе стереоскопическое формирование изображения поможет разработать системы создания карт местности и обнаружения препятствий в реальном времени. Такие технологии в частности полезны для управления захватными устройствами, так как монокулярные системы не могут эффективно передавать информацию о глубине для осуществления точных манипуляций с объектами. Стереоскопические технологии также могут улучшить ситуационную осведомленность — научно-техническое сообщество продолжить разработку таких технологий и решений на их основе для небольших роботов. Стоит добавить, что представителям НТС необходимо совершенствовать технологии расширения динамического диапазона систем формирования изображения для улучшения осведомленности при любых условиях освещенности. В долгосрочной перспективе интеллектуальные алгоритмы машинного зрения продолжат свое совершенствование — во многом благодаря развитию мобильной связи и коммерческих информационных приложений. Научно-техническому сообществу рекомендуется поощрять и углублять партнерство с компаниями, работающими в этих направлениях, с целью проведения совместных исследований и внедрения перспективных технологий машинного зрения.

Системная архитектура Системная архитектура описывает структуру и поведение соответствующих систем. Она

включает функциональное описание аппаратных и программных компонентов, а также интерфейсов между такими компонентами. Открытой называется такая архитектура, которая использует открытые стандарты, не имеет проприетарных ограничений и позволяет обновлять, заменять и добавлять компоненты. Высокоуровневая архитектура наземных РК состоит как минимум из следующие компонентов и интерфейсов: платформа, бортовая аппаратура, канал передачи данных, терминал оператора (табл. 10). RS JPO владеет и управляет системной архитектурой в рамках перечня официальных закупок, в то время как производители оригинального оборудования (OEM) в целом контролируют системную архитектуру коммерчески доступных и готовых изделий. RS JPO может внедрять функциональную совместимость, контролировать программные / аппаратные модификация и обновления для систем, находящихся в перечне официальных закупок

Сегодня Системная архитектура является объектом значимых исследований и разработок в рам-

Табл. 10. Системная архитектура: компоненты и интерфейсы. Функциональные компоненты

Основные интерфейсы

Платформа

Сопряжение с источником питания

Бортовая аппаратура

Физический интерфейс и интерфейс передачи сообщений бортовой аппаратуры

Канал передачи данных

Интерфейс передачи данных (частота и протокол)

Терминал оператора

Интерфейс «человек-машина»

наука и технологии

ках программ, инициируемых правительством и промышленностью (табл. 11). В настоящее время производители коммерчески доступных робототехнических систем стремятся к обслуживанию собственно созданных системных архитектур. Эти производители используют множество стандартов интерфейсов, частично включая семейство стандартов AS-4 (ранее — Joint Architecture for Unmanned Systems, JAUS, единая архитектура для безлюдных систем), разработанных Обществом инженеров автомобильной промышленности (Society of Automotive Engineers, SAE) и STANAG 4586 — эти архитектуры не подлежат управлению RS JPO. RS JPO в тесном сотрудничестве с другими правительственными организациями и промышленностью создает профили функциональной совместимости (Interoperability Profiles, IOP), основанные на SAE AS-4 и других стандартах, с тем, чтобы различные интерфейсы могли взаимодействовать друг с другом. Эти профили определяют функциональную совместимость платформ, бортовой аппаратуры, средств связи и контроллеров. В ходе отработки технологий RS JPO добавит к профилям такие возможности как автоном-

ное поведение и т. д. Эти профили помогут менеджерам по проектам RS JPO выбрать нужное направление в закупках, модернизировать находящиеся в эксплуатации системы и оценить/приобрести коммерчески доступные компоненты.

Перспективы В целом, системная архитектура роботов сегодня сфокусирована на отдельных наземных РК, но со временем такие архитектуры будут развиваться в направлении координации действий групп роботов и управляющих приложений. Первые усилия в этой области будут касаться только наземных РК, но ожидается, что в будущем системные архитектуры будут охватывать автономные системы, работающие в разных средах, а также группы, состоящие из обычных и автономных платформ. Усилия по координации с дружественными объединениями, по-видимому, будут проводиться параллельно. Coalition Warfare Project, проект TARDEC, сможет обеспечить совместимость с канадскими роботами, созданными на основе профилей функциональной совместимости RS JPO, а также похожими инициативами НАТО.

Табл. 11. Системная архитектура: описания, демонстрации, программы и системы. Мероприятие

Тип

RS JPO Interoperability Effort

Описание интерфейса

MAGIC AEODRS

Демонстрация Программа

Результат Набор требований к интерфейсу, обмену сообщениями и протоколу, которые будут использованы при реализации функциональной совместимости и модульности во всех будущих системах, управляемых RS JPO Продемонстрирована архитектура автономной координации и работы в группе в оперативных условиях, схожих с городскими Модульная архитектура, основанная на SAE AS5684 для роботов-саперов ВМС США

ACS, RIK, ROS, 4DRCS

Система

Набор интеллектуальных архитектур для навигации малых роботов

VICTORY

Система

Архитектура, реализующая функции командования и управления, а также функциональной совместимости для обычных транспортных средств

Развитие технологий связи поможет воплотить в жизнь координацию групп роботов. Радиосистемы групповой передачи смогут упростить взаимодействие роботов — научно-техническому сообществу необходимо ускорить разработку соответствующих технологий. В целом, разработка технологий вряд ли замедлит внедрение групповой передачи и других продвинутых решений — следует сделать больший акцент на разработке требований и выборе стандартных коммуникационных протоколов. Требования к ожидаемой архитектуре наземных РК будут прежде всего требованиями к интерфейсам с тактическими и корпоративными сетями — такими как военная глобальная информационная сеть GIG. Помощник министра обороны США по материально-техническому обеспечению определил стратегию реализации сети общего оперативного пространства (Common Operating Environment, COE), с которой, как ожидается, будут взаимодействовать наземные РК. С одной стороны, создание такого интерфейса повлечет за собой значительные проблемы, связанные с закупками и относящиеся к информационному обеспечению планирования, с другой — послужит мощным толчком к росту возможностей наземных РК, необходимых для солдатов. Например, пехотинец, имеющий устройство, подключенное к сети COE, сможет найти приложение, необходимое для выполнения боевого задания, получить доступ к видеопотокам, отправляемых с РК, или установить приложение для управления датчиками. Кроме того, геопространственные модели и другие структуры данных, имеющиеся в COE, могут упростить автономную навигацию роботов. Такие возможности помогут снизить вычислительные мощности, необходимые для робототехнических платформ и операторских терминалов, и обойти ограничения пропускной способности каналов радиосвязи РК.

Армия продолжит увеличивать координацию между наземными РК и БПЛА. И хотя они основаны на разных стандартах (STANAG 4586 — для больших БПЛА, SAE AS-4/JAUS — для РК), представляется реальным в перспективе использовать совместно оба этих протокола для взаимодействия. Высоконадежный STANAG 4586 соответствует требованиям, предъявляемым к авиационным системам, но работает с сильной задержкой (связано с размерами сообщений). SAE AS-4 оптимизирован в соответствии с требованиями к наземным роботом, не всегда надежен и работает с малыми задержками (сокращенный размер сообщений). Кроме того, с распространением наземных РК и их встраиванием в армейские структуры становится важным наличие функциональной совместимости с системами, непосредственно управляемыми человеком. Ожидается, что стандарт VICTORY (Vehicular Integration for C4ISR/EW Interoperability, «мобильная интеграция для функциональной совместимости командования, контроля, каналов связи, компьютеров, разведки, наблюдения, рекогносцировки и РЭБ»), разработанный Программным исполнительным штабом, отвечающим за командование, контроль и каналы связи (Program Executive Office for Command, Control and Communications — Tactical, PEO C3T), сможет предложить интерфейсы функциональной совместимости для коммуникаций с такими системами. В этой связи RS JPO на основе профилей функциональной совместимости подготовит протоколы для взаимодействия с системами, работающими на основе стандарта VICTORY.

Интерфейс «солдат-робот» Интерфейсы «солдат-робот» (ИСР) представляют собой физические устройства (главным образом средства оперативного контроля и видеодисплеи), которые дают возможность солдатам безопасно и эффективно выполнять поставленные задачи. ИСР позволяют опера-

наука и технологии

Табл. 12. Интерфейс «солдат-робот»: исследования, программы и системы. Мероприятие ARL HRED CAN CTA

Тип Исследование

Результат Исследование нейроэргономики для пехотинцев и десанта

HRI ATO

Программа

Использование средств машинного зрения при вождении, вспомогательные средства, улучшающие мобильность

IMOPAT ATO

Программа

Отработка ситуационной осведомленности и технологий управления транспортными средствами с использованием машинного зрения

SPAWAR MOCU

Система

Терминал оператора для управления автономными транспортными средствами и сенсорами (ВМС США)

торам и наземным РК взаимодействовать друг с другом, при этом солдаты могут контролировать поведение робота и реализовывать ситуационную осведомленность, используя датчики РК. ИСР должны быть пригодны к использованию и различимы визуально в любых условиях, связанных с ведением боевых действий. Цель программ по развитию ИСР — облегчить выполнение поставленных задач, используя средства автоматизации и более интуитивные экранные интерфейсы. Дальнейшее развитие в области интерфейсов «солдат-робот» будет связано с групповым управлением РК и стандартами функциональной совместимости, описывающими иконки (пиктограммы), графику, сообщения, управление и другие области.

Сегодня ИСР является объектом разносторонних исследований и разработок, которые ведутся правительственными и промышленными лабораториями. Сегодня количество задач, которые солдату приходится выполнять во время боевых операций, постоянно растет, что создает дополнительную физическую и умственную нагрузку в сложных условиях. Это невероятно трудно — использовать мно-

гочисленные средства контроля и воспринимать информацию, выводимую на несколько экранов. Реализуемые в настоящее время программы призваны снизить физическое и психическое переутомление, которые испытывает солдат, выполняя важные оперативные задания. В последние годы ряд активностей привел к постепенным улучшениям в этой области (табл. 12). Управление исследований, разработок и инжиниринга Армии США (RDECOM) также разрабатывает вспомогательные средства управления такие как указание пункта назначения одним кликом, высокоуровневые командные интерфейсы и сенсоры, работающие в режиме «поворот по сигналу» (slew-to-cue) — подобные меры должны упростить выполнение полуавтономных заданий с использованием наземных РК. Научно-техническое сообщество также разрабатывает технологии для сокращения задержек во время управления и приема видеосигнала. В будущем это даст возможность одновременного управления несколькими наземными РК посредством интерфейсов «солдат-робот». Многочисленные программы фокусируются на необходимости создания одного контроллера для выполнения широкого круга задач с использованием РК. Это должно снизить

нагрузку на оператора, связанную в выполнением различными операций с неунифицированными контроллерами. Единое устройство управления упростит контроль и наблюдение за несколькими разнотипными наземными РК в случае использования одинакового экранного интерфейса и размещения органов управления. Центр разработки и тестирования бронетехники Армии США TARDEC и Лаборатория военных исследований совместно работают над отслеживанием состояния солдата в оперативной обстановке; цель сотрудничества — повысить эффективность, сделав рабочее место экипажа на стационарной платформе адаптируемым к индивидуальным особенностям оператора.

Перспективы Для управления наземными РК еще недавно использовались манипуляторы, похожие на массово распространенные игровые контроллеры — геймпады, но сегодня научно-техническое сообщество при разработке ИСР все чаще склоняется к применению сенсорных дисплеев. Тачскрин позволяет солдатам одновременно управлять роботом и получать от него видеоинформацию (интерфейсы «солдат-робот» изначальное внедрялись для стационарных сенсорных дисплеев, сегодня они проходят испытания на базе мобильных компьютеров с сенсорными дисплеями, завтрашний день — гибкие «тачксрины»). Будущее ИСР также включает дальнейшее развитие и шлифовку систем голосового управления и распознавания, современные настраиваемые нашлемные микродисплеи (head up displays), 3D-мониторы и другие технологии отображения информации. Управление с тактильной обратной связь (haptic controls) также может упростить взаимодействие с роботами. Системы контроля подобного рода используют преимущества обычных тактильных ощущений, испытываемых человеком — для реализации обратной связи

с роботом специальный контроллер сможет вибрировать и даже совершать движения. Современные технологии и методы, связанные с нейроэргономикой, позволят снимать электроэнцефалограмму и электрокардиограмму оператора, а также отслеживать движения его глаз в режиме реального времени. Технологии взаимодействия «мозг-компьютер» (Brain Computer Interaction Technologies, BCIT) позволят прогнозировать состояние оператора, используя передовые алгоритмы для отслеживания мозговой активности, с целью предотвращения переутомления. TARDEC и Лаборатория военных исследований планируют разработать технологии адаптивного обучения, применение которых поможет отслеживать состояния мозга, связанные с недостаточным уровнем обучения, и автоматически подстраивать стратегии обучения под индивидуальные особенности солдата. Системы преобразования текста в речь помогут выбирать различные языки и голоса (например, мужской или женский) для работы с интерфейсами. Научно-техническому сообществу необходимо продолжить изыскания в области создания сетевых контроллеров, использующих стандартные наборы сообщений для пересылки информации по радиоканалам. Такие контроллеры используют как специальные военные, так и недорогие коммерческие аппаратные компоненты для обеспечения гибкой, надежной и защищенной связи и управления, позволяющих пешим солдатам более эффективно взаимодействовать с роботами в постоянно изменяющихся оперативных условиях. Творческих подход к технологиям и методам функциональной совместимости поможет солдатам управлять как БПЛА, так и РК, используя единый контроллер.

