Der Einsatz von unbemannten Überwasser- und Unterwasserfahrzeugen verschiedenster Art sowie anderen Robotersystemen zur Lösung unterschiedlichster Aufgaben im Interesse der Seestreitkräfte und Küstenwache der führenden Länder der Welt hat sich in den letzten Jahren verbreitet und tendiert dazu zur weiteren schnellen Entwicklung.
Einer der Gründe für die Aufmerksamkeit, die Marinespezialisten der Entwicklung von Unterwasserrobotern widmen, ist die hohe Effizienz ihres Kampfeinsatzes im Vergleich zu den traditionellen Mitteln, die dem Kommando der Seestreitkräfte der Länder der Welt bisher zur Verfügung standen. Während der Invasion des Irak gelang es beispielsweise dem Kommando der US-Marinegruppe im Persischen Golf mit autonomen unbemannten Unterwasserfahrzeugen, Minen und andere gefährliche Objekte von Minen und anderen gefährlichen Objekten aus dem Wasserbereich der Bucht mit einem zu räumen Fläche von einer viertel Quadratmeile (ca. 0,65 km²), obwohl, wie einer der Vertreter der US-Marine gegenüber dem Korrespondenten der Associated Press feststellte, eine typische Abteilung von Bergmannstauchern getroffen hätte 21 Tage dafür.
Gleichzeitig wird die Liste der Aufgaben, die von unbemannten Unterwasserfahrzeugen gelöst werden, ständig erweitert, und zwar neben den traditionellen und gängigsten - der Suche nach Minen und explosiven Objekten, der Bereitstellung verschiedener Unterwasseroperationen sowie der Aufklärung und Beobachtung - umfasst bereits die Lösung von Schockaufgaben und die Arbeit an komplexeren und bisher unzugänglichen "Robotern in Schultergurten" in der Küstenzone, wo sie Minen und andere Elemente der feindlichen antiamphibischen Verteidigung zerstören müssen. Die spezifischen Bedingungen ihres Kampfeinsatzes sind seichtes Wasser, starke Gezeitenströmungen, Wellen, schwierige Bodentopographie usw. - Als Ergebnis führen sie zur Schaffung von Mechanismen, die sich durch eine hohe technische Komplexität und Originalität der verwendeten Lösungen auszeichnen. Diese Originalität geht für sie jedoch oft schief: Der Kunde ist noch nicht bereit für die massive Einführung solcher von Menschenhand geschaffenen Monster in die Truppe.
METALL-VERBUND "KREBS"
Einer der ersten Militärroboter, der als Vorbereitung für die amphibische Operation im "Strand" -Bereich entwickelt wurde, kann als kleiner autonomer Unterwasserroboter von Krustentieren bezeichnet werden, der als "Ambulatory Benthic Autonomous Underwater Vehicle" bekannt ist und aus dem Englischen als "walking benthic" übersetzt werden kann (unten) autonomes Unterwasserfahrzeug".
Dieses nur 3,2 kg leichte Gerät wurde auf Initiative von Spezialisten des Marine Science Center der Northeastern University in Boston, Massachusetts (USA) unter der Leitung von Dr. Joseph Ayers entwickelt. Auftraggeber der Arbeiten war das US Navy Research Directorate (ONR) und die Defense Advanced Research Projects Agency des US-Verteidigungsministeriums (DARPA).
Das Gerät ist ein bodenautonomer Roboter der sogenannten biomimetischen Klasse (Roboter ähnlich einigen Exemplaren der Tierwelt. - V. Sch.), der wie ein Krebs aussieht und dazu bestimmt ist, Aufklärungs- und Minenräumung im Küstengebiet durchzuführen Zone und an der ersten Küstenlinie sowie am Grund von Flüssen, Kanälen und anderen flachen natürlichen und künstlichen Stauseen.
Der Roboter hat einen Körper aus widerstandsfähigem Verbundmaterial, 200 mm lang und 126 mm breit, acht mechanische Beine mit jeweils drei Freiheitsgraden sowie ein Paar Vorderbeine, ähnlich einer Krabben- oder Krabbenkralle, und ein hinteres, ähnlich einem Krebsschwanz, Flächen zur hydrodynamischen Stabilisierung des Roboters unter Wasser jeweils ca. 200 mm lang (dh jede Fläche ist in der Länge mit dem Roboterkörper vergleichbar). Mechanische Beine werden durch künstliche Muskeln aus einer Nickel-Titan-Legierung mit Formgedächtniseffekt (NiTi-Formgedächtnislegierung) in Bewegung gesetzt, bei den Antrieben entschieden sich die Entwickler für Pulsweitenmodulation.
