Việc sử dụng các loại phương tiện không người lái trên mặt nước và dưới nước, cũng như các hệ thống robot khác trong việc giải quyết một loạt các nhiệm vụ vì lợi ích của lực lượng hải quân và lực lượng bảo vệ bờ biển của các quốc gia hàng đầu trên thế giới đã trở nên phổ biến trong những năm gần đây và có xu hướng để phát triển nhanh chóng hơn nữa.
Một trong những lý do khiến các chuyên gia hải quân chú ý đến việc chế tạo robot dưới nước là tính hiệu quả cao trong chiến đấu của chúng so với các phương tiện truyền thống theo lệnh của lực lượng hải quân các nước trên thế giới cho đến nay. Ví dụ, trong cuộc xâm lược Iraq, chỉ huy của nhóm Hải quân Hoa Kỳ ở Vịnh Ba Tư sử dụng các phương tiện tự hành không người lái dưới nước đã quản lý để rà phá mìn và các vật thể nguy hiểm khác từ mìn và các vật thể nguy hiểm khác khỏi vùng nước của vịnh bằng một diện tích một phần tư dặm vuông (khoảng 0,65 km vuông), mặc dù thực tế là, như một trong những đại diện của Hải quân Hoa Kỳ đã nói với phóng viên của Associated Press, một biệt đội thợ lặn điển hình sẽ thực hiện 21 ngày để làm điều này.
Đồng thời, danh sách các nhiệm vụ được giải quyết bởi các phương tiện không người lái dưới nước không ngừng mở rộng, và ngoài những nhiệm vụ truyền thống và phổ biến nhất - tìm kiếm bom mìn và vật nổ, cung cấp các hoạt động dưới nước khác nhau, cũng như trinh sát và quan sát. - đã bao gồm giải pháp cho các nhiệm vụ xung kích và hoạt động trên các "Robot đeo vai" phức tạp hơn và trước đây không thể tiếp cận được ở vùng ven biển, nơi chúng phải phá hủy mìn và các yếu tố khác của hệ thống phòng thủ chống đổ bộ của đối phương. Các điều kiện cụ thể của việc sử dụng chiến đấu của chúng là vùng nước nông, dòng chảy thủy triều mạnh, sóng, địa hình đáy khó khăn, v.v. - Kết quả là, chúng dẫn đến việc tạo ra các cơ chế được đặc trưng bởi độ phức tạp kỹ thuật cao và tính độc đáo của các giải pháp được sử dụng. Tuy nhiên, sự độc đáo này thường đi ngang đối với họ: khách hàng vẫn chưa sẵn sàng cho việc giới thiệu ồ ạt những quái vật nhân tạo như vậy vào quân đội.
KIM LOẠI-COMPOSITE "UNG THƯ"
Một trong những robot quân sự đầu tiên được tạo ra để làm việc ở khu vực "bãi biển" để chuẩn bị cho chiến dịch đổ bộ, có thể được coi là một robot tự hành dưới nước của loài giáp xác nhỏ được gọi là Xe dưới nước tự động Ambulatory Benthic, có thể được dịch từ tiếng Anh là "đi bộ dưới đáy biển (phía dưới) phương tiện tự hành dưới nước”.
Bộ máy chỉ nặng 3,2 kg này được phát triển trên cơ sở sáng kiến của các chuyên gia từ Trung tâm Khoa học Hàng hải thuộc Đại học Northeastern, tọa lạc tại Boston, Massachusetts (Mỹ), dưới sự lãnh đạo của Tiến sĩ Joseph Ayers. Khách hàng của công trình là Ban Giám đốc Nghiên cứu Hải quân Hoa Kỳ (ONR) và Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến Quốc phòng thuộc Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ (DARPA).
Thiết bị này là một robot tự động dưới đáy của cái gọi là lớp phỏng sinh học (robot tương tự như một số mẫu của thế giới động vật. - V. Sch.), Trông giống như một căn bệnh ung thư và được thiết kế để thực hiện trinh sát và rà phá bom mìn ở vùng ven biển khu vực và trên đường bờ biển đầu tiên, cũng như ở đáy sông, kênh và các hồ chứa nước nông tự nhiên và nhân tạo khác.