Манипуляторы С помощью манипуляторов роботы могут поднимать и перемещать объекты с разными

наука и технологии

габаритами и формой. Военные наземные РК имеют дело в основном со специфичными, случайно обнаруженными объектами. Разработки в этой области обычно связаны с аппаратными компонентами и системами управления. Значительные усилия прилагаются к разработке исполнительных (рабочих) органов робота — захватов, клещей, лопаток — а также множественных суставов-сочленений и систем обратной связи по усилию. Манипуляторы могут также демонстрировать элементы полуавтономного поведения для облегчения работы оператора во время выполнения особо важных заданий.

Сегодня Манипуляторы для РК являются объектом постоянных исследований и разработок, осуществляемых правительством и промышленностью — в табл. 13 перечислены недавно проведенные активности, связанные с этими технологиями.

сочленения в ручном режиме и независимо друг от друга. Многие из таких «суставов» приводятся в действие электромоторами. Впрочем, также используются гидравлические и пневматические силовые приводы. Такие системы используются в основном для перемещения, подъема и укладки объектов, а также вращательных действий (например, поворот ручки двери), работы с инструментами и улучшения мобильности платформы. Сегодня манипуляторы используются прежде всего роботами-саперами и инженерными РК. Такие манипуляторы могут работать с небольшими, простыми инструментами, предназначенными для использования со специфическими системами. Дополнительные усилия Минобороны и промышленности сконцентрированы на разработке быстрозаменяемых исполнительных органов с гидравлической обратной связью по усилию и сложных манипуляционных решений.

Перспективы Сейчас манипуляции роботов в основном осуществляются с помощью вильчатых захватов, фронтальных погрузчиков, специальных наборов инструментов и рук-манипуляторов. Многие из эксплуатируемых сегодня манипуляторов контролируются оператором, который осуществляет контроль каждого из

Дальнейшее развитие технологий как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективах значительно расширит возможности манипуляторов. Инверсная кинематика поможет операторам задать нужное положение исполнительного органа РК, после чего

Табл. 13. Манипуляторы: исследования и программы. Мероприятие

Тип

Результат

ARL Robotics CTA

Исследование

Исследованы методы активации, интеллектуальный захват и координированные манипуляции

AEODRS

Программа

Отработаны режимы автономной манипуляции для роботов-саперов ВМС США

DARPA ARM

Программа

Отработаны возможности управления и захвата автономной рукой (манипулятором)

робот самостоятельно изменит состояния суставов для достижения нужного конечного состояния. Такая возможность позволит управлять манипуляторами по двум взаимно ортогональным координатам (Cartesian control). Подобные технологии широко используются в промышленных решениях, где имеется выбор дополнительных датчиков и возможность наращивания вычислительных мощностей. Кроме того, такой подход тесно связан с возможностью определения предварительно заданных позиций манипулятора и автоматической сменой инструмента. Управление роботом на основе машинного зрения (visual servoing) — метод, который использует обратную связь от камер, фотодетекторов, лидаров для управления состоянием робота. Этот подход основывается не на положении манипулятора, а на изображении. Управление роботом на основе машинного зрения допускает изменения в аппаратных компонентах манипулятора и технологиях захвата и не влияет на конечное расположение. Подобная возможность помогает реализовать полуавтономный контроль, разрешая роботу самостоятельно управлять собственными системами для достижения желаемого результата. Тактильная обратная связь обеспечивает оператора дополнительной информацией, основанной на сенсорных ощущениях, передаваемых с помощью контроллера. Как пример, такая технология позволяет оператору дистанционно «почувствовать» вес или жесткость объекта. С использованием тактильной обратной связи возможен более точный контроль захвата и лучшее понимание необходимых манипуляций с объектом. Устройства, использующие такие технологии, находят широкое применение в промышленности и сегодня считаются обыденным явлением в игровой индустрии, бытовой электронике (например, смартфонах) и даже в медицине.

Еще одно технологическое направление — инверсная динамика — отталкивается от знания, каким должно быть желаемое движение манипулятора, и просчитывает силы, требуемые для осуществления этого движения. В то время как инверсная кинематика просчитывает геометрию (углы, расстояния), инверсная динамика — силы, скорости и ускорения для движения по заданной траектории. Такие вычисления могут быть довольно сложными, так как вес манипулятора, вес объекта и даже ориентация робота в пространстве могут повлиять на величину приложенной силы. С увеличением размеров манипулятора, ростом нагрузки и скорости инверсная динамика становится все более важной. Сегодня крупные промышленные роботы довольно часто используют такой подход. Но их рабочая среда более стабильна и они имеют доступ к большим вычислительным мощностям. Так как мощность процессоров и возможности сенсоров растут с каждым годом, увеличивается и возможность применения инверсной динамики и в наземных мобильных РК. С ростом возможностей робота в создании еще более совершенной 3D-модели мира расширятся и возможности манипуляторов в том, что касается автономных движений и захватов. Использование нескольких манипуляторов на одной платформе также станет возможным с использованием координации их движений внутри 3D-модели. Развитие аппаратных компонентов и управляющих алгоритмов поможет движениям манипуляторов обрести плавность и точность, присущую движениям человека — несколько лабораторий работают в этом направлении и результаты их исследований доказывают, что такие результаты вполне достижимы.

Мобильность Под мобильностью (terrain mobility) в дорожной карте RS JPO подразумевается спо-

наука и технологии

Табл. 14. Мобильность: типы местности и препятствия. Типы местности

Препятствия

Мощеные дороги, грунтовые дороги

Бордюры, выбоины, рытвины, лужи

Трава, густой кустарник, скалистый грунт

Канавы, кусты, камни

Песок, мелководье

Уступы

собность роботов перемещаться по труднопроходимой местности и преодолевать препятствия (табл. 14). Наземные РК обычно используют для передвижения гусеницы или колеса, а также одну из нескольких распространенных систем управления (табл. 15). Мобильные характеристики наземных РК можно улучшить за счет полуактивной подвески, контроля устойчивости и интегрированного управления динамикой транспортного средства.

Сегодня Работы по совершенствованию мобильности наземных РК ведутся и правительством, и промышленностью — в табл. 16 перечислен ряд достигнутых результатов.

Табл. 15. Мобильность: системы управления Система управления

Описание

Рулевое управление по принципу Аккермана

Используется в автомобилях — внутреннее переднее колесо при рулении поворачивается сильнее, чем внешнее переднее

Бортовой поворот

Используется гусеничными и колесными системами для поворота на месте

Всенаправленное рулевое управление

Используется в РК для поворота на месте с меньшим износом колес

В целом, самые миниатюрные роботы передвигаются на колесной платформе и используются главным образом в городских условиях или внутри помещений (на относительно ровных поверхностях). Многие небольшие роботы используют гусеницы для повышенной проходимости и преодоления препятствий. Тяжелые наземные РК, как правило, оснащаются колесными или гусеничными системами с возможностью бортового поворота. При использовании комплектов дооснащения для автономного передвижения техники соответствующие системы используют традиционное управление по принципу Аккермана. Базовые системы управления для таких технологий считаются практически полностью отработанными, но существует и целый ряд относительно новых технологий — полуактивная подвеска и контроль устойчивости позволяют наземным РК перемещаться по труднопроходимой местности на высокой скорости. Продолжают совершенствоваться роботы-шагоходы. Небезызвестный LS3 (Legged Squad Support System, шагающая система поддержки отделения), собственный проект DARPA, считается одной из самых передовых систем в области шагающих РК. LS3 способен перемещать по пересеченной местности 180-килограммовый груз в течение 24 часов. РК имеет 4 ноги, но сегодня активно ведутся исследования передвижения двуногих роботов. Кроме этого, были разработаны несколько змееподобных роботов, имеющих довольно узкое применение — работа в системах сточных или водопроводных труб. Некоторые из них использовались в ряде мероприятий по ликвидации последствий стихийных бедствий.

Перспективы Гусеничные и колесные платформы будут преобладать в робототехнике еще долгие

Табл. 16. Мобильность: исследования, программы, системы. Мероприятие

Тип

Результат

ARL MAST CTA

Исследование

Исследование наземной маневренности и переходов между режимами

ARL Robotics CTA

Исследование

Исследованы адаптация к разным типам местности и мультирежимное перемещение

UGCV

Программа

S-MET

Исследование

Отработано передвижение по пересеченной местности без использования дополнительных технологий Отработаны перевозка бортовой аппаратуры и следование за пешими солдатами

DARPA LS3

Система

Шагающий робот с улучшенной подвижностью на пересеченной местности

SMSS

Система

6-колесный робот, несущий полезную нагрузку и следующий за пешими солдатами

Crusher, APD

Система

6-колесные роботы, приспособленные для работы на пересеченной местности

годы. Шагающие роботы продолжат свое развитие как минимум до 2020 года. Но после того, как соответствующие технологии будут отработаны, эти системы смогут значительно расширить мобильность РК в сравнении с существующими платформами. Такие роботы найдут широкое применение в зонах будущих военных конфликтов. Змееподобные роботы и другие нестандартные разработки, по-видимому, будут использоваться лишь для решения специальных задач и вряд ли смогут активно участвовать в боевых действиях. Алгоритмы динамического сохранения равновесия в целом можно считать готовыми к использованию, но, к примеру, походка шагающих роботов еще требует дальнейшего повышения эффективности. В настоящее время многие роботы-шагоходы реализуют режим активной походки, в то время как живые существа обычно используют активно-пассивную походку, что значительно повышает эффективность всей системы. Так как шагающие роботы требуют больших энергозатрат, для окончательного формирования этой

робототехнической платформы необходимы инновации в области источников питания. Современные РК демонстрируют достаточную мобильность для реализации автономных решений следующего поколения, включающих автономные конвои (режим «следование за лидером») и полуавтономное управление небольшими роботами в городских условиях. Дальнейшие улучшения в мобильности будут связаны с разработками в области распознавания типа местности и обнаружения препятствий. Такие технологии позволят роботу автоматически изменять режимы работы для улучшения мобильности как в режиме автономного перемещения по пересеченной местности, так и в следовании за пешими солдатами.

Бортовая аппаратура Бортовая аппаратура (БА) может рассматриваться с точки зрения систем передачи сообщений или сетевого доступа, оператив-

наука и технологии

ной или функциональной концепции. Система передачи сообщений определяет, какого типа информацию обрабатывает БА — управляющие команды или необработанную информацию. Система сетевого доступа описывает компоненты бортовой аппаратуры по их способности выхода в сети (открытые или закрытые). Оперативная концепция делит БА на внутренние (датчики температуры и топлива), внешние оперативные (камеры, лидары и т. д.) и дополнительные системы для выполнения заданий (химические, биологические, радиологические датчики и др.). Согласно функциональной концепции БА описывается с точки зрения взаимодействий со средой — в этом случае обычно говорят о датчиках, генераторах / излучателях (emitters) или актуаторах / силовых приводах (табл. 17, 18). В настоящей дорожной карте бортовая аппаратура рассматривается в рамках функциональной концепции. Так как технологии, связанные с наземными РК, продолжают развиваться, рабочая группа по интеграции продуктов и функциональной совместимости, созданная RS JPO, продолжит исследования, разработку и формирование определений, связанных с бортовой аппаратурой. Например, ведется дискуссия относительно того, как классифицировать батареи и другие источники

Табл. 17. Бортовая аппаратура: типизация согласно функциональной концепции. Тип БА Датчики / сенсоры

Описание Любое оборудование, которые собирает информацию извне

Генераторы / излучатели

Любое оборудование, которое взаимодействует со внешней средой и может покидать пределы платформы

Актуаторы / силовые приводы

Любое оборудование с источниками питания и без таковых, которое взаимодействует со внешней средой, не покидая платформы

питания, а также управляющие механизмы. Возрастающие запросы к возможностями наземных РК потребуют развития надежных и универсальных видов бортовой аппаратуры — компоненты БА для роботов должны разрабатываться с учетом унификации и модульности.

Сегодня Почти все эксплуатируемые роботы оснащаются датчиками для управления и навигации. Визуальные сенсоры, работающие в видимом, ближнем инфракрасном и тепловом инфракрасном диапазонах, сегодня требуются для стандартных заданий с использованием роботов — работы со взрывными устройствами, патрулирования и расчистки маршрутов. Дальномеры (датчики расстояния) — лидары, сонары, РЛС — устанавливаются на платформу для поддержания автономности и нужд разведки, наблюдения и рекогносцировки. Управление исследований, разработок и инжиниринга армии США (RDECOM) основные усилия направляет на объединение информации, полученной от визуальных сенсоров и датчиков расстояния, для улучшения моделирования окружающей среды и ситуационной осведомленности. RDECOM также разрабатывает дополнительное оборудование (георадары и спектрометрические сенсоры) для обнаружения подземных кабелей и СВУ. Многие из развернутых сегодня наземных РК оснащаются излучателями — системами освещения, громкоговорителями, системами постановки помех и РЭБ. Кроме этого RDECOM занимается летальными / нелетальными системами вооружения для РК. К примеру, широко известен опыт применения на робототехнических платформах пулеметов M240 / M249, а также систем преодоления минных заграждений и нелетальных систем типа Venom V-10.