Die Aktionen des Roboters werden über einen neuronalen Netzwerkcontroller gesteuert, der ein Verhaltensmodell implementiert, das die Entwickler aus dem Leben der Hummer entlehnt und an die Bedingungen des Kampfeinsatzes dieser Roboter angepasst haben. Außerdem wählten die Spezialisten der Northeastern University den amerikanischen Hummer als Quelle für die Entwicklung des Verhaltensmodells des betreffenden Roboters.
„Die Methoden und Verhaltensweisen, mit denen Hummer seit Jahrtausenden Nahrung finden, können ebenso gut von einem Roboter genutzt werden, um Minen zu finden“, sagte Projektleiter Dr. Joseph Ayers vom Marine Science Center der Northeastern University.
Das On-Board-Steuerungssystem des Krebsroboters basiert auf einem Computersystem vom Typ Persistor, das auf einem Mikroprozessor Motorola MC68CK338 basiert, und die Nutzlast des Geräts umfasste ein hydroakustisches Kommunikationssystem, einen Kompass und einen MEMS-basierten Neigungs-/Beschleunigungsmesser (MEMS - Mikroelektromechanisches System).
Ein typisches Szenario für den Kampfeinsatz dieses Roboters sah so aus. Eine Gruppe von Roboterkrebsen wird mit einem speziellen torpedoförmigen Transportträger (es sollte so etwas wie eine Unterwasserversion eines kleinen Frachtcontainers der Luftwaffe) in das Einsatzgebiet gebracht. Nach der Streuung mussten die Roboter nach einem vorgegebenen Programm eine Erkundung oder zusätzliche Erkundung des bezeichneten Gebiets durchführen, Elemente des antiamphibischen Verteidigungssystems des Feindes identifizieren, insbesondere in Bezug auf Minen und andere explosive Gegenstände usw. Im Falle einer Großserienproduktion könnte der Kaufpreis eines Roboterkrebses etwa 300 US-Dollar betragen.
Es scheint jedoch, dass die Angelegenheit nicht über den Bau mehrerer Prototypen und deren kurze Tests hinausging. Der potenzielle Hauptkunde, die Navy, die zunächst etwa 3 Millionen US-Dollar für diese Studien bereitstellte, bekundete kein weiteres Interesse an dem Projekt: Das letzte Mal wurde die Entwicklung der Northeastern University den Spezialisten des US-Navy-Kommandos offenbar in 2003. Wahrscheinlich befanden sich keine Kunden unter den Teilnehmern jener Ausstellungen, auf denen diese Erfindung gezeigt wurde.
KRABBE "ARIEL II"
Ein Versuch, einen Roboter basierend auf den strukturellen Merkmalen von "Meeresfrüchten" und insbesondere einer Krabbe zu entwickeln, wurde auch von Spezialisten der amerikanischen Firma "AyRobot" unternommen. Das Unternehmen ist heute einer der weltweit führenden Entwickler und Hersteller von Robotern verschiedenster Art für militärische und zivile Zwecke, deren Auslieferungsvolumen längst in Millionenhöhe geschätzt wird. Das 1990 gegründete Unternehmen engagiert sich seit 1998 regelmäßig im Interesse der DARPA oder anderer Abteilungen der Militär- und Sicherheitsbehörden der USA sowie anderer Länder der Welt.
Der von den Spezialisten des Unternehmens entwickelte Roboter trägt den Namen Ariel II und ist als Autonomous Legged Underwater Vehicle (ALUV) klassifiziert. Es wurde entwickelt, um Minen und verschiedene Hindernisse im antiamphibischen Verteidigungssystem des Feindes in der Flachwasserzone der Küste und am "Strand" zu suchen und zu entfernen. Ein Merkmal des Roboters, so die Entwickler, ist seine Fähigkeit, auch im umgedrehten Zustand funktionsfähig zu bleiben.
"Ariel II" wiegt ca. 11 kg und kann eine Nutzlast von bis zu 6 kg aufnehmen. Die Länge des Gerätekörpers beträgt 550 mm, die maximale Länge für Manipulatoren mit Kompass und Neigungsmesser beträgt 1150 mm, die Breite beträgt 9 cm in niedriger Position und 15 cm - auf angehobenen "Beinen". Der Roboter kann bis zu einer Tiefe von 8 m arbeiten Stromquelle - 22 Nickel-Cadmium-Batterien.
