Главной целью ведущихся за рубежом и в России разработок боевых и обеспечивающих наземных мобильных робототехнических комплексов (МРК) военного назначения на период до 2015 года является создание дистанционно-управляемых образцов с элементами автономного функционирования. При этом предусматривается дальнейшее развитие созданных ранее МРК путем постепенного перехода от простейших форм дистанционного управления к уровню интерактивного (без непрерывного участия человека) супервизорного управления за счет совершенствования систем технического зрения и введения элементов автономного функционирования образца при управлении движением и спецоснащением.
В НУК СМ МГТУ им. Н.Э. Баумана накоплен большой теоретический и практический опыт в области создания и использования МРК специального назначения. Первые работы были проведены по заказу КГБ СССР (в 1981-1983 годах выполнена НИР «ЛИМБ-МВО» – исследование путей создания МРК для проведения антитеррористических операций) и НИИ «Геодезия» (разработан и создан МРК-20 для работы с боеприпасами в полигонных условиях). Дальнейшие серьезные разработки были инициированы аварией на Чернобыльской АС. Созданный в кратчайшие сроки МРК «Мобот-ЧХВ» успешно эксплуатировался непосредственно на аварийном энергоблоке Чернобыльской АС в сентябре 1986 года, в 1987 году там же использовались его следующие модификации (два МКР «Мобот-ЧХВ-2»). Затем были созданы и переданы заказчикам (Минатом, МО РФ, ФСБ, МЧС) целый ряд МРК специального назначения для ликвидации аварий и работы в чрезвычайных ситуациях:
– АРМ для ликвидации последствий аварии при работе с дефектоскопом – применялся для выполнения работ на предприятии в Северодвинске в 1990 году;
– МРК-25 «Кузнечик» – успешно использовался при ликвидации последствий радиационной аварии в г. Саров Нижегородской обл. в 1997 году;
– мобильные роботы легких и сверхлегких серий МРК-25УТ, МРК-25М и МРК-01 «Вездеход»;
– серийно-выпускаемый комплекс подвижных робототехнических КПР (МРК-46, МРК-РХ) для оснащения подразделений МО РФ по ликвидации радиационных аварий;
– серийно-выпускаемые МРК «Варан», «Вездеход-ТМ3», «Вездеход-ТМ5», «Кобра» для проведения антитеррористических операций и работы со взрывоопасными предметами.;
– серийно-выпускаемый МРК-РП для разведки и пожаротушения на спецобъектах;
– МРК «Алиса» и «Клавир» для экспериментальных исследований и отработки перспективных технологий и средств военной робототехники;
– многоцелевой МРК для преодоления минно-взрывных препятствий, сопровождение колонн и т.п.
С 2003 года изготовлено более 150 МРК, которые приняты на вооружение силовыми министерствами. За последние 3 года МРК, разработанные в НУК СМ, применялись в 594 боевых операциях.
Все это МРК с дистанционным управлением по кабелю и/или по радиоканалу. Данное направление продолжает успешно развиваться и имеет перспективу в будущем.
Как показывает опыт разработки и использования МРК, особенно МРК военного назначения, системы дистанционного управления в настоящее время имеют ряд принципиальных недостатков и ограничений, основными из которых являются:
– радиус действия дистанционно управляемого МРК ограничен зоной уверенного радиообмена между пультом и объектом управления, что ограничивает области использования;
– интенсивный радиообмен обуславливает возможность эффективного применения противником средств радиоэлектронного противодействия, кроме того, демаскирует как пульт, так и объект управления.
Поэтому дальнейшее развитие мобильной робототехники, позволяющее преодолеть отмеченные выше принципиальные ограничения и недостатки дистанционного управления, связано с повышением автономности МРК за счет передачи функций, выполняемых человеком-оператором, бортовым средствам. Такая «интеллектуализация» МРК требует комплексного решения бортовыми средствами следующих основных задач:
– дистанционное определение геометрических и опорных характеристик зоны маневрирования;
– определение текущих координат и ориентации МРК;
– формирование оперативной (локальной) и тактической (глобальной) моделей внешней среды с учетом оперативной (показания бортовых датчиков и сенсоров) и априорной (картографические данные) информации о районе маневрирования;
– планирование траекторий движения на оперативном и тактическом уровнях;
– отработка траекторий движения;
– контроль и диагностика программно-аппаратных средств бортовой системы управления и двигательной установки.
В рамках международного контракта «Коперникус», завершенного в 2000 году, была разработана и создана интеллектуальная система управления для цехового транспортного робота концерна Volvo. Разработанная система интеллектуального управления позволяет организовать автономное движение мобильных роботов в помещениях и цехах, не оборудованных сетью магнитопроводов и другими средствами внешнего позиционирования. Последнее обстоятельство очень важно, т.к. при роботизации уже существующих предприятий не требуется создавать дополнительную дорогостоящую инфраструктуру.
В последнее время в НИИ Специального машиностроения МГТУ им. Н.Э. Баумана по заказу силовых министерств разработаны методы и алгоритмы, а также созданы бортовые программно-аппаратные средства, обеспечивающие автономное целенаправленное движение МРК в условиях индустриально-городской (в том числе внутри зданий) и естественной (в том числе сильнопересеченной и лесистой) средах. Важным является то, что работа данных средств экспериментально проверена в реальных условиях в составе действующих МРК «Алиса», «Клавир», «Варан». Созданные бортовые системы управления решают все выше перечисленные задачи автономного движения.
Коллективом НУК СМ выполнена большая теоретическая и экспериментально-практическая работа и получен хороший задел по разработке и созданию мобильной робототехники, что с учетом участия студентов и аспирантов в проводимых работах обеспечивает преемственность и рост профессиональных навыков и опыта сотрудников, а также перспективу получения и успешного выполнения актуальных работ в данной области исследований.
Валентин Зеленцов, руководитель НУК СМ МГТУ имени Н.Э. Баумана