Табл. 18. Бортовая аппаратура: датчики, излучатели и силовые приводы Датчики

Излучатели

Силовые приводы

Визуальные датчики

Системы установки помех

Манипуляторы и захваты

Дальномеры

Системы противодействия СВУ

Устройства для преодоления препятствий

Акустические датчики

Летальные/нелетальные системы

Буксировочно-толкающие устройства

Манипуляторы, захваты и поворотные механизмы представляют собой довольно распространенный тип бортовой аппаратуры для наземных РК. Заметный прогресс наблюдается и в создании буксировочно-толкающих устройств, таких как комплект обезвреживания СВУ TangleFoot, различных тралов и вспахивающих механизмов. TangleFoot, разработанный RDECOM, представляет собой недорогую, полностью механическую систему борьбы с растяжками, состоящую из буксируемой роботом гребенки и устанавливаемой на платформу мачты из стекловолокна. RDECOM и подразделения быстрого оснащения REF разрабатывают механические роллеры для нескольких малых и средних РК. Для улучшения ситуационной осведомленности готовятся специальные силовые приводы. Один из примеров — мачта Situational Awareness Mast (SAM), представляющая собой телескопическую 2,44-метровую трехгранную металлическую конструкцию с внутренним каналом для кабелей/проводов. На SAM может устанавливаться выносная антенна или камера. Такая мачта была интегрирована в систему всенаправленной инспекции ODIS (Omni Directional Inspection System).

Перспективы

вания к используемой бортовой аппаратуре. Существует тенденция к росту автономности, промежуточная цель — «контролируемая автономность», окончательная — полная автономность. Такие требования невозможны без дальнейшего развития еще более продвинутых систем датчиков. Перспективные бортовые системы должны быть увязаны с ограничениями по размеру, весу и энергопотреблению, а также общей практичностью и простотой использования всей системы. Бортовая аппаратура должна отвечать требованиям универсальности и модульности, необходимым для расширения круга задач, выполняемых платформой. БА должна поддерживать использование единых физических и программных интерфейсов. Научно-техническому сообществу необходимо продолжить разработку функционально совместимых интерфейсов и расширить применение дополнительных соединительных портов, отвечающих требованиям модуль ности. Развитие и интеграция летальных систем уже была продемонстрирована на многих платформах, но безопасность и политические последствия применения средств поражения все еще требуют обсуждения и проработки.

Спектр задач наземных РК продолжает расширяться — соответственно, растут и требо-

наука и технологии

требуют около 20 минут только для полного включения — грубо говоря, вы не можете повернуть ключ зажигания и сразу отправиться выполнять боевое задание.

Николай Антонченко

До последнего времени реализовывалось несколько военных программ, связанных с интеграцией бортовой электроникой и повышением ее эффективности, но к сегодняшнему дню многие из них были заморожены из-за негативных тенденций в национальной экономике.

БОРТОБОРУДОВАНИЕ: ЭВОЛЮЦИЯ Актуальные тенденции в создании бортового электронного оборудования — снижение размеров, веса, энергопотребления, стоимости и расширение C4ISR-возможностей

окращение военных расходов может затормозить модернизацию бортовой электроники для боевой техники, но оборонная промышленность продолжает концентрировать усилия на инициативах по снижению размеров, веса, энергопотребления и стоимости устройств (size, weight, power and cost, SWaP-C), а также инвестировать в возможности, которые в американской армии принято обозначать как C4ISR — командование, конт роль, каналы связи, компьютеры, разведка, наблюдение и рекогносцировка.

В оборонной промышленности целый ряд специализированных наземных платформ — таких как Abrams, Bowman, Bradley и Stryker — во многом зависит от разнообразного электронного оборудования, помогающего управлять военной машиной и выполнять боевые задачи. Так сложилось, что до последнего времени все эти системы не обладали функциональной совместимостью. Но последние тенденции в индустрии говорят о том, что ситуация меняется.

Внутри Stryker: современные ББМ буквально напичканы бортовой электроникой самого разного назначения — нет ничего странного в стремлении Министерства обороны создать универсальную системную архитектуру для основных боевых машин.

Эксплуатация широкого ассортимента разнотипных систем, соединенных друг с другом едва ли не с помощью болтов и шурупов, приводит к тому, что боевые машины буквально перегружены электронными компонентами, которые не могут полноценно взаимодействовать. Это означает, что солдатам обычно приходится иметь дело с несколькими раздельными комплексами, каждый из которых оснащен собственным экраном и клавиатурой. Нередко можно увидеть такую картину: военный специалист обрабатывает информацию, глядя на один дисплей, а потом вручную переподключает его к другому комплексу, и наоборот. Обычно один программный пакет управляет всеми состояниями и режимами мобильной платформы, поэтому очевидно желание заставить множество различных систем, каждая из которых специализируется на каких-то определенных задачах, работать как одна система. Управление электропитанием представляет собой не менее важную задачу, так как современные военные транспортные средства оснащены огромным количеством сложнейших систем и комплексов, которые

«Правительственные исследовательские контракты в массе своей были приостановлены, — рассказывает Дуг Паттерсон (Doug Patterson), вице-президент по продажам и маркетингу отдела Military & Aerospace Business Sector компании Aitech Defense Systems. — Поэтому крупнейшие оборонные компании тратят собственные „научно-исследовательские деньги” на то, чтобы не потерять лидирующие позиции. Многие небольшие фирмы производят встраиваемые системы, созданные в соответствии с военным стандартами, которые крупные игроки могут оценивать с экспертной точки зрения и интегрировать в системы более высокого порядка.» Открытые стандарты также обеспечивают кросс-платформенную унификацию как для новых систем, так и для их предыдущих версий.

C873 от Aitech — защищенный встраиваемый одноплатный компьютер 3U OpenVPX, созданный на основе 4-ядерного процессора Intel Core i7 (Haswell, 2,4 ГГц). Предназначен для использования в бортовых электронных системах.

наука и технологии

«Унификация снижает учебную нагрузку и значительно увеличивает оперативную гибкость, — говорит Эндрю Шепард (Andrew Sheperd), менеджер по продуктам подразделения Land and Joint Solutions компании General Dynamics Canada. — Это смягчает риски устаревания и значительно снижает стоимость с учетом периода эксплуатации. Вообразите себе экипаж боевой машины, который может переходить с одной платформы на другую, отслеживая информацию, касающуюся бортовых систем и C4ISR-приложений, на одном общем дисплее.»

Снижение размеров, веса, энергопотребления и стоимости Несмотря на ограничения, связанные с сокращением бюджета Министерства обороны, имеется ряд разработок бортовой электроники для транспорта и других платформ ограниченного объема, которые соответствуют принципу SWaP-C — сни-

жение размеров, веса, энергопотребления и стоимости. «Спрос на SWaP-C огромен, — говорит Дэвид Джединак (David Jedynak), технический директор подразделения COTS Solutions компании Curtiss-Wright Defense Solutions. — Во многих боевых машинах новые возможности достигаются через интеграцию дополнительных модулей бортовой электроники. С каждым вычислительным блоком идет собственный дисплей, клавиатура и манипулятор. В итоге внутри транспортного средства буквально не остается места для солдат и всего остального, что мы называем „боеприпасы и вода”.» Если вы хотите освободить место внутри машины, вам не избежать принципа функциональной совместимости. «Защищенные смарт-дисплеи вмещают максимум возможностей в небольшом объеме и избавляют от необходимости использования отдельных вычислительных блоков, распределителей видеосигнала и экранов, а заодно значительно снижают необходимость в проводной комму-

Шагающие роботы — такие, как LS3 от DARPA — оснащаются самыми передовыми разработками в области бортовой электроники. Какието из примененных систем позже будут использованы для модернизации массово выпускаемых боевых машин.

тации отдельных компонентов», — объясняет Эндрю Шепард.

Сокращение бюджета усиливает конкуренцию

Функциональная совместимость также обеспечивает и оперативную избыточность. «Боевая машина, оснащенная одним центральным компьютером, хранящим разнообразную информацию о самом транспортном средстве и данные C4ISR, а также множеством дисплеев, имеет компоненты, отказ единственного из которых приводит к отказу всей системы. Если этот самый компьютер выйдет из строя, оперативная эффективность все платформы резко снизится, — рассказывает Шепард. — Смарт-дисплеи, объединенные в сеть, позволяют запускать любое приложение в любое время и в любом месте — экипаж получает ситуационную осведомленность на все 360˚. Вообразите, что у водителя есть возможность видеть окружающую местность так, как ее видит сквозь прицел стрелок, а каждый из членов экипажа может просмотреть видеопоток, полученный с БПЛА.»

К решению правительства сократить военные расходы можно относиться сколь угодно негативно, но есть у такого хода и явно положительные стороны. К примеру, секвестирование бюджетов подстегнуло конкуренцию между разработчиками и производителями.

Дуг Паттерсон (Doug Patterson), вице-президент по продажам и маркетингу отдела Military & Aerospace Business Sector компании Aitech Defense Systems

С другой стороны, инженеры General Dynamics Canada сконцентрировали усилия на создании военных решений на основе коммерчески доступных компонентов, использовав преимущество открытых стандартов для разработки модульных, масштабируемых и гибких решений «в одном флаконе». «Такие „флаконы” могут содержать приложения по управлению боем и программу самодиагностики транспортного средства, сетевые возможности гигабитных интерфейсов Ethernet, и являются частью устойчивой к сбоям системы для решения критически важных задач. — рассказывает Шепард. — Мы интегрируем множество решений в один модуль, отрабатываем систему теплообмена и упаковываем все в защищенный корпус.»

Есть несколько по-настоящему удивительных проектов в области бортовой электроники. Взять того же футуристичного робота-мула LS3 (Legged Squad Support System, „Шагающая система поддержки отделения” — прим. Technowars), разработанного Boston Scientific для DARPA. Но тем не менее все ждут, когда петля секвестрирования ослабнет. То же DARPA готово поддерживать интересные проекты, но конкуренция за деньги Агентства очень высока.

«Ситуация с военными расходами, государственными и международными, создало среду активной конкуренции внутри индустрии, — рассказывает Эндрю Шепард. — Для того, чтобы достичь успеха, тебе лишь нужно делать что-то лучше и более экономично, чем конкуренты.» Aitech продолжает собственные программы по выпуску специальной электроники, но в течение последних пяти лет компания расширила количество бизнес-направлений. Паттерсон признается, что Aitech интересуют не только наземные платформы: «Мы много вкладывали в разработку авионики».

General Dynamics Canada также расширяет поле своей деятельности, участвуя в программе EDGE Innovation Network, которая пред-

наука и технологии

Digital Beachhead от Curtiss-Wright Defense Solutions объединяет сетевой коммутатор с бортовым компьютером и обеспечивает сетевые сервисы для боевой машины. Решение представляет собой компактный легкий защищенный корпус, оснащенный 16 портами 10/100/1000Base-T Ethernet.

ставляет собой среду для сотрудничества, где большие и малые предприятия могут работать совместно с научными институтами для реализации возможностей, определенных оборонными ведомствами и организациями, отвечающими за национальную безопасность.

Инициатива VICTORY Ключевой активностью по продвижению функциональной совместимости в области бортовой электроники является инициатива VICTORY (Vehicular Integration for C4ISR/EW, «Мобильная интеграция для функциональной совместимости командования, контроля, каналов связи, компьютеров, разведки, наблюдения, рекогносцировки и РЭБ»). Она направлена на решение проблем, связанных с характерным для Армии США модернизационным походом, который иногда называют «взять и прикрутить» (bolt-on approach). Помимо этого, VICTORY предлагает унификацию методов связи между разными системами бортовой электроники. Технический подход в рамках этой инициативы включает в себя конструкцию, в центре которой находится шина данных, аппаратные компоненты, допускающие совместное использование, физические и логические интерфейсы между системой и C4ISR/EW-компонентами, созданные с соблюдением открытых стандартов, набор общих утилит для шины данных, общие аппаратные и программные компоненты защиты информации. На первом этапе работ, согласно требованиям VICTORY, устанавливается коммутатор для сети Ethernet. «Прямо сейчас экипажи выполняют это первоначальное требование для собственных машин, — объясняет Дэвид Джединак. — Производители плохо связанных компонентов начинают разрабатывать системы, отвечающие требованиям VICTORY, готовые „вести разговор на равных” с другими компонентами, что отличает их от обычных проприетарных систем.»

После установки сетевого коммутатора он может использоваться для соединений между дистанционно управляемыми боевыми модулями, боевыми информационно-управляющими системами (БИУС) и другими комплексами боевой машины для передачи всей поступающей от систем информации в единый центр обработки данных.

10,4-дюймовый смартдисплей SD7310 от General Dynamics Canada используется для интеграции с бортовой электроникой. Интересно, что на этом изображении с официального сайта канадской компании недвусмысленно говорится о вероятном противнике бронетехники, оснащенной такими дисплеями — БМП российско-советского образца.

«Мы также ищем возможности работы в рамках международных программ, нацеленных на использование новых архитектур. Например, архитектура VICTORY может быть применена в ряде канадских программ или Generic Vehicle Architecture для Великобритании», — говорит Шепард.

Требования C4ISR в IT-индустрии, но в рамках военных концепций. Это не какой-то там «журавль в небе», придуманный парнями из отдела исследований и разработок — этот подход построен на очень прочном фундаменте».