Strukturell ist "Ariel II" ein krabbenähnlicher Apparat mit einem Hauptkörper und sechs daran befestigten Beinen, die zwei Freiheitsgrade aufweisen. Alle an Bord der "Krabbe in Uniform" platzierten elektronischen Zielgeräte sollten nach dem Plan der Entwickler in einem geschlossenen Modul untergebracht werden. Das Ziellastmanagementsystem wird verteilt. Die Arbeiten an diesem Minenräumroboter wurden im Rahmen von Verträgen durchgeführt, die von der DARPA-Agentur und dem US Navy Research Office ausgestellt wurden.
Das Szenario für den Kampfeinsatz dieser Roboter ähnelt in vielerlei Hinsicht dem oben beschriebenen, mit nur einem Unterschied: Der Roboter hatte einen Minenzerstörungsmodus. Nachdem er eine Mine gefunden hatte, hielt der Roboter an und nahm eine Position in unmittelbarer Nähe der Mine ein und wartete auf den Befehl. Nachdem der Roboter das entsprechende Signal vom Kommandoposten erhielt, zündete er eine Mine. Somit könnte die „Herde“dieser Roboter gleichzeitig das antiamphibische Minenfeld im Bereich der geplanten amphibischen Angriffslandung fast vollständig oder sogar vollständig zerstören. Der Entwickler schlug auch eine Option vor, die die Rolle eines Kamikaze nicht vorsah: Der Roboter platzierte einfach eine Sprengladung auf der Mine und zog sich vor der Explosion in eine sichere Entfernung zurück.
Einer der Prototypen des Roboters - der Minensucher "Ariel". Foto von www.irobot.com
Der Ariel II hat seine Fähigkeit, Minen zu finden, in mindestens drei Tests unter Beweis gestellt. Die erste wurde in einem flachen Küstengebiet in der Gegend von Riviera Beach in der Nähe der Stadt Riviera in Massachusetts durchgeführt; die zweite befindet sich in der Gegend von Panama City, Florida, die von der Boeing Corporation finanziert wird, und die dritte befindet sich in der Gegend von Monterey Bay für die National Geographic Group. Anscheinend wurde dieses Projekt nicht weiterentwickelt (auch aufgrund der alles andere als eindeutigen Ergebnisse dieser Tests), und der militärische Kunde, der die Arbeiten in der ersten Phase finanzierte, hielt angeblich eine andere Entwicklung desselben Unternehmens, bekannt als „Transfibian“und unten diskutiert. Obwohl auch hier nicht alles so einfach ist.
"TRANSFIBIA" AUS MASSACHUSETS
Ein weiteres unbemanntes Unterwasserfahrzeug für die Arbeit in der Küstenzone, das bei der Firma "AyRobot" gelistet ist, wurde ursprünglich nicht von ihren Spezialisten entwickelt, sondern von der Firma "Nekton Corporation" geerbt, die sie im September 2008 für 10 Millionen US-Dollar erworben hat
Dieses Gerät wurde "Transphibian" (Transphibian) genannt und wurde im Interesse des Militärs entwickelt, um Minen verschiedener Art durch Selbstdetonation zu suchen und zu zerstören.
"Transfibian" ist ein kleines (tragbares) autonomes unbemanntes Unterwasserfahrzeug mit einer Länge von ca. 90 cm. Der Hauptunterschied zu anderen Minenräum-Tauchbooten in der Küstenzone besteht in der Verwendung einer kombinierten Bewegungsmethode: In der Wassersäule bewegt sich das Gerät mit Hilfe von zwei "Flossenpaaren", wie ein Fisch oder ein Flossensäugetier, und am Boden entlang, mit Hilfe derselben "Flossen", kriecht es bereits. Gleichzeitig wird in den dieser Entwicklung gewidmeten Materialien argumentiert, dass die "Flossen" sechs Freiheitsgrade haben. Dies bietet, wie von den Entwicklern erdacht, die Möglichkeit eines gleichermaßen effektiven Einsatzes des betrachteten Gerätes sowohl im Flachwasser als auch in großen Tiefen und erhöht zudem seine Mobilität und die Fähigkeit, Hindernisse unterschiedlichster Art zu überwinden, deutlich.
Als Nutzlast war geplant, verschiedene Suchgeräte bis hin zu einer großformatigen optoelektronischen Kamera einzusetzen, die an speziellen Halterungen unter dem Mittelteil der Fahrzeugkarosserie aufgehängt werden sollte.