Robot có thân làm bằng vật liệu composite bền, dài 200 mm và rộng 126 mm, tám chân cơ khí với ba bậc tự do mỗi chân, cũng như một cặp chân trước, tương tự như càng cua hoặc càng cua và một chân sau, giống như đuôi cua, mỗi bề mặt để ổn định thủy động lực học của robot dưới nước dài khoảng 200 mm (nghĩa là mỗi bề mặt có chiều dài tương đương với thân robot). Chân cơ học được thiết lập để chuyển động bởi các cơ nhân tạo làm bằng hợp kim niken-titan với hiệu ứng bộ nhớ hình dạng (hợp kim bộ nhớ hình dạng NiTi) và các nhà phát triển đã quyết định sử dụng điều chế độ rộng xung trong các ổ đĩa.
Các hành động của robot được điều khiển bằng cách sử dụng bộ điều khiển mạng thần kinh thực hiện mô hình hành vi được các nhà phát triển mượn từ cuộc sống của tôm hùm và điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện chiến đấu sử dụng của các robot này. Hơn nữa, các chuyên gia của Đại học Northeastern đã chọn tôm hùm Mỹ làm nguồn để phát triển mô hình hành vi của robot được đề cập.
Trưởng dự án, Tiến sĩ Joseph Ayers, thuộc Trung tâm Khoa học Biển của Đại học Northeastern, cho biết: “Những cách thức và hành vi mà tôm hùm đã sử dụng để tìm thức ăn trong hàng thiên niên kỷ cũng có thể được sử dụng bởi một robot để tìm mìn.
Hệ thống điều khiển trên bo mạch của rô bốt ung thư dựa trên hệ thống tính toán kiểu Persistor dựa trên bộ vi xử lý Motorola MC68CK338 và trọng tải của thiết bị bao gồm hệ thống liên lạc thủy âm, la bàn và máy đo độ nghiêng / gia tốc dựa trên MEMS (MEMS - hệ thống vi cơ điện tử).
Một kịch bản điển hình cho việc sử dụng robot này trong chiến đấu trông như thế này. Một nhóm tôm càng rô bốt được chuyển đến khu vực ứng dụng bằng một tàu vận tải hình ngư lôi đặc biệt (nó được cho là tạo ra thứ gì đó giống như một phiên bản dưới nước của một thùng hàng nhỏ được sử dụng trong Không quân). Sau khi phân tán, các robot, theo chương trình định trước, phải tiến hành trinh sát hoặc trinh sát bổ sung khu vực được chỉ định, xác định các yếu tố của hệ thống phòng thủ chống đổ bộ của đối phương, đặc biệt là đối với mìn và các vật nổ khác, v.v. Trong trường hợp sản xuất quy mô lớn, giá mua một robot ung thư có thể vào khoảng $ 300.
Tuy nhiên, có vẻ như vấn đề đã không vượt ra ngoài việc xây dựng một số nguyên mẫu và các thử nghiệm ngắn của chúng. Khách hàng tiềm năng chính, Hải quân, ban đầu phân bổ khoảng 3 triệu đô la cho các nghiên cứu này, không bày tỏ sự quan tâm thêm đến dự án: lần cuối cùng sự phát triển của Đại học Northeastern đã được chứng minh cho các chuyên gia của Bộ chỉ huy Hải quân Hoa Kỳ, dường như, trong 2003. Có lẽ, không có khách hàng nào trong số những người tham gia triển lãm nơi phát minh này được trình diễn.
CRAB "ARIEL II"
Một nỗ lực tạo ra một robot dựa trên các đặc điểm cấu trúc của "hải sản", và cụ thể là cua, cũng được thực hiện bởi các chuyên gia của công ty Mỹ "AyRobot". Công ty ngày nay là một trong những nhà phát triển và sản xuất robot hàng đầu thế giới với nhiều loại khác nhau cho mục đích quân sự và dân dụng, và khối lượng giao hàng của họ từ lâu đã được ước tính hàng triệu. Được thành lập vào năm 1990, công ty đã thường xuyên tham gia từ năm 1998 vì lợi ích của DARPA hoặc các bộ phận khác của quân đội và các cơ quan an ninh của Hoa Kỳ, cũng như các quốc gia khác trên thế giới.