Модернизация в процессе «Когда все компоненты подключены к шине данных VICTORY, системе достаточно зафиксировать выстрел противника, после чего данные обрабатываются БИУС и дистанционно управляемый боевой модуль поворачивается в сторону, откуда предположительно ведется огонь: теперь экипаж может ответить на атаку неприятеля, — говорит Джединак. — Все происходит автоматически, нет ошибок ввода данных и, в целом, это предполагает более быстрый ответ. Мы вряд ли увидим преимущества использования VICTORY до конца этого десятилетия, но когда система будет использована в боевых условиях, она не подведет.» По словам Джединака, многие представители оборонной промышленности будут удивлены, когда опробуют подход VICTORY в собственных разработках и поймут, что подобные методы используют все лучшее от систем plug-and-play и возможностей, связанных с программной и сетевой абстракцией сервисов и сервис-ориентированных архитектур, широко распространенных на рынке информационных технологий: «Это работающая комбинация инструментов, которую можно обнаружить

Основные боевые платформы (вышеназванные Abrams, Bowman, Bradley и Stryker) подвергаются разнообразным обновлениям, направленным на расширение возможностей C4ISR и улучшение производительности через снижение размеров, веса, энергопотребления и стоимости (SWaP-C), а также использование требований VICTORY, обеспечивающих интеграцию продуктов и технологий. В планах General Dynamics Canada — расширить продуктовую линейку для боевых платформ.

Дэвид Джединак (David Jedynak), технический директор подразделения COTS Solutions компании Curtiss-Wright Defense Solutions

Сегодня VICTORY нередко используют в инженерных обновлениях для компенсации некоторых параметров SWaP-C, утраченных в ходе создания огромного количества разрозненных систем

Хотя требования военных, касающихся бортовой электроники, обычно засекречиваются, очевидно, что обновления в основном касаются возможностей C4ISR. К примеру, General Dynamics Canada получает запросы на обеспечение интегрированной защиты решений C4ISR, а не разработку решений, который можно «прикрутить» уже после установки соответствующих комплексов. Боевой наземный транспорт часто оснащается как открытыми, так и шифруемыми бортовыми C4ISR-системами, которые требуют два различных типа аппаратных компонентов, что снижает оперативную гибкость и эффективность. Применение большого количества C4ISR-возможностей на одной платформе увеличивает спрос на высокоинтегрированные решения, которые отвечают множеству требований. «Например, General Dynamics Canada оснащает ББМ Stryker электронными видеотерминалами (смарт-дисплеи), которые заменяют три отдельных устройства, снижают SWaP и экономят бюджетные деньги, — рассказывает Шепард. — Смарт-дисплеи позволяют обучаться и „репетировать” боевые задачи, а заодно экономят свободное пространство внутри боевой машины.» Среди других требований к военной бортовой электронике — упрощенное управление, возможность расширения пропускной способности и возможностей обработки информации, масштабируемость приложений и использование данных на нескольких платформах.

наука и технологии

Алексей Понятов

Ситуационная осведомленность От принципов — к инструментам

Ускоряющийся ритм современной эпохи и широкий диапазон угроз предъявляют особые требования к системам безопасности — они должны оперативно реагировать на угрозы и работать в режиме реального времени. Армия, правоохранительные органы и службы безопасности должны знать обстановку в зоне собственной оперативной деятельности. Знание потенциальных угроз в указанных границах называют «ситуационной осведомленностью» (СО). Высший уровень СО можно сравнивать с состоянием всезнания...

юди используют пять своих чувств для ситуационной осведомленности о том, что их непосредственно окружает. Из этих пяти чувств зрение предлагает самый объемный набор данных. Зрение позволяет нам иден-

тифицировать объекты, разложить на категории, определять местонахождение, динамику происходящего и получать представление о поведении объектов в окружающей нас обстановке. Логично, что наиболее эффектив-

ные системы ситуационной осведомленности основываются на визуальных и пространственных данных. Качество индивидуальной ситуационной осведомленности ограничено сектором обзора, остротой зрения и пониманием ситуации с учетом глубины опыта в интерпретации полученных визуальных данных. Чем больше объем данных, тем лучше понимание. Видеть — значит верить. Но что, если происходящее здесь и сейчас требует осведомленности о большей площади или зоне, спрятанной от человеческих глаз? Что, если такая информация требуется удаленному центру обеспечения безопасности или экипажу, находящемуся внутри боевой машины? В этих случаях СО обеспечивается с помощью дистанционных датчиков — прежде всего камер, работающих в видимом или инфракрасном диапазонах.

Так как подобное «зрение» осуществляется на расстоянии, то уровень осведомленности является следствием того, насколько хорошо захваченное изображение представлено наблюдателю (визуализация). В равной степени важно и то, насколько просто и интуитивно оператор взаимодействует с визуализацией. В этом докладе, подготовленном экспертами компании General Electric, рассматривается использование обработки изображений, высокопроизводительных вычислений и сетевых возможностей для создания систем, которые могут улучшить ситуационную осведомленность, одновременно снижая показатели SWaP (size, weight and power — размер, вес и энергопотребление), с тем, чтобы увеличить доступность полученных данных и обеспечить их своевременное использование и распространение.

наука и технологии

Процессор обработки изображения

Извлечение данных

Управляющие данные

Данные в реальном времени

Табл. 1. Примеры процессов видеообработки и длительность вычислительных циклов.

Управление сенсорами Боевые модули Избегание препятствий

«Сырое» видео

Улучшенное видео Процессор визуализации

Визуализация

Блоки обработки видеоданных

Временные режимы

Обработка видео

Реальное время

База данных объектов

Обработка изображения (видеообработка) подразумевает извлечение данных из необработанного видео (raw video). Сведение различных видеопотоков в один, обнаружение движущихся объектов и отслеживание целей происходят в этом блоке системы. Данные, которые могут быть использованы для операций с аппаратными компонентами в реальном времени (например, позиционирование датчика, управление дистанционным боевым модулем и сенсорами системы предотвращения столкновений), генерируются здесь же.

≤ 1 кадр1

< 33 мс2

Процессы видеообработки • Обнаружение движущихся объектов • Отслеживание движущихся объектов

Визуализация

Почти реальное время

≤ 3 кадра

< 100 мс2 3

Постобработка

Не в реальном времени

> 3 кадра

> 100 мс2

• Идентификация объектов • Распознавание объектов • Разведка на основе изучения активностей

Время старта — минимум 2 кадра Частота кадров — 30 Гц 3 В целом — приемлемое значение (80 мс достаточно для вождения) 1

Рис. 1. Пример схемы ввода и обработки видеоданных.

Блок-схема на рис. 1 иллюстрирует одну из возможных схем ввода и обработки видеоданных. В этом варианте система делится на три зоны обработки информации: обработка изображения, визуализация, постобработка. Разделение между этими блоками определяется временными рамками, в которых должен быть выполнен требуемый объем вычислений, а сам хронометраж, необходимый для получения результата, зависит от ситуации.

Время

• Улучшение изображения • Монтаж, сшивание • Наложение графики • Слияние изображений • Стабилизация изображения

Использование видео

Использование

Обзор архитектуры систем видеообработки

Кадры

Дополненное видео

Дисплей Коммуникации Запись Процессор постобработки

Вычислительный цикл

На этом уровне также генерируются исходные метаданные (raw metadata), относящиеся к пространственным, временным и другим параметрам, и выделяются наборы данных для дальнейшей обработки. Это тот блок обработки, из которого черпают информацию системы автоматического сопровождения цели. Блок визуализации использует предварительно обработанные данные и «упаковывает» их для использования оператором. В число процессов визуализации входят улучшение изображения, монтаж, сшивание, наложение графики, слияние изображений, полученных от различных видов датчиков, а также стабилизация изображения. На этом уровне также часто добавляются метаданные. Кроме того, блок визуализации может поддерживать такие процессы как форматирование финального изображения под определенный дисплей или сжатие данных в зависимости от потребностей оператора. Блок постобработки использует все доступные метаданные, связанные с видео, для идентификации и распознавания объектов,

а также для разведки, основанной на изучении активностей (activity-based intelligence). Постобработка — это процесс извлечения полезной для разведки информации из собранных данных и представление их в легковоспринимаемом виде. В основном эта функция реализуется не в режиме реального времени, так как вычислительная нагрузка для подобных процессов очень высока, но если важные активности (такие как идентификация и распознавание объектов) могут быть выполнены достаточно быстро, полученные данные используются для упрощения принятия решений, совершаемых автономной системой. Три блока обработки в примере, приведенном выше, связаны тремя степенями скорости обработки данных: в реальном времени, почти в реальном времени, не в реальном времени. Их определение размыто, зависит от среды обработки и приложений. В докладе используются следующие определения, касающиеся систем ситуационной осведомленности. 1. Режим реального времени. Компьютерная обработка видеопотока выполняется за ко-

личество времени, необходимое для генерации отдельных видеокадров. Частота таких вычислений может изменяться в соответствии с частотой кадров устройства отображения. Процессор видеообработки работает в режиме реального времени. 2. Режим «почти реального времени». Компьютерная обработка выполняется в течение определенного количества видеокадров. Такая обработка вносит постоянную, неизменную задержку в финальный видеопоток и тем самым создает задержку между моментом захвата события и моментом распознавания события в обработанном видео. Приемлемый для пользователя режим «почти реального времени» определяется количеством задержек, которыми система может перенебречь и выдавать приемлемую производительность. Процессор визуализации работает в режиме «почти реального времени». 3. Режим «не в реальном времени». Компьютерная обработка с задержкой неприемлемой для трансляции «живого» видео. Такая обработка выполняется до записи видеопотока, но

наука и технологии

может быть внедрена в «живое» видео, и таким образом пользователь может воспользоваться преимуществами видеослежения. Постобработка видео ведется не в реальном масштабе времени. В табл. 1 приведены примеры процессов, связанных с видеообработкой, и соответствующих длительностей вычислительных циклов для каждого из типов обработки видео и временных режимов.

требуемых для генерации виртуального поля зрения, определяется необходимым разрешением и общим сектором обзора, необходимым для нормального функционирования системы. Сектор обзора представляет собой возможность полного наблюдения за определенной зоной, поле зрения — то, что наблюдается в определенный момент. Например, сектор обзора системы может составлять 360˚, а поле зрения — 40˚.

Визуализация

Даже с учетом того, что финальное изображение может отличаться более низким разрешением в сравнении с исходными видеопотоками системы, применение процессов визуализации обладает рядом преимуществ. Например, система на рис. 2 имеет три входящих источника изображения. Допустим, что все они имеют VGA-разрешение (640x480). При работе с системой, не имеющей возможности визуализации, оператору потребуется постоянно наблюдать три VGA-дисплея, которые охватывают весь сектор обзора. Но работа с тремя отдельными экранами одновременно представляет собой утомительное занятие и может в итоге привести к ослаблению внимания единственного оператора. Применение высокопроизводительных технологий визуализации позволяет выводить три изображения на один дисплей. Даже используя качественный VGA-дисплей (количество пикселей по горизонтали — 640), можно получить приемлемое панорамное изображение (финальное горизонтальное разрешение изображения будет составлять 1920 пикселей, поэтому его качество придется понизить). Снижение разрешения может быть приемлемым с учетом разных требований к ситуационной осведомленности. Впрочем, использование дисплеев высокого разрешения (например, формат HD 1080p имеет 1920 пикселей по горизонтали) позволит выводить панорамное изображение без потерь. Стоить также заметить, что перекрытие полей зрения снижает общее количество пикселей для отображения сектора обзора.

Рис. 2 иллюстрирует возможное решение для визуализации. Множественные видеопотоки сливаются вместе для формирования непрерывного изображения. Бесшовное изображение создается в результате обработки накладывающихся друг на друга видеоизображений. Алгоритм наложения создает единое изображение, которое снижает количество устройств отображения, необходимых для наблюдения за определенной зоной. Изображение может быть выведено на экран, записано или передано внешним пользователям. Количество видеопотоков с внешних камер, Рис. 2. Блок-схема процесса визуализации.

Изображение 1

Изображение 2

«Сырое» видео

Изображение 3

«Сырое» видео

Сектор обзора для всей системы получают из полей зрения трех источников видео

Аппаратная обработка видео

Изображение 1

Изображение 2

Изображение 3

Поля зрения перекрываются и после обработки получают цельный, единый видеопоток

Панорамное изображение

Рис. 5. Перекрытие нескольких кадров для создания панорамного изображения.

Рис. 3. Пример деления 360-градусного сектора обзора на 8 полей зрения.

R1: 90

R2: 90

FV2: 90

FV2: 900

FV1: 900

Driver: 270

L1: 900

L2: 900 Turrel: 50 / 150

1200

200

Рис. 4. Пример размещения камер для разделения кругового обзора на поля зрения.