Der Stand der Entwicklung ist derzeit noch nicht ganz klar, da die dem unbemannten Unterwasserfahrzeug "Transfibian" gewidmete Rubrik selbst auf der Website der Entwicklerfirma fehlt. Obwohl eine Reihe von Quellen behaupten, dass die amerikanische Militärabteilung diesem Gerät den Vorzug gab, gab sie die zuvor erwogene Entwicklung derselben Firma auf - das unbemannte Unterwasserfahrzeug Ariel II. Es ist jedoch wahrscheinlich, dass das Projekt geschlossen oder eingefroren wurde, da amerikanische Marinespezialisten, gelinde gesagt, mit einer Reihe wichtiger Parameter des fraglichen unbemannten Unterwasserfahrzeugs unzufrieden waren.
SPUR AMPHIBIEN
Die letzte Probe unbewohnter Fahrzeuge, die zur Suche und Zerstörung von Minen sowie zur Aufklärung der feindlichen antiamphibischen Verteidigung in der sogenannten Surfzone bestimmt sind, die wir hier betrachten, wurde von Spezialisten der berühmten amerikanischen Firma Foster- Miller, die sich auf die Entwicklung von Militär- und Polizeirobotern spezialisiert hat. Die Arbeiten an diesem Gerät namens Tactically Adaptable Robot wurden im Rahmen des Very Shallow Water / Surf Zone MCM-Programms durchgeführt, das vom Forschungsmanagement der US Navy finanziert wird.
Bei diesem Muster handelte es sich um ein unbemanntes Amphibienfahrzeug mit Kettenantrieb, das unter Verwendung der von Foster-Miller bei der Entwicklung eines kleinen Bodenroboters Lemming im Auftrag der DARPA erhaltenen Entwicklungen entwickelt wurde. Somit kann diese Vorrichtung sowohl auf dem Meeresboden in flachem Wasser nahe der Küste (in einem Fluss, See usw.) als auch an der Küste betrieben werden. Gleichzeitig sah der Entwickler die Möglichkeit vor, das Gerät mit verschiedenen Optionen für Leistungselemente (Akkus), Sensoren und andere Nutzlasten auszustatten, die sich in einem Fach mit einem Nutzvolumen von etwa 4500 Kubikmetern befanden. Zoll (etwa 0,07 Kubikmeter).
Der konstruierte Prototyp des Geräts hat die folgenden taktischen und technischen Eigenschaften: Länge - 711 mm, Breite - 610 mm, Höhe - 279 mm, Gewicht (in der Luft) - 40, 91 kg, Höchstgeschwindigkeit - 5,4 km / h, maximale Reisegeschwindigkeit Reichweite - 10 Meilen. Als Nutzlast war geplant, taktile Sensoren (Berührungssensoren), ein magnetisches Gradiometer, einen magnetinduktiven Sensor zur berührungslosen Objekterkennung etc. zu entwickeln.
Zur Bordausrüstung des Amphibienroboters sollen Navigationshilfen gehören (Multisensorsystem zur Bestimmung der räumlichen Position des Fahrzeugs mittels Kalman-Filter; Navigationssystem für Arbeiten im Flachwasser SINS (Swimmer Inshore Navigation System); Empfänger des Differentials Subsystem des globalen Navigationssatellitensystems (DGPS); Drei-Achsen-Kompass; Kilometerzähler; Gierraten-Gyrosensor usw.) und Kommunikation (ISM-Funkempfänger und Unterwasser-Akustikmodem) und das Bordsteuerungssystem basiert auf einem PC / 104 Standard-Rechner.
Die Ergebnisse der Vermessung des ausgewiesenen Bereichs der Wasserfläche (Meeresboden) durch jeden der dafür zugeteilten Amphibienroboter - und der Einsatz wird mit einer Gruppe ähnlicher Geräte geplant - werden an die Bedienkonsole übertragen, wo ein digitales Auf ihrer Grundlage wird eine Karte dieses Gebiets erstellt.
