Ходьба по полю боя

Фирма "Одетикс" намерена создать робот с сенсорным восприятием. Так, с помощью телекамер этот робот сможет получать изображения объектов и, следовательно, "видеть" окружающую местность, передавая команды на обход препятствий компьютерам, управляющим шестью ногами робота. Эта фирма совместно с американским концерном RCA, специализирующимся на выпуске электронной аппаратуры и оборудования связи, работает над созданием новых поколений шагающих роботов (на основе робота Одекс-1), которые могли бы использоваться в военных целях.

Английский автоматический аппарат 'Скаут' для обезвреживания бомб передвигается на колесах; подъезжая к взрывному устройству, он выводит из строя детонатор, выстреливая в него

Шагающий механизм военного назначения был впервые разработан в конце 60-х годов фирмой "Дженерал электрик", изготовившей по заказу министерства обороны США аппарат, который она назвала "четырехногим транспортером". Размером со слона, он работал под управлением человека, который сидел в расположенной поверх аппарата кабине. По своей подвижности аппарат не уступал животным и преодолевал препятствия, которые были бы не под силу обычным транспортным средствам. Однако состояние техники того времени исключало возможность применения в аппарате бортового компьютера; управление им осуществлялось исключительно человеком-оператором в копирующем режиме. Руки оператора управляли передними конечностями аппарата с помощью двух трехстепенных рычагов, а ноги - с помощью других рычагов - управляли задними конечностями аппарата. Подобный способ управления действовал неплохо, но оказался чрезвычайно тяжелым и утомительным для оператора. Вследствие этого данная программа была свернута в начале 70-х годов.

Однако министерство обороны не отказалось от планов разработки шагающих машин для военных целей, например для перевозки войск или минирования местности. Разработка подобных машин в основном стимулируется тем обстоятельством, что шагающие аппараты могут функционировать в сложных условиях, например в пустынях, болотах или в, горах, где колесные или гусеничные машины просто бесполезны.

В рамках программы, финансируемой министерством обороны, Боб Макги из университета шт. Огайо разработал целый ряд машин, называемых транспортными средствами с адаптивной подвеской. Управление этими машинами, как и шагающим аппаратом фирмы "Дженерал электрик", осуществляет оператор. Различие состоит в том, что благодаря наличию датчиков и компьютеров эти транспортные средства обладают элементарной способностью планировать свои действия, и от оператора не требуется подробных указаний машине для выполнения необходимых действий. Поэтому управление таким транспортным средством упрощается и отнимает меньше времени.

Последняя машина Макги, на создание которой министерство обороны выделило 3,4 млн. долл., имеет шесть ног. Достигая в длину 5 м, она способна делать шаги высотой 2 м. Человек управляет машиной (называемой экипажем с адаптивной подвеской ASV-84) из кабины с помощью устройства, аналогичного ручке управления самолета. Машина "видит" препятствия впереди себя благодаря наличию сканирующего механизма. Последний передает цепи компьютеров, управляющих ногами аппарата, команды, которые заставляют аппарат двигаться в нужном направлении, обходя камни и другие препятствия. Каждая из шести ног аппарата управляется собственным встроенным компьютером и сочленена в трех местах. Девять других бортовых компьютеров осуществляют отбор информации, поступающей от сканирующего механизма, а также обеспечивают согласованность действий всех шести ног.

Говоря о способе управления этим транспортным средством, Макги проводит аналогию с ездой на лошадях. Оператор, как правило, указывает аппарату (с помощью рычага управления) лишь направление перемещения, предоставляя возможность самостоятельно выбирать необходимые для этого движения. Точно так же человек, едущий верхом на лошади, лишь задает ей нужное направление, замечает Макги, не указывая, каким образом она должна передвигать ноги, чтобы идти рысью.

В одном весьма претенциозном проекте (объявленном в 1984 г.) министерство обороны США предприняло попытку создать на основе шагающей машины Макги автоматическое средство передвижения, функционирующее автономно. Все работы по этому проекту (объем ассигнований 50 млн. долл., срок выполнения до 1990 г.) проводит по заказу Управления перспективных исследований и разработок (DARPA) министерства обороны США фирма "Мартин Мариетта", выпускающая аэрокосмическую технику и продукцию военного назначения. Около десятка субподрядчиков работают над отдельными частями проекта, целью которого является создание шагающей машины, способной самостоятельно преодолеть по пересеченной местности 20 км со скоростью до 20 ^км/_ч.

Проект состоит из двух основных частей. Первая - это разработка конструкции собственно шагающей машины. Вероятно, за основу будет взят аппарат Макги, у которого уберут две ноги, сделав его четырехногим. Хотя шестиногие аппараты более устойчивы, они не смогут передвигаться со скоростями, оговоренными техническими условиями на окончательную модель, которую планируется создать в 90-х годах.