Robot do các chuyên gia của công ty phát triển được đặt tên là Ariel II và được phân loại là Phương tiện di chuyển dưới nước có chân tự động (ALUV). Nó được thiết kế để tìm kiếm và gỡ bỏ mìn và các chướng ngại vật khác nhau trong hệ thống phòng thủ chống đổ bộ của đối phương nằm trong vùng nước nông ven biển và trên "bãi biển". Một tính năng của robot, theo các nhà phát triển, là khả năng vẫn hoạt động ngay cả khi ở trạng thái đảo ngược.
"Ariel II" nặng khoảng 11 kg và có thể chịu trọng tải lên đến 6 kg. Chiều dài của thân bộ máy là 550 mm, chiều dài tối đa cho người thao tác với la bàn và máy đo độ nghiêng là 1150 mm, chiều rộng là 9 cm ở vị trí thấp và 15 cm - trên "chân" nâng lên. Robot có khả năng làm việc ở độ sâu tới 8 m Nguồn điện - 22 pin niken-cadmium.
Về mặt cấu tạo, "Ariel II" là một bộ máy giống càng cua với thân chính và sáu chân gắn vào nó, có hai bậc tự do. Theo kế hoạch của các nhà phát triển, tất cả các thiết bị điện tử mục tiêu được đặt trên tàu "cua đồng phục" phải được đặt trong một mô-đun kín. Hệ thống quản lý tải mục tiêu được phân phối. Công việc chế tạo robot rà phá bom mìn này được thực hiện theo hợp đồng do cơ quan DARPA và Văn phòng Nghiên cứu Hải quân Hoa Kỳ cấp.
Kịch bản cho việc sử dụng chiến đấu của các robot này theo nhiều cách tương tự như mô tả ở trên, chỉ có một điểm khác biệt: robot có chế độ phá hủy bom mìn. Sau khi tìm thấy một quả mìn, robot dừng lại và vào một vị trí ngay gần mỏ, chờ lệnh. Khi nhận được tín hiệu tương ứng từ đài chỉ huy, robot đã cho nổ mìn. Do đó, "bầy" robot này có thể đồng thời phá hủy gần như hoàn toàn hoặc thậm chí là phá hủy hoàn toàn bãi mìn chống đổ bộ trong khu vực dự kiến đổ bộ. Nhà phát triển cũng đề xuất một tùy chọn không cung cấp cho vai trò của một kamikaze: robot chỉ cần đặt một chất nổ vào quả mìn và rút lui đến một khoảng cách an toàn trước khi vụ nổ xảy ra.
Một trong những nguyên mẫu của robot - người tìm mìn "Ariel". Ảnh từ www.irobot.com
Ariel II đã chứng tỏ khả năng tìm thấy mìn trong ít nhất ba lần thử nghiệm. Lần đầu tiên được tiến hành tại một khu vực ven biển nông ở khu vực Bãi biển Riviera, gần thành phố Riviera, Massachusetts; khu thứ hai là ở thành phố Panama, khu vực Florida, do Tập đoàn Boeing tài trợ, và khu thứ ba ở khu vực Vịnh Monterey cho National Geographic Group. Rõ ràng, dự án này đã không nhận được sự phát triển thêm (bao gồm cả do kết quả không rõ ràng của các thử nghiệm này), và khách hàng quân sự, người đã tài trợ cho công việc ở giai đoạn đầu, được cho là đã coi một sự phát triển khác của cùng một công ty hứa hẹn hơn, được gọi là "Transfibian" và thảo luận bên dưới. Mặc dù ở đây cũng vậy, không phải mọi thứ đều đơn giản như vậy.
"TRANSFIBIA" TỪ MASSACHUSETS
Một phương tiện dưới nước không người lái khác phục vụ công việc ở vùng ven biển, được liệt kê bởi công ty "AyRobot", ban đầu không được phát triển bởi các chuyên gia của nó, mà được thừa kế từ công ty "Nekton Corporation", được công ty mua lại vào tháng 9 năm 2008 với giá 10 triệu USD.