Такой подход может быть использован для снижения количества дисплеев в транспортном средстве или станции слежения, и позволяет получать изображение отслеживаемых объектов в высоком разрешении или в режиме увеличения. На рис. 3 приведен пример деления 360-градусного сектора обзора на 8 полей зрения. Сектор обзора для каждого устройства формирования изображения будет больше, чем вид, который используется для создания круговой панорамы. Это обеспечивает 100-процентное покрытие для создания панорамы и достаточное количество визуаль-

ной информации для процессов бесшовного объединения изображений. На рис. 4 приведен реальный пример размещения камер для реализации решения, проиллюстрированного рисунком 3. Камера водителя и камера на башне танка предоставляют дополнительные возможности для всей системы ситуационной осведомленности, а видеопотоки с этих камер могут не обрабатываться системой визуализации. Эти камеры могут генерировать изображение более высокого разрешения, лишенное задержки, присущей видеосигналу, проходящему через систему визуализации. Обнаружение движения и отслеживание целей, реализуемое в процессе визуализации, может быть использовано для позиционирования камеры на башне — такое прицеливание по азимуту и наклону называют «поворотом по сигналу» (slew-to-cue). Для создания панорамного изображения используется склейка из нескольких перекрывающихся кадров. Поле зрения для каждого из кадров выстраивается в трехмерном пространстве. Для создания панорамы с каждым кадром должны быть произведены операции объединения и пространственной коррекции. Панорамное изображение, созданное из таких кадров, можно увидеть на рис. 5. Пример компонента системы для создания круговой панорамы, оптимизированый по размерам, весу и энергопотреблению — за-

наука и технологии

поддерживает два независимых операторских дисплея, для каждого из которых операторы могут изменять направление «взгляда» и применять увеличение в панорамных изображениях, используя сенсорные экраны или другие устройства ввода. IPS511 поддерживает до 16 аналоговых видеопотоков. 12 из них могут обрабатываться одновременно для создания круговой панорамы. Еще одна дополнительная возможность — регистрация движений.

Рис. 6. Защищенный процессор GE IPS511 для систем ситуационной осведомленности.

щищенный процессор IPS511 (рис. 6), разработанный в стенах GE Intelligent Platforms и использующийся преимущественно в системах ситуационной осведомленности. Эта подсистема представляет собой видеопроцессор, работающий от источника постоянного тока, который способен обрабатывать несколько синхронных источников аналогового видео и генерировать сигнал для двух синхронных видеовыходов. IPS511 может работать с самыми различными устройствами отображения — от обычного одиночного дисплея до панорамных панелей, построенных на основе нескольких видеоисточников, и символьных мониторов. Дополнительные конфигурации позволяют отображать изображение со всех видеоисточников в виде «виртуальной ленты». Подсистема

Для платформ с отсутствием строгих требований по размерам, весу и энергопотреблению (наземные станции и транспортные средства) GE предлагает систему ситуационной осведомленности IPS5100 (рис. 7), которая содержит программный фреймворк для конвертации видеосигналов, приходящих от камер, в формат, готовый для вывода на индивидуальные дисплеи экипажа или персонала наземной станции. Формат сигнала на выходе может быть настроен в соответствии с уникальными сценариями и задачами, решение которых необходимо пользователю.

На этапе предварительной обработки для улучшения контрастности цели и подавления помех используется набор математических алгоритмов. В результате такого улучшения происходит четкое выделение цели на фоне «шумов», что улучшает захват и сопровождение цели. Стандартные средства обработки используют функцию порогового контраста для отделения объекта от фона.

яркости, а пиксели фона — низкий. Плюсом статистической предварительной обработки является также то, что она улучшает отображение целей с положительным и отрицательным контрастом, а также целей, содержащих одновременно положительные и отрицательные контрасты относительно локального фона. Она также продолжает работать при смене полярностей контраста.

Статистическая предварительная обработка улучшает видимость целей за счет изменения положительных и отрицательных компонент яркости. Здесь яркости, которые статистически относятся к цели (но не к фону), оптимизируются. Эта функция выполняется посредством статистического измерения видеоизображения внутри и снаружи сектора обзора для различения яркостей цели и фона. Пиксели цели получают высокий уровень

На втором этапе (обнаружение и захват цели) соответствующий процессор анализирует выходной сигнал процессора предварительной обработки для идентификации объектов внутри выбранной области (или окна) видеоизображения, которое отвечает признакам цели, определенным пользователем. Обнаружение цели среди идентифицированных объектов может получить приоритеты с использованием нескольких различных признаков, включая

Эта система предлагает интуитивный пользовательский интерфейс — бесшовное натуральное изображение и неискаженная перспектива. IPS5100 имеет технический уровень готовности 6 (Technical Readiness Level, TRL) и может быть дополнена такими возможностями как целеуказание в режиме «поворот по сигналу», регистрация движений и видеоархивирование.

Извлечение данных

система ситуационной осведомленности IPS5100 предлагает интуитивный интерфейс — бесшовное натуральное изображение и неискаженная перспектива

Технология обнаружения и отслеживания целей Процесс обнаружения и отслеживания целей можно разделить на три основных этапа: предварительная обработка, захват цели и сопровождение цели.

наука и технологии

соответствующие механизмы для автоматического удержания цели в центре поля зрения камеры или на фиксированном расстоянии от центра (по желанию оператора). Выбор цели может быть сделан автоматически, без вмешательства пользователя, или оператор может самостоятельно выбрать цель, которую необходимо сопровождать.

Рис. 7. Система ситуационной осведомленности IPS5100 для платформ с отсутствием строгих требований по размерам, весу и энергопотреблению.

близость цели к оси сканирования или платформе, размеры цели. На третьем этапе (сопровождение цели) выбранный объект идентифицируется как «цель», а его поведение (скорость, позиция и траектория) измеряются и прогнозируются. Из объектов (потенциальных целей), обнаруженных на предыдущем этапе, автоматически или вручную выбирается приоритетная цель или одна из нескольких второстепенных целей. Одна цель (объявленная приоритетной) может быть использована для удаленного управления камерой с обратной связью. Информация о поведении цели передается на Рис. 8 Видеопроцессор AIM12 от General Electric

В этом процессе используются две функции — разделение объектов на «интересные и неинтересные» и временные-пространственные измерения «интересных» объектов. Различение основывается на определенных правилах, а также размерах, положении, позиции, скорости, ускорении и траектории, получаемых в ходе обработки. AIM12 от General Electric (рис. 8) представляет собой небольшой, полнофункциональный автоматический процессор с низким энергопотреблением, объединяющий возможности сопровождения и обработки изображения. Функциональность, связанная с обработкой изображения, является программной и допускает большое количество режимов сопровождения. AIM12 выпускается в отдельном конструктивном исполнении, а его режимы и функции могут контролироваться через интегрированные порты RS232/422.

Постобработка Постобработка обычно занимает больше времени, чем это допускается в ходе задач, выполняемых в режиме реального времени. Процессы на этом этапе могут содержать (но не ограничиваются) распознавание объектов, их идентификацию и разведку на основе изучения активностей. Эти процессы требуют больших объемов вычислений и задействуют доступ к большим базам знаний. Распознавание и идентификация объектов — две схожих задачи, допускающих схожее

и двоякое определение. Цель — определить классификацию, тип и (в благоприятном случае) специфический идентификатор объекта, обнаруженного в видеоизображении. Например, человек может быть идентифицирован не только как союзник или противник, а как определенная личность — по имени. Грузовик может быть идентифицирован по компании-производителю, а как конкретное транспортное средство — по его владельцу. Уровень и точность идентификации определяется суммой всех доступных для обработки данных. Иногда количество данных и сложность обработки (например, при обеспечении ситуационной осведомленности в режиме реального времени) становятся настолько избыточными, что ситуационная осведомленность не может быть реализована в реальном времени. Разведка на основе изучения активностей связывает идентифицированные цели с активностями и взаимосвязями, которые могут быть отслежены, для создания модели поведения и взаимосвязей для той или иной цели. Цель приобретает статус «известного субъекта» (known actor). Используя локацию и информацию о времени для известного субъекта, можно создать базу данных по активностям. Карта взаимосвязей может быть проработана установкой связей между субъектами или увязкой пространственных и временных координат между базами данных субъектов.

Заключение Системы ситуационной осведомленности не могут быть сведены к одному стандартному решению. Обычно они представлены в виде продуктовых линеек, которые могут быть модифицированы в соответствии с требованиями заказчика. Конкретные требования обычно связаны с оперативной средой (земля, воздух, вода), типом платформы (пилотируемая или

автономная), размером платформы, видом задач и требуемым функционалом. Пропускная способность каналов связи между источниками сигнала и терминалами операторов влияет на архитектуру систем СО. Требования к размерам, весу и энергопотреблению влияют на формат конкретного решения. В то время как конечный результат представления данных для различных систем может быть одним и тем же, электронные компоненты, программное обеспечение, устройства хранения данных и каналы связи могут значительно отличаться в зависимости от требований, описанных выше. Сжатие видеоизображения представляет собой инструмент,

человек может быть идентифицирован не только как союзник или противник, а как определенная личность — по имени. Грузовик по компании-производителю и как конкретное транспортное средство — по его владельцу. который увеличивает разрешение, одновременно увеличивая задержку в передаче данных. Системы, работающие в условиях ограниченной пропускной способности, зачастую не могут существовать без сжатия данных. Необходимо трезво оценивать ситуации, когда требуется обработка данных в режиме реального времени, для создания оптимальной системы. Данные могут обрабатываться и/или сохраняться на устройствах, интегрированных в платформу, с целью эффективного использования каналов связи. Система, допускающая использование «широких» каналов связи, может передавать большее количество необработанных потоковых данных, тем самым снижая вес и требования к энергопотреблению платформы.

наука и технологии

Количество электроники, носимой современным солдатом, непрерывно увеличивается

Роман Кривошапко

Беспроводная передача энергии Передача электроэнергии по воздуху — новая технология, которая сможет преобразить процесс зарядки аккумуляторов — обладает огромным потенциалом, способным полностью изменить ведение боевых действий уже в ближайшем будущем, облегчить тяжкое бремя солдата и упростить работу множества пилотируемых и автономных транспортных средств на земле, в небесах и на море.

е секрет, что американские военные чиновники спят и видят полностью «оцифрованного» бойца, окруженного тучами сенсоров и постоянно обменивающегося информацией с товарищами. Но такой подход требует как минимум вдвое больше электроэнергии, чем использует обычный пехотинец. Уже сегодня нелегкая транспортировка на себе, обслуживание многочисленных батарей, шнуров и коннекторов и манипуляции с ними вскоре может стать просто непосильной задачей — если только путевку в жизнь не получат долгожданные системы беспроводной передачи электричества (БПЭ). В ходе типовой 72-часовой боевой операции американский солдат-пехотинец переносит на себе около 70 элементов питания — 7 типов батарей и аккумуляторов, весящих более 9 кг. Такие цифры приводит глава отдела источников питания Исследовательской лаборатории Армии США Эд Шаффер (Ed Shaffer). В дополнение к немалой физической нагрузке солдат попадает в прямую зависимость от сложнейших каналов поставки этих источников, пользовательских ошибок, потерянного времени и сбоев в работе жизненно важных устройств. От современных военных источников питания зависят не только жизнь бойцов, но и работоспособность множества пилотируемых и автономных воздушных, наземных, морских и подводных мобильных комплексов — их возможности ограничиваются сроком работы батарей и тесно связаны с рутинной перезарядкой и/или заменой элементов питания. Целый ряд проблем и трудностей превращается в фундаментальную потребность переосмыслить, автоматизировать и привести в соответствие с требованиями завтрашнего дня современное энергоснабжение армии. Беспроводные технологии предлагают уникальную перспективу быстрой, безопасной, экономичной и автоматизированной зарядки практически любого мобильного военного

устройства или комплекса, работоспособность которого зависит от источников питания.

Первые решения и следующие шаги Первым применением беспроводной передачи электричества в Армии США, по-видимому, будет автоматическая зарядка батарей, интегрированных в наземные робототехнические комплексы (РК), уже давно использующиеся на поле боя. Упрощение и автоматизация процесса очевидны, но решающую роль в испытаниях технологии БПЭ сыграл другой фактор: для замены батарей РК солдатам при-

Экспериментальный электрический автобус Online Electric Vehicle (OLEV) разработки Корейского института современных технологий (KAIST) способен заряжаться во время движения по специальной выделенной полосе, под асфальтом которой находятся электромагнитные катушки, и уже проходит испытания. Такая система электропитания способна передавать на частоте 20 кГц около 100 кВт электроэнергии через 17-сантиметровый дорожный просвет.

В ходе типовой 72-часовой боевой операции американский солдат-пехотинец переносит на себе около семидесяти элементов питания — семь типов батарей и аккумуляторов, весящих в сумме более 9 кг наука и технологии

гибкая геометрия позволяет интегрировать системы беспровод ной передачи электричества в солдатские «разгрузки», шлемы, оружие, камеры, датчики и другие приборы ходится покидать убежище или отсек бронированной машины, тем самым подвергая себя опасности. Первые прототипы устройств для дистанционной подзарядки роботов — в данном случае речь идет о QinetiQ Talon — пройдут испытания в этом году на территории Афганистана. В рамках эксперимента несколько бронемашин будут оборудованы специальными док-станциями. Но лиха беда начало: испытания устройств подобного рода заставят военных чиновников сделать следующий шаг и присмотреться к другим высокоэффективным и высокомощным методам и системам. Например, БПЭ в случае использования с интеллектуальным контроллером электропитания может более чем в два раза уменьшить вес используемых солдатом батарей и количество переносимых им источников питания, а также снизить требования к электропитанию для автономных аппаратов. Снижение зависимости от батарей и аккумуляторов уменьшает риски, связанные с работоспособностью военных гаджетов, Работы по приданию солдатской форме необычных электрических свойств ведутся давно. Так, в 2011 г. компания BAE Systems представила Body Wearable Antennas (BWA) — носимые антенны, вшитые в снаряжение и одежду пехотинца

«Вечный» БПЛА Еще в 2012 г. специалисты исследовательского центра NIMBUS (США) продемонстрировали квадрокоптер, удаленно питаемый устройством, действующим по принципу магнитного резонанса. Ученые добились КПД порядка 35% при передаваемой мощности 5,5 Вт, однако технология является масштабируемой и не ограничивается такими результатами.