Spezialisten von Foster-Miller und der Abteilung Küstensysteme des Surface Warfare Center der US Navy führten gemeinsam einen Testzyklus eines Prototyps des betreffenden Systems durch, in dem sie die Fähigkeit eines amphibischen Roboters unter Beweis stellen mussten, die folgenden Aufgaben zu lösen:
- Suche nach verschiedenen Objekten im ausgewiesenen Bereich des Wasserbereichs;
- Suche und Identifizierung von Objekten auf dem Meeresboden;
- vollständige und gründliche Untersuchung der Küstenzone (Surfzone) am Ort der bevorstehenden amphibischen Angriffsoperation;
- Aufrechterhaltung der Zwei-Wege-Kommunikation mit dem Betreiber auf dem Trägerschiff oder dem Küstenkommando;
- Offline die erforderlichen Aufgaben lösen.
Im Juli 2003 wurde dieser amphibische Roboter im Rahmen einer vom US Navy Research Directorate organisierten Ausstellung während des Boston Harborfests allen in Boston gezeigt, und zuvor, im Jahr 2002, nutzte das US-Militär diese Geräte in einer für den Einsatz an Land optimierten Version, während einer Operation zur Erkundung von Höhlen in den Bergen Afghanistans.
Der Status des Systems wird als "in Entwicklung" angegeben, Verträge über eine etwaige Serienfertigung von Amphibienrobotern sind noch nicht abgeschlossen (zumindest keine Informationen dazu veröffentlicht), daher ist es wahrscheinlich, dass der Kunde, vertreten durch den Das Kommando der US Navy hat noch kein aktives Interesse gezeigt, die Arbeit an dem Projekt fortzusetzen. Darüber hinaus wird dieses Robotersystem auf der Website der US-Marine in dem Abschnitt über die Mine Action Forces and Facilities for Very Shallow Water Areas and Surf Zone Program nicht erwähnt.
GEFÄHRDUNGSPOTENZIAL
Generell kann festgehalten werden, dass die Suche, das Aufspüren, Klassifizieren und Vernichten von Minen in der Küstenzone und an der ersten Küstenlinie ("Strand") sowie das Aufspüren verschiedener Elemente der feindlichen Anti-Amphibien-Abwehr eine der Aufgaben bleibt wichtigsten Komponenten des komplexen Prozesses für die Marinen der führenden Länder der Welt Unterstützung von amphibischen Angriffsoperationen. Vor allem solche, die an unbekannten Küstenabschnitten stattfinden.
In dieser Hinsicht ist eine Weiterentwicklung der Arbeiten zur Entwicklung von Roboterwerkzeugen zur Lösung der oben genannten Probleme zu erwarten. Obwohl, wie aus den obigen Informationen hervorgeht, die Aufgabe, unbewohnte und vor allem autonome Fahrzeuge zu schaffen, die unter den extrem schwierigen Bedingungen der Küstenzone (Surfzone, an der ersten Küste) funktionieren können, gekennzeichnet durch eine komplexe Bodentopographie, geringe Tiefen und starken Strömungen, ist keineswegs einfach und führt nicht immer zum gewünschten und für den Kunden zufriedenstellenden Ergebnis.
Andererseits wurde bereits 2008 auf den Seiten der Online-Ressource NewScientist.com Material veröffentlicht, das auf den Prognosen britischer und amerikanischer Experten zu den schwerwiegendsten wissenschaftlichen und technischen Bedrohungen basiert, denen die Menschheit in absehbarer Zeit ausgesetzt sein könnte. … Und was bemerkenswert ist, so die Autoren der Prognose, könnte eine der Bedrohungen mit hoher Wahrscheinlichkeit die zu schnelle Entwicklung biomimetischer Roboter sein - Systeme, die auf der Grundlage der Entlehnung bestimmter Proben der Natur des Planeten erstellt wurden. Wie zum Beispiel autonome unbemannte Unterwasserfahrzeuge, die sowohl konstruktiv als auch in Bezug auf die in ihren Steuerungssystemen implementierten Verhaltensmodelle bestimmten Mustern der Meeresfauna ähnlich sind.
Britischen Wissenschaftlern zufolge kann die rasante "Züchtung" dieser Art biomimetischer Roboter zu einer neuen Bewohnerart auf unserem Planeten werden und mit ihren ehemaligen Schöpfern in eine Konfrontation um den Besitz von Wohnraum treten. Fantastisch? Ja, vielleicht. Aber vor ein paar Jahrhunderten schienen das U-Boot Nautilus, Weltraumraketen und Kampflaser fantastisch. Und der biomimetische Roboterspezialist Robert Full, der an der University of California in Berkeley arbeitet, betont: "Meiner Meinung nach wissen wir derzeit noch zu wenig über mögliche Bedrohungen, um unsere Entwicklungen richtig planen zu können."