Над реализацией этой части проекта будет работать Марк Рэйберт из Университета Карнеги - Меллона (Питт-сбург), специалист в области вычислительной техники и теории управления четырехногими механизмами. Свою деятельность в этой области Рэйберт начал с создания одноногого робота (получившего название "прыгун"), который передвигался по команде прыжками. Рэйберту удалось сформулировать несколько законов управления подобными устройствами, что позволило им передвигаться не падая. Управлять одноногим механизмом оказалось гораздо проще, чем предполагал ученый; здесь важны лишь три фактора: скорость передвижения "прыгуна" относительно поверхности, высота прыжков и вертикальное положение корпуса механизма. Рэйберт обнаружил, что может управлять механизмом с помощью команд, касающихся только этих трех характеристик движения. Информацию о внешней обстановке механизм получал с помощью датчиков усилий, гироскопа и компаса.

Действия дистанционно управляемого аппарата ХОБО направляет специалист по обезвреживанию бомб, который находится на безопасном расстоянии

Разработка стратегии управления четырехногим транспортным средством будет, по всей видимости, более трудным делом, однако Рэйберт не считает задачу невыполнимой. При конструировании конечностей этого аппарата он кое-что позаимствовал у природы. Так, ноги аппаратов снабжены пружинами, действующими подобно эластичным мышцам животных.

Действия дистанционно управляемого аппарата ХОБО направляет специалист по обезвреживанию бомб, который находится на безопасном расстоянии

В соответствии со второй частью указанной программы, финансируемой DARPA, будут предприняты попытки наделить машины способностью получать информацию об окружающей обстановке, которая позволяла бы обходить препятствия. Разработанные для этого навигационные устройства опробуются сначала не на транспортных средствах, оснащенных ногами, а на обычных колесных машинах.

Робот ХОБО имеет выдвигающуюся руку, оснащенную схватом, которым он может брать 'подозрительные' предметы, транспортируя их затем в отдаленное место с целью обезвреживания

Институт по изучению окружающей среды (Анн-Арбор, шт. Мичиган) разрабатывает лазерное сканирующее устройство, с помощью которого транспортное средство будет получать трехмерные изображения лежащей перед ним местности в радиусе до 100 м; информация будет дополняться изображениями, получаемыми цветными телекамерами. Информация, поступающая от этих датчиков, сравнивается с цифровым представлением местности, по которой движется механизм. Это позволит транспортным средствам самостоятельно определять свое местонахождение в любой момент времени. Преобразование подобной информации в команды, управляющие рулевым устройством транспортного средства,- весьма сложная задача. Чтобы рулевые устройства могли выполнять необходимые действия по управлению транспортными средствами, они должны очень быстро получать всеобъемлющую информацию. В рамках рассматриваемого проекта фирма "Тексас инструменте" должна изготовить несколько высокопроизводительных интегральных схем для навигационных компьютеров. Еще три организации заняты проектированием компьютеров с параллельной обработкой информации (чем достигается высокое быстродействие); они предназначены для анализа информации, поступающей от датчиков, и формирования команд управления рулевыми устройствами. Эти работы ведутся в Университете Карнеги-Меллона, а также бостонской фирмой BBN и корпорацией "Тинкинг мэшин" (Кеймбридж, шт. Массачусетс).

Роботизированная огневая точка: 1 - безоткатное противотанковое орудие; 2 - устройство связи и управления; 3 - РЛС для обнаружения целей; 4 - 'черный ящик' для распознавания целей; 5 - лазерный дальномер; 6 - 40-мм гранатомет; 7 - люк артиллерийского расчета; 8 - устройство управления вертикальной наводкой орудийной башни. В документе под названием 'Боевые действия в воздухе и на суше в 2000 г.' министерства армии США изложена стратегия ведения боевых действий в XXI в. Предполагается использование роботизированных систем, подобных данной автоматической противотанково-противопехотной боевой установке

Предполагается, что законченный образец такого транспортного средства (в котором сольются достижения в таких областях, как шагающие механизмы и навигационные компьютеры) будет приводиться в действие газотурбинным двигателем в отличие от транспортного средства ASV-84, разработанного Макги, которое оснащено слегка модифицированным мотоциклетным двигателем, работающим на бензине. Управление DARPA составило подробный график разработки нового транспортного средства. К маю 1986 г. опытный образец колесной машины должен продемонстрировать способность передвигаться со скоростью 10 ^км/_ч по дороге, вдоль которой через каждые 30 м будут установлены препятствия высотой 2 м. В мае 1987 г. колесная машина будет испытываться на пересеченной местности, например в Аризонской пустыне. Кульминация программы намечена на 1989 г., когда будет предпринята попытка объединить вместе две части проекта - результаты работ по созданию шагающего аппарата, с одной стороны, и навигационных устройств - с другой. Если это транспортное средство оправдает ожидания, то человеку останется лишь отдавать ему команды общего характера, указывая маршрут следования, но предоставляя возможность самостоятельно разрабатывать стратегию движения.

Канадский дистанционно управляемый разведывательный летательный аппарат CL-227 с вертикальными взлетом и посадкой; оснащен комплексом чувствительной аппаратуры, куда входят телекамеры дневного и ночного видения, лазерный целеуказатель, тепловизор, детектор излучения, а также средства для постановки ложных целей. Продолжительность непрерывного полета аппарата составляет 3 ч