и позволит солдатам пользоваться единым источником питания, что, в свою очередь, исключает потенциальные ошибки в действиях, неизбежные в стрессовых ситуациях.

Основы высокорезонансной БПЭ Высокорезонансная беспроводная передача электричества возможна в случае использования двух электромагнитных резонаторов с высоким показателем добротности (добротность Q — одна из ключевых характеристик любой колебательной системы, которая может определяться как отношение частоты резонанса к величине собственных потерь), которые настраиваются на одну и ту же частоту и находятся на расстоянии, допускающем взаимодействие их магнитных полей. Источники питания и принимающие устройства включают в себя специально разработанные магнитные резонаторы, которые могут

эффективно передавать энергию на средние расстояния через ближнее магнитное поле. Такие запатентованные источники и устройства «захвата», а также электронные системы, управляющие ими, поддерживают приемлемый КПД передачи электричества на расстояния, в несколько раз превышающие размеры самих источников/устройств. Технология высокорезонансной БПЭ имеет огромное преимущество в сравнении с использованием обычной магнитной индукции, эффективное применение которой для передачи электричества возможно только при сверхблизком расположении источника и принимающего устройства — счет идет на миллиметры. При передаче энергии через ближнее магнитное поле она может проникать сквозь препятствия или огибать их, и полностью безопасна для человека. Масштабируемые конструкции могут быть основой для устройств, работающих в диапазоне от милливатт до киловатт, а гибкая геометрия позволяет интегрировать системы БПЭ в солдатские «разгрузки», шлемы, оружие, камеры, датчики и другие приборы. Эффективность систем беспроводной передачи электричества ограничивается относительными размерами, ориентацией, взаимным расположением и расстоянием между резонаторами источника и приемника, а также рабочей частотой и эффективностью управляющей электроники. Например, в случае с беспроводной зарядкой электромобилей КПД БПЭ может превышает 90% при расстоянии между резонаторами от 20 см и выше.

На пути к «беспроводному солдату» Беспроводная передача электричества — отработанная на сегодня технология, которая

наука и технологии

Инженеры компании WiTricity недавно продемонстрировали устройства мощностью в несколько сотен ватт для передачи энергии под водой уже может быть интегрирована в целый ряд современных военных решений. Но для достижения своего максимального потенциала и соответствия требованиям стандартов завтрашнего дня БПЭ еще предстоит развиваться. Новые компоненты, системы и устройства должны проектироваться и разрабатываться с учетом размещения соответствующих модулей — без этого невозможна оптимизация формы, компоновки и функционала. Без такого подхода малореально и создание эффективных, безопасных и точных систем. За последний год было предложено огромное количество потенциальных применение БПЭ в оборонной промышленности. Среди них: • беспроводная передача электричества от жилета/куртки к шлему пехотинца для питания нашлемной электроники и предотвращения запотевания оптики; • размещение соответствующих модулей

Прототип системы передачи энергии от батарей, закрепленных на «разгрузке» солдата, к шлему для питания тактического фонаря и прочей электроники

в солдатской экипировке для подзарядки носимых и мобильных гаджетов; •Б ПЭ-модули, встроенные в автомобильные сиденья, для перезарядки аккумуляторов в солдатской экипировке; • с пециальные вешалки в казармах для зарядки батарей, интегрированных в солдатскую экипировку; •п ростые, «умные» контроллеры для БПЭ-модулей; •м обильные и стационарные контейнеры для одновременной беспроводной подзарядки нескольких устройств; •б еспроводные зарядные устройства «автомобиль — БПЛА»; •б еспроводные зарядные устройства «автомобиль — наземный робот»; •б еспроводные зарядные устройства «корабль — автономный подводный аппарат».

Новые успехи и актуальные исследования В дополнение к защищенным системам, позволяющим дистанционно заряжать роботы Talon от генераторов и источников энергии, размещенных на борту бронемашин, разрабатываются прототипы устройств, демонстрирующих передачу энергии от батарей, размещенных в жилете/куртке пехотинца, к аккумуляторам, находящимся в солдатском шлеме и используемым для питания нашлемной электроники — приборы ночного видения, устройства радиосвязи и т. д. Этот подход снижает размеры и вес батарей, размещаемых на шлеме, и избавляет от необходимости подключать нашлемную электронику к источникам питания с помощью шнуров и кабелей. Уже прошли успешные демонстрационные испытания и устройства для БПЭ от источников питания, интегрированных в экипировку, к мобильным устройствам, размещаемых в карманах солдатских «разгрузок» — кстати, такие системы разрабатываются по заказу

знаменитого американского Агентства передовых оборонных исследований (DARPA). Новый проект, который осуществляется при финансовой поддержке Армии США, будет изучать возможность беспроводной подзарядки носимых аккумуляторов при размещении пехотинцев внутри бронемашины, оборудованной специальными БПЭ-модулями. Инженеры компании WiTricity недавно продемонстрировали устройства мощностью в несколько сотен ватт для передачи энергии под водой. В будущем соответствующие параметры поводных БПЭ-cистем могут вырасти до нескольких киловатт, причем специалисты обещают преодолеть имеющееся ограничение, связанное с необходимостью точного взаимного ориентирования приемо-передающих модулей. В будущем, считают инженеры компании, подводные автономные аппараты

смогут автоматически подзаряжаться просто приблизившись к кораблю или другому плавсредству с размещенной на нем БПЭ-установкой, что избавит персонал от необходимости механического подключения зарядного кабеля. В ближайшие годы количество проектов, связанных с технологиями беспроводной передачи электричества, будет только расти — эффективность и удобство таких методов очевидна. Немаловажен и тот факт, что технологии в области батарей и аккумуляторов практически прекратили развитие, а значит, нужно искать иные способы питания все возрастающего количества электроники, носимой пехотинцем, призванной значительно увеличить боевую эффективность солдат завтрашнего дня.

наука и технологии

92 Солдат будущего

ОБЗОРЫ

122

140

176

Современные миниатюрные БПЛА

РАСТУЩИЕ Требования К UGV И развитиЕ HPEC

Искусст венный пехотинец

роботы в городе

106 130

НАЗЕМНЫЕ РОБОТЫ ИДУТ В НАРЯД

Каталог: наземные роботизированные машины

146

Скелет с мотором

164

146

147

Каталог: наземные роботизированные машины В данном каталоге собраны образцы современных наземных роботизированных машин различного назначения и размеров — от крошечного забрасываемого рукой «робоглаза» до многотонных воруженных бронемашин огневой поддержки. Большинство из представленных изделий являются серийными, предлагаются на рынке и состоят на вооружении многих стран мира.

2014

Год разработки

Длина, мм

Вооружение

Назначение

Ширина, мм

Автономность или запас хода

Малые (до 2 кг) 2011

Дальность управления: 200 м

Двигатель (тип, мощность)

Максимальная скорость, км/ч

Год разработки

Полезная нагрузка: всесуточная камера, микрофон, видимая и ИК-подсветка

1 кг

0,58 кг

206 мм

84 мм

175 мм

н/д

Электрический, н/д

Ручной заброс

2 км/ч

н/д

NERVA-S Nexter Robotics (Франция)

Полезная нагрузка: всесуточная камера, видимая и ИК-подсветка

нет

Дальность управления: до 180 м Автономные функции: н/д

н/д

Полезная нагрузка: ИК-камера с подсветкой

Recon Scout IR ReconRobotics (США)

Год разработки

2009

Год разработки

Разведывательный

2 кг

0,56 кг

310 мм

142 мм

200 мм

194 мм

Электрический, н/д

15 км/ч Дальность управления: 200–500 м

Год разработки Разведывательный

н/д

2013

2005

Разведывательный

нет

Автономные функции: н/д

Автономные функции: н/д Масса, кг

EyeBall, Marshall Land Systems (Великобритания)

Beetle MacroUSA (США)

нет 4ч

0,5 км/ч Дальность управления: 30–300 м Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: всесуточная ч/б камера, видимая и ИК-подсветка

нет 1ч

обзоры

148

149

Recon Scout Throwbot LE ReconRobotics (США) 201Х

Recon Scout XL ReconRobotics (США)

Год разработки

2013

Разведывательный

0,49 кг

0,64 кг

142 мм

300 мм

194 мм

21,6 мм

Электрический, н/д

0,5 км/ч нет

Дальность управления: 30–300 м Автономные функции: н/д

1ч

Полезная нагрузка: ч/б камера

1 км/ч Дальность управления: 30–300 м

нет

Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: всесуточная камера, видимая и ИК-подсветка, микрофон

1ч

RiSE V2 Boston Dynamics (США)

Recon Scout UVI ReconRobotics (США) 201Х

Год разработки

2006

Автономные функции: н/д

Полезная нагрузка: всесуточная камера, видимая и ИК-подсветка, навесное оборудование

2010

Год разработки

0,55 кг

2 кг

2,4 кг

Робот-сапер, универсальная платформа 13,2 кг

142 мм

250 мм

254 мм

708 мм

194 мм

н/д

229 мм

437 мм

Электрический, н/д

1 км/ч Дальность управления: н/д

нет

Автономные функции: движение по вертикальной поверхности

н/д

Полезная нагрузка: н/д

Throwbot XT ReconRobotics (США) Год разработки

5,5 км/ч Дальность управления: 200 м

нет

Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: 4 камеры, дополнительные модули

6ч

510 PackBot iRobot (США) 2012

Год разработки

10 км/ч Дальность управления: 1000 м

нет

Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: встроенная камера, дополнительные модули, манипуляторы и пр.

1,5 ч

710 Kobra iRobot (США) 2011

Год разработки

н/д

Год разработки

Разведчик-амфибия

Разведывательный

Робот-сапер, универсальная платформа

1,8 кг

0,54 кг

10,9 кг

166 кг

241 мм

209 мм

889 мм

914 мм

190 мм

193 мм

521 мм

541 мм

Электрический, н/д

н/д Автономные функции: н/д

Год разработки

Экспериментальный

Stingray MacroUSA (США) н/д

2012

Разведывательный, универсальная платформа

1ч

Полезная нагрузка: ч/б камера

Год разработки

310 SUGV iRobot (США)

Инспекция дна транспортных ср-в

нет

Дальность управления: 30–300 м

Средние (2–200 кг) 110 FirstLook iRobot (США)

0,5 км/ч

Дальность управления: 150–200 м

Год разработки

нет 2ч

0,7 км/ч Дальность управления: 30–300 м Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: всесуточная камера, видимая и ИК-подсветка, микрофон

Дальность управления: н/д

9,3 км/ч

нет

Автономные функции: автовозврат при потере связи, автопереворот при падении

нет

1ч

Полезная нагрузка: встроенная камера, дополнительные модули, манипуляторы и пр.

4 ч / 16 км

Робот-сапер, универсальная платформа

13 км/ч Дальность управления: 800 м Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: встроенные камеры, дополнительные модули, манипуляторы и пр.

нет 10 ч

обзоры

150

151

ANDROS F6, Northrop Grumman Remotec UK (Великобритания) 1996

ANDROS HD-1, Northrop Grumman Remotec UK (Великобритания)

Год разработки

н/д

Год разработки

220 кг

118 кг

н/д

Инспекция подводной части портов и кораблей н/д

1320 мм

1209 мм

1800 мм

н/д

445 мм

660 мм

н/д

Электрический, н/д

н/д, гидравлический привод механизмов

Электрический, н/д

4ч

Andros Titus, Northrop Grumman Remotec UK (Великобритания) 2012

н/д

Медицинский (эвакуация раненых с поля боя), прототип

нет

Полезная нагрузка: 3–5 камер, манипуляторы, дополнительные модули

Год разработки

Универсальная платформа

4,8 км/ч Автономные функции: н/д

2006

Год разработки

C-TALON QinetiQ North America (США)

Универсальная платформа

Электрический, н/д

Дальность управления: 1000 м

BEAR Vecna Technologies (США)

8,4 км/ч Дальность управления: 1000 м

нет

Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: 3–4 камеры, микрофон, подсветка, манипуляторы, дополнительные модули

6ч

Armadillo V3.5 MacroUSA (США)

Год разработки

Дальность управления: н/д Автономные функции: в разработке Полезная нагрузка: всесуточные камеры, микрофон, манипуляторы (грузоподъемность 227 кг)

н/д

Дальность управления: 3000 м (оптоволокно)

н/д

нет

Автономные функции: н/д

нет

н/д

CAMELEON CBRN ECA Robotics (Франция) н/д

Полезная нагрузка: телекамеры, всплывающая камера для осмотра днища судна, сонар, гидрофон, навигационное оборудование, различные датчики

Внешнее питание

CAMELEON LAB ECA Robotics (Франция)

Универсальная платформа

Год разработки Разведывательный, универсальная платформа

61 кг

3,3 кг

27 кг

25 кг

730 мм

295 мм

670 мм

410 мм

270 мм

520 мм

500 мм

Электрический, н/д

н/д

Год разработки

н/д

Год разработки

РХБЗ-разведка, универсальная платформа

Универсальная платформа

Дальность управления: 700 м

12 км/ч

Дальность управления: 250 м

3 км/ч

Дальность управления: 400 м

6 км/ч

Дальность управления: 300 м

10 км/ч

Автономные функции: н/д

нет

Автономные функции: н/д

нет

Автономные функции: н/д

нет

Автономные функции: н/д

нет

Полезная нагрузка: всесуточная камера с видимой и ИК-подсветкой, др. камеры, манипуляторы, дополнительные модули

3ч

Armadillo V4.0 Macro USA (США)

Полезная нагрузка: 5 всесуточных камер с подсветкой, микрофон, доп. модули с креплением на планки Пикатинни

3,5 ч

Atlas Boston Dynamics (США) 2008

Год разработки

Полезная нагрузка: камера 360°, др. камеры, химические, бактериологические, радиационные датчики и др.

4ч

COBRA MK2 ECA Robotics (Франция) 2013

Год разработки

н/д

Полезная нагрузка: телекамера с подсветкой, модули с манипуляторами, анализирующими сенсорами, распылителями слезоточивого газа и др.

2,5 ч

Cyclops Mk4D ABP (Великобритания) Год разработки

н/д

Год разработки

Разведывательный, универсальная платформа

Универсальная платформа

Разведывательный, универсальная платформа

3,7 кг

150 кг

5 кг

Разведывательный, робот-сапер, универсальная платформа 30 кг

320 мм

1880 мм

364 мм

870 мм

265 мм

760 мм

392 мм

535 мм

Электрический, н/д

н/д

Электрический, н/д

Дальность управления: 250 м

3 км/ч

н/д

Дальность управления: 250 м

5 км/ч

Дальность управления: 1000 м

6 км/ч

Автономные функции: н/д

нет

Автономные функции: н/д

нет

Автономные функции: н/д

нет

Полезная нагрузка: 4 всесуточные камеры, видимая и ИК-подсветка, микрофон, ультразвуковой дальномер, доп. модули

3,5 ч

Дальность управления: — Автономные функции: да, программируются Полезная нагрузка: модульная: манипуляторы и пр.

внешнее питание

Полезная нагрузка: всесуточные камеры, микрофон, динамик, модули борьбы с СВУ, датчики РХБЗ и др.

2,5 ч

Полезная нагрузка: телекамера (26х зум), вспомогательные камеры, микрофон, доп. модули – манипулятор и пр.

6ч

обзоры

152

153

Daksh, Defence Research and Development Organisation (Индия) 2009

Дальность управления: 500 м Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: телекамеры, манипулятор, глушитель радиосигнала, дополнительные модули

Defender Allen-Vanguard (США)

Год разработки

н/д

350 кг

275 кг

2,3 кг

52 кг

н/д

1520 мм

280 мм

914 мм

н/д

725 мм

250 мм

685 мм

Электрический, н/д

н/д

Дальность управления: 1000 м

3,25 км/ч

нет

Автономные функции: н/д

нет

Полезная нагрузка: 6 камер (включая камеру кругового обзора), сменные насадки на манипулятор, опционально — метеосенсор, датчики РХБЗ

н/д

Год разработки

2011

Полезная нагрузка: до 57 кг различных модулей

Полезная нагрузка: 5 камер, микрофон, до 3 кг дополнительных модулей или взрывчатки

3ч

G2Bot MESA Robotics (США)

Полезная нагрузка: различные модули стандарта JAUS

н/д

GroundBot Rotundus (Швеция) н/д

Год разработки Разведывательный, универсальная платформа

нет

Автономные функции: н/д

Год разработки

2011

Год разработки

Универсальная платформа

Разведывательный, амфибийный

11,3 кг

25 кг

915 мм

394 мм

520 мм

600 мм

435 мм

350 мм

343 мм

800 мм

Электрический, н/д

нет 3ч

6,4 км/ч Дальность управления: 650 м

нет

Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: передняя и задняя всесуточные камеры, микрофон, манипулятор и другие модули

3ч

EOD4.5 Macro USA (США) Год разработки

Дальность управления: 500 м

6,4 км/ч

Автономные функции: н/д

нет

Полезная нагрузка: цветная всесуточная камера с ИК-подсветкой, модули — доп. камера, манипулятор и др.

2ч

Год разработки

10 км/ч Дальность управления: н/д

нет

Автономные функции: автономное следование по маршруту

8–16 ч

Полезная нагрузка: две камеры с круговым обзором

HRP-2 SCHAFT (Япония), Google

Guardian ABP (Великобритания) 2008

2009

Год разработки

2013

Год разработки

Универсальная платформа

Разведывательный, робот-сапер

Робот-сапер, универсальная платформа

18 кг

6,9 кг

63 кг

97 кг

762 мм

571 мм

758 мм

1463 мм

533 мм

299 мм

417 мм

1310 мм

Электрический, н/д

Электрический с гидравл. приводом исполнительных механизмов

н/д

Автономные функции: н/д

нет

Автономные функции: н/д

40 км/ч Дальность управления: н/д

5 кг

Element MESA Robotics (США)

Дальность управления: н/д

12 км/ч Дальность управления: 300 м

52 кг

н/д

Год разработки Универсальная платформа

Робот-сапер

Полезная нагрузка: набор камер, манипулятор, др. модули

2010

Разведывательный

Dragon Runner 10 QinetiQ North America (США)

Автономные функции: н/д

Год разработки

Робот-сапер

Digital Vanguard Allen-Vanguard (США)

Дальность управления: н/д

н/д

Год разработки

Робот-сапер

н/д

2006

ForeRunner RE2 (США)

EyeDrive ODF Optronics (Израиль)

нелетальное (опционально) 10 ч

5 км/ч Дальность управления: 500 м Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: 4 всесуточные камеры, ИК-подсветка, микрофон, манипулятор

нет н/д

Дальность управления: 1000 м

4,5 км/ч

Автономные функции: н/д

нет

Полезная нагрузка: набор всесуточных камер с видимой и ИК-подсветками, манипулятор, другие модули и сенсоры

н/д

Универсальная платформа, прототип

2 км/ч Дальность управления: — Автономные функции: определяются программно Полезная нагрузка: камеры, универсальные манипуляторы

нет внешнее питание

обзоры

154

155

KAPLAN UGV Aselsan (Турция)

MAARS QinetiQ North America (США) н/д

Год разработки

2008

12 кг

12,5 кг

н/д

940 мм

650 мм

559 мм

н/д

635 мм

450 мм

406 мм

Электрический, н/д

11 км/ч Нелетальное, травматическое, 4х 40-мм гранатометы; 7,62-мм пулемет, 450 патронов 3–12 ч

Дальность управления: 1000 м Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: модульное вооружение, камеры, тепловизор, сенсоры и др.

Mini Crusher NREC (США)

MATILDA Block II MESA Robotics (США)

Дальность управления: 700 м

Год разработки

Полезная нагрузка: комплект камер, микрофон, динамик, до 56 кг различных модулей

нет

Полезная нагрузка: круговой обзор, фронтальная HD-камера, модульная нагрузка

2ч

Sabretooth QinetiQ North America (США) 2011

н/д

Год разработки

3,2 км/ч Дальность управления: 700 м

нет

Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: всесуточные камеры с подсветкой, различные модули

6ч

SandFlea Boston Dynamics (США)

Год разработки

2012

Год разработки

Инспекция корпуса корабля

Прыгающий разведывательный

27,6 кг

56,7 кг

5,9 кг

5 кг

762 мм

254 мм

330 мм

533 мм

508 мм

177 мм

457 мм

Электрический, н/д

6х электрические, н/д

Электрический, н/д

3,2 км/ч

24 км/ч

Дальность управления: н/д

н/д

5,4 км/ч

нет

Автономные функции: автономный и полуавтономный режимы работы

нет

н/д

Полезная нагрузка: ферромагнит, камера, опционально — сонар

внешнее питание

TROOPER, Thales Land & Joint Systems Division (Франция)

Дальность управления: н/д Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: до 45 кг

NERVA-LG Nexter Robotics (Франция)

Год разработки

2012

SCORP Novatiq (Швейцария)

Год разработки

нет

Дальность управления: н/д Автономные функции: н/д

2 ч, 25 прыжков

Полезная нагрузка: камера

Scorpion Macro USA (США) 2012

Год разработки

н/д

Год разработки

Универсальная платформа

Разведывательный, универсальная платформа

Разведывательный

Разведывательный, универсальная платформа

10 кг

4,5 кг

3,5 кг

12 кг

520 мм

350 мм

340 мм

н/д

410 мм

310 мм

270 мм

н/д

Электрический, н/д

4 км/ч Дальность управления: 300 м

15 км/ч

Автономные функции: следование по маршруту, автовозвращение, режим «ведомый»

Универсальная платформа

10 ч

2010

Дальность управления: 1000 м

Универсальная платформа

нет

Автономные функции: н/д

Год разработки

105 кг

4ч

2006

н/д

Разведывательный

7,62-мм пулемет (опционально)

Полезная нагрузка: набор камер, микрофон, динамик, модули — разведывательный, саперный, РЭБ

Год разработки Разведывательный, универсальная платформа

11 км/ч Автономные функции: н/д

н/д

Год разработки

RHex Boston Dynamics (США)

Огневая поддержка, универсальная платформа 158 кг

Универсальная платформа

Дальность управления: 500 м

NERVA-HD Nexter Robotics (Франция)

Автономные функции: заявлены

нет

Полезная нагрузка: камера кругового обзора, различные разведывательные модули

2ч

15 км/ч Дальность управления: 1000 м Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: 4 камеры, микрофон, различные модули разведки, РХБЗ, борьбы с СВУ

нет 2ч

Дальность управления: 500 м Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: камеры, модули с манипуляторами, сенсорами и др.

8 км/ч

Дальность управления: н/д

н/д

нет

Автономные функции: автономное следование по маршруту (5D Robotics, Inc.)

нет

6ч

Полезная нагрузка: всесуточная камера с видимой и ИК-подсветками, микрофон, разл. модули до 9 кг

н/д

обзоры

156

157

Scorpion MESA Robotics (США)

TALON CBRNE QinetiQ North America (США) н/д

Год разработки

н/д

158 кг

3 кг

11,4 кг

812 мм

864 мм

300 мм

460 мм

457 мм

572 мм

260 мм

460 мм

Электрический, н/д

1,8 км/ч

н/д

8,3 км/ч Дальность управления: 800 м

нет

Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: камера с 26х зумом, 3 ИК-камеры, датчики РХБЗ

4,5 ч

TALON SWAT QinetiQ North America (США)

Год разработки

н/д

Полезная нагрузка: камера с 26х зумом, 3 ИК-камеры, манипулятор, различные модули

Полезная нагрузка: набор сменных модулей

3ч

«Варан», ОАО «Ковровский механический завод» (Россия) 200Х

Год разработки

Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: вооружение, разл. модули

«ВЕЗДЕХОД-ТМ3», ОАО «Ковровский механический завод» (Россия)

Год разработки

н/д

Год разработки Разведывательный, робот-сапер

52 кг

190 кг

35 кг

864 мм

1200 мм

610 мм

572 мм

700 мм

510 мм

Электрический, н/д

8,3 км/ч Дальность управления: 800 м

опционально — огнестрельное и травматическое оружие

Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: камера с 26х зумом, 3 ИК-камеры, тепловизор, микрофон, динамик

4,5 ч

TRP2 COMBAT Oto Melara (Италия)

Год разработки

1,8 км/ч Дальность управления: 1000 м

нет

Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: камеры, манипуляторы, разл. сменные модули

4ч

«ВЕЗДЕХОД-ТМ5», ОАО «Ковровский механический завод» (Россия) 2013

Год разработки

200Х

2,5 км/ч Дальность управления: 600 м

нет

Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: камеры, манипуляторы, различные сменные модули

1,25 ч

«Металлист», ОАО «Ковровский механический завод» (Россия)

Год разработки

200Х

Год разработки

Робот-сапер, универсальная платформа

Огневая поддержка

Робот-сапер

Огневая поддержка

н/д

100 кг

50 кг

800 мм

1150 мм

700 мм

400 мм

600 мм

550 мм

650 мм

Электрический, н/д

4 км/ч

Автономные функции: н/д

Полезная нагрузка: 6 всесуточных камер с подсветкой

опционально — 9-мм пистолет-пулемет, гранатомет н/д

Дальность управления: н/д

Разведывательный, робот-сапер

Telemax Cobham (Великобритания)

Дальность управления: н/д

нет

Автономные функции: н/д

Универсальная платформа

4,5 ч

н/д

Дальность управления: н/д

Универсальная платформа, огневая поддержка

нет

Автономные функции: н/д

Год разработки

18 кг

8,3 км/ч Дальность управления: 800 м

2007

Разведывательный, огневая поддержка

TALON Military QinetiQ North America (США) н/д

Год разработки Разведывательный

н/д

Полезная нагрузка: 27 кг

н/д

Год разработки Разведывательный

нет

Автономные функции: н/д

VIPeR Elbit Systems (Израиль)

Универсальная платформа

16 км/ч Дальность управления: н/д

TRP3 NEC Oto Melara (Италия)

нет 2–4 ч

15 км/ч Дальность управления: н/д Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: набор камер, сменное вооружение

5,56-мм пулемет FN MINIMI, 40-мм гранатомет 4ч

3,6 км/ч Дальность управления: 600 м Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: камеры, манипуляторы, различные сменные модули

нет 2ч

Дальность управления: 500 м (кабель) Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: комплект камер, вооружение, транспортные контейнеры

7 км/ч устанавливаются винтовка ВСК-94, пистолет Ярыгина, гранаты РГ-60ТБ, РДГ-М РГ-60з, РГР, «Заря-2» св. 1 ч

обзоры

158

159

CUTLASS, Northrop Grumman Remotec UK (Великобритания)

Gladiator NREC (США) 200Х

Год разработки Огневая поддержка 1130 кг 780 мм 500 мм Турбодизель, 32 л. с. 17 км/ч

Тяжелые (свыше 200 кг)

Дальность управления: 1800 м

Acer MESA Robotics (США)

GUARDIUM MK I G-Nius (Израиль)

Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: камеры, ультразвуковой датчик, разл. модули

AVANTGUARD MK I G-Nius (Израиль) 2006

Год разработки

н/д

Разведывательный, огневая поддержка

2040 кг

1746 кг

2108 мм

н/д

1574 мм

н/д

Турбодизель, 62 л. с. 10 км/ч

Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: противопульная броня, всесуточная камера, навесное инженерное и саперное оборудование

Дальность управления: н/д Автономные функции: автономное передвижение Полезная нагрузка: камеры, аппаратура управления, бронирование корпуса

Турбодизель, 100 л. с. Дальность управления: н/д

20 км/ч

нет

Автономные функции: полуавтоматические режимы принятия решений

опционально

н/д

Полезная нагрузка: 1088 кг: модули с камерами, радаром, вооружением, ср-вами РЭБ и др.

н/д

Black Knight BAE Systems (Великобритания) 2006

Год разработки

Транспортный, робот-сапер

Дальность управления: св. 500 м

CaMEL Northrop Grumman (США)

Год разработки

пулемет M240 или M249, гранатомет, дымовые гранаты

н/д

24 ч

200Х

2013

Год разработки

Электрический, н/д

Робот-сапер, универсальная платформа

11 км/ч

420 кг

нет

1300 мм

3ч

Разведывательный, огневая поддержка 1400 кг 2950 мм 1800 мм Внутреннего сгорания, н/д

700

50 км/ч Дальность управления: н/д

Дальность управления: 1000 м

огнестрельное и травматическое оружие

Автономные функции: автономное патрулирование

Автономные функции: программирование действий Полезная нагрузка: 7 камер, микрофон, манипулятор, разл. модули

Полезная нагрузка: камеры, сенсоры, вооружение, модули РЭБ и разведки, огнетушители и др.

GUARDIUM MK II G-Nius (Израиль)

Guardium MK III G-Nius (Израиль)

Год разработки

н/д

Год разработки

24 ч

201Х

Год разработки

Огневая поддержка

Транспортный, универсальная платформа

Разведывательный, огневая поддержка

Разведывательный, огневая поддержка, грузовой

12000 кг

н/д

1200 кг

3000 кг

5000 мм

1828 мм

3420 мм

5000 мм

2400 мм

812 мм

1800 мм

2000 мм

Дизель, 300 л. с.

Гибридный: дизель, 6 электродвигателей

Внутреннего сгорания, н/д

77 км/ч

8 км/ч

30-мм пушка, 7,62-мм пулемет

опционально — пулеметы, гранатометы, 30-мм пушка

н/д

Дальность управления: н/д Автономные функции: следование за ведущим Полезная нагрузка: 340 кг груза, вооружение

20 ч

Дальность управления: н/д Автономные функции: автономное принятие решений Полезная нагрузка: камеры, сенсоры, вооружение, модули РЭБ и разведки, микрофон, динамики и др.

50 км/ч огнестрельное и травматическое оружие 6ч

Дальность управления: н/д Автономные функции: автономное патрулирование, поиск и распознавание угроз Полезная нагрузка: камеры, сенсоры, вооружение, модули РЭБ и разведки

120 км/ч дистанционно управляемый боевой модуль н/д

обзоры

160

161

Minotaur QinetiQ North America (США)

LS3 Boston Dynamics (США)

2012

Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: навесной комплект управления Robotic Applique Kit, минный трал

Внутреннего сгорания, гидропривод исполнительных механизмов

Грузовой

11 км/ч

н/д

нет

н/д

3ч

н/д Дальность управления: н/д

2360 кг

9724 кг

49 кг

2971 мм

3800 мм

900 мм

1199 мм

2180 мм

590 мм

Внутреннего сгорания, 42 л. с.

Турбодизель, 250 л. с.

Электрический, н/д

Дальность управления: 1500 м

12 км/ч

нет

Автономные функции: возвращение в исходную точку при потере связи

нет

св. 24 ч

Полезная нагрузка: 2200 л воды, 500 л пены, водомет

8ч

Год разработки

2011

Год разработки

н/д

3005 мм

2790 мм

3700 мм

1530 мм

1520 мм

1500 мм

Турбодизель, 175 или 241 л. с.

Внутреннего сгорания, н/д

Дизель, 24 л. с.

MVD-XLPD DOK-ING (Хорватия)

Полезная нагрузка: минный трал, частичное противоосколочное бронирование

Raider II QinetiQ North America (США)

н/д

MV-10 DOK-ING (Хорватия)

Автономные функции: н/д

1,5 ч

5310 кг

н/д

Дальность управления: 2000 м

Полезная нагрузка: 20 кг разл. модулей: камеры, тепловизоры, сенсоры РХБЗ, радар

Грузовой

Полезная нагрузка: 180 кг груза

Дальность управления: 900 м

5 км/ч

Дальность управления: 1000 м

56 км/ч

Автономные функции: н/д

нет

Автономные функции: следование по маршруту, возвращение в исх. точку, режим ведомого, авто определение и объезд препятствий

нет

Полезная нагрузка: 4 дневные/ИК-камеры, тепловизор, модули камеры с 26х зумом, микрофоном, минный трал

72 ч

RS1-E2 „Eagle Eye” Howe & Howe Technologies (США) 2003

нет

Автономные функции: н/д

Робот-сапер

нет

Год разработки

30 км/ч Дальность управления: н/д

Робот-сапер

Полезная нагрузка: минный трал, частичное противоосколочное бронирование

2005

н/д

Год разработки

Автономные функции: н/д

Автономные функции: следование по маршруту, следование за лидером

Год разработки Разведывательный

5 км/ч Дальность управления: 2000 м

200Х

Робот-пожарный

Raider I Engineer QinetiQ North America (США) 199Х

Год разработки

Робот-сапер

MV-4 DOK-ING (Хорватия)

2012

2006

Год разработки

13,5 км/ч Дальность управления: св. 800 м

QUESTAR, Marshall Land Systems (Великобритания)

MVF-5 DOK-ING (Хорватия)

н/д

Год разработки

480 км

Полезная нагрузка: 790 кг (личный состав, груз)

RS1-G2 „Guardian” Howe & Howe Technologies (США) н/д

Год разработки

Робот-сапер

Робот-сапер, инженерный

Разведывательный, универсальная платформа

Робот-сапер

15500 кг

4150 кг

635 кг

4606 мм

2600 мм

1800 мм

2240

1380 мм

890 мм

Турбодизель, 776 л. с.

Дизель, 88 л. с.

Внутреннего сгорания, н/д

10 км/ч

5 км/ч

нет до 20 ч

Дальность управления: н/д Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: отвал, частичное бронирование

нет 18 ч

н/д Дальность управления: н/д Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: комплект камер с оптическим зумом на поворотной-наклонной платформе

нет н/д

н/д Дальность управления: н/д Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: набор камер, манипулятор с гидравлическим приводом и 6 степенями свободы

нет н/д

обзоры

162

163

SMSS Block 1 Lockheed Martin (США)

Spartacus QinetiQ North America (США) 2011

Дальность управления: без ограничений

Год разработки Робот-сапер, универсальная платформа

1955 кг

5675 кг

270 кг

350 кг

3300 мм

н/д

1200 мм

1350 мм

1800 мм

н/д

670 мм

630 мм

Турбодизель, 80 л. с.

Внутреннего сгорания, н/д

Электрический, н/д

200 км

Дальность управления: 800 м

8,4 км/ч

Автономные функции: н/д

нет

Полезная нагрузка: комплект Robotic Appliquе Kit, 6 дневных, 1 всесуточная камеры, микрофон, динамик, модули — отвал, ковш и др.

н/д

tEODor Cobham (Великобритания) 2000

Грузовой

15 км/ч

250 кг

нет

1450 мм

70 ч

Автономные функции: следование за лидером, возвращение в исходную точку

4ч

2013

Робот-сапер

Разведывательный, огневая поддержка

375 кг

1020 кг

1300 мм

3300 мм

685 мм

1800 мм

Электрический, н/д

Внутреннего сгорания, 30 л. с.

нет

Полезная нагрузка: комплект камер, манипулятор, средства уничтожения СВУ

н/д

Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: комплект камер, 100 кг различных модулей — манипулятор, сенсоры РХБЗ

Опционально

Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: набор камер (до 10) с подсветкой, сменные манипуляторы и пр.

3ч

Год разработки

Автономные функции: н/д

Дальность управления: н/д

5 км/ч Дальность управления: 1000 м

МРК-002-БГ-57, ОАО «Ижевский радиозавод» (Россия)

РБТК ЦНИИ РТК (Россия)

20 км/ч

1615 мм Дальность управления: н/д

Полезная нагрузка: цветная камера с 30х зумом, другие камеры, микрофон, манипулятор

7,62-мм пулемет, др. модули

Дальность управления: н/д Автономные функции: н/д

20 ч

Полезная нагрузка: н/д

«Стрелок», «Специальная строительная техника» (Россия) н/д

Гибридный дизель-электрический, 4,8 л. с.

Опционально — автоматическая винтовка

Автономные функции: н/д

Год разработки

TRP1 В Oto Melara (Италия)

Год разработки

3,6 км/ч Дальность управления: 500 м

н/д Дальность управления: св. 200 м

Полезная нагрузка: 250 кг

2010

Грузовой

Trakkar, Marshall Land Systems (Великобритания)

2009

Год разработки Робот-сапер, разведывательный

нет

Полезная нагрузка: 682 кг, системы управления, навигации (опционально — спутниковой связи)

н/д

Год разработки

Wheelbarrow Mk9, Northrop Grumman Remotec UK (Великобр.)

Робот-сапер, инженерные работы

н/д

Автономные функции: следование по маршруту, за лидером, на точку, возвращение, выполнение голосовых команд и др.

2012

Год разработки

TSR 202 ECA Robotics (Франция)

Год разработки

2013

Год разработки

Разведывательный, робот-сапер

Огневая поддержка

300 кг

450 кг

1249 мм

н/д

600 мм

н/д

Электрический, н/д

Бензиновый, 11 л. с.

10 км/ч

4 км/ч

нет 1,5 ч

Дальность управления: 5000 м Автономные функции: н/д Полезная нагрузка: 3 камеры

7,62-мм пулемет н/д

2013

Год разработки

Внутреннего сгорания, н/д

Огневая поддержка

35 км/ч

1100 кг

7,63-мм пулемет (500 патронов) / 12,7-мм пулемет (300 патронов) / 30-мм гранатомет

3000 мм

10 ч / 250 км

1800 Дальность управления: 5000 м Автономные функции: следование по заданному маршруту Полезная нагрузка: комплект камер, лазерный дальномер, тепловизор

обзоры

188 Atlas, универсальный робот

галерея

192

HULC, антропо морфный гидравличе ский экзоскелет

SMSS, роботизированное транспортное средство поддержки пехоты

190

EARTH AGV, роботизированная наземная машина

194

TrackingPoint XS1, интеллектуальная система стрелкового вооружения

196

188

189

Atlas

универсальный робот

1 масса, кг

150

высота, м

1,88

ширина в плечах, м

0,76

ширина по «грудной клетке», м

0,56

2 электропитание

робот Atlas был разработан компанией Boston Dynamics по заказу американского агентства передо вых оборонных исследований (DARPA) как средство ликвидации природных и техногенных катастроф в условиях и средах, где работа человека невозможна. в конструкции широко применяются титан и алюми ний, а манипуляторы имеют гидравлический при вод, при этом Atlas лишен встроенного источника питания — электричество подается по кабелю. робот запрограммирован держать равновесие и передвигаться на двух ногах в самых сложных ситуациях, перешагивать препятствия. ориентироваться в пространстве ему помогают лазерный дальномер и стереовидеокамера.

напряжение, в

480 (3-фазное)

потребляемая мощность, квт

до 15

компьютерный интерфейс оптоволоконный кабель, Ethernet 10 гбит/с среда программирования C++, ROS API

3 технические особенности суммарное количество степеней свободы сочленений — 28, бортовой компьютер, управляющий движением, модульные манипуляторы с поддержкой решений сторонних компаний, защитные решетки от ударов и падений

галерея

190

191

SMSS

роботизированное транспортное средство поддержки пехоты

1 ТТХ запас хода

200 км

грузоподъемность

682 кг

максимальная масса

1955 кг

2 режимы передвижения

SMSS (Squad Mission Support System) — 6-колесная роботизированная транспортная платформа, предназначенная для перевозки грузов и личного состава. может передвигаться как по заданному маршруту, так и в режиме следования за бойцами. имеет голосовое и ручное управление.

автоматическое распознавание оператора или транспортного средства и следование за ними, по заданным точкам (с визуальным запоминанием маршрута), возвращение в исходную точку, между выбранными точками, возвращение к оператору, дистанционное управление, ручное управление, по голосовым командам

3 варианты применения Перевозка грузов, разведка, наблюдение, обнаружение целей, разминирование, прямая/непрямая огневая поддержка, минометная платформа, связь

галерея