Thiết bị này được đặt tên là "Transphibian" (Người chuyển giới) và được tạo ra vì lợi ích của quân đội để tìm kiếm và phá hủy các loại mìn khác nhau bằng cách tự kích nổ bằng cách sử dụng chất nổ tích hợp nặng 6,5kg và tín hiệu được cung cấp bởi một người điều khiển từ xa.
"Transfibian" là một phương tiện di chuyển không người lái dưới nước có kích thước nhỏ (di động) dài khoảng 90 cm. Điểm khác biệt chính của nó so với các tàu lặn xử lý bom mìn khác ở vùng ven biển là sử dụng một phương pháp di chuyển kết hợp: trong cột nước, thiết bị di chuyển với sự trợ giúp của hai cặp "vây", giống như cá hoặc động vật có vú có đầu nhọn, và dọc theo phần đáy, với sự trợ giúp của những "vây" giống nhau, nó đã bò được. Đồng thời, trong các tài liệu dành cho sự phát triển này, người ta lập luận rằng các "vây" có sáu bậc tự do. Theo quan niệm của các nhà phát triển, điều này cung cấp khả năng sử dụng hiệu quả như nhau của thiết bị đang được xem xét ở cả vùng nước nông và độ sâu lớn, đồng thời cũng làm tăng đáng kể tính di động và khả năng vượt qua các chướng ngại vật có tính chất khác nhau.
Như một trọng tải, nó đã được lên kế hoạch sử dụng các thiết bị tìm kiếm khác nhau cho đến một camera quang điện tử cỡ lớn, được treo trên các giá đỡ đặc biệt dưới phần trung tâm của thân xe.
Tình trạng của sự phát triển hiện không hoàn toàn rõ ràng, vì phần dành riêng cho phương tiện không người lái dưới nước "Transfibian" không có mặt ngay cả trên trang web của công ty phát triển. Mặc dù một số nguồn tin cho rằng chính bộ phận quân sự Mỹ đã ưu tiên cho thiết bị này, từ bỏ sự phát triển được coi là trước đây của cùng một công ty - phương tiện không người lái dưới nước Ariel II. Tuy nhiên, có khả năng dự án đã bị đóng cửa hoặc đóng băng, vì các chuyên gia hải quân Mỹ, nói một cách nhẹ nhàng, không hài lòng với một số thông số quan trọng của phương tiện không người lái dưới nước đang được đề cập.
THEO DÕI AMPHIBIA
Mẫu phương tiện không người lái cuối cùng được thiết kế để tìm kiếm và phá mìn, cũng như tiến hành trinh sát phòng thủ chống đổ bộ của đối phương trong cái gọi là khu vực lướt sóng, mà chúng ta sẽ xem xét ở đây, được tạo ra bởi các chuyên gia từ công ty Foster- nổi tiếng của Mỹ. Miller, chuyên phát triển robot quân sự và cảnh sát. Công việc trên thiết bị này, được gọi là Robot thích ứng chiến thuật, được thực hiện trong khuôn khổ Chương trình MCM Vùng nước nông / Lướt sóng, do Ban quản lý nghiên cứu của Hải quân Hoa Kỳ tài trợ.
Mẫu này là một phương tiện lội nước không người lái, có bánh xích được phát triển bằng cách sử dụng những phát triển của Foster-Miller khi tạo ra một robot mặt đất cỡ nhỏ Lemming, do DARPA ủy nhiệm. Như vậy, thiết bị này có khả năng hoạt động cả dưới đáy biển ở vùng nước nông gần bờ biển (sông, hồ, v.v.) và trên bờ biển. Đồng thời, nhà phát triển cung cấp khả năng trang bị cho thiết bị nhiều tùy chọn khác nhau cho các yếu tố nguồn (pin sạc), cảm biến và các tải trọng khác, được đặt trong một khoang có thể tích hữu ích khoảng 4500 mét khối. inch (khoảng 0,07 mét khối).
Nguyên mẫu được chế tạo của thiết bị có các đặc điểm kỹ thuật và chiến thuật sau: chiều dài - 711 mm, chiều rộng - 610 mm, chiều cao - 279 mm, trọng lượng (trong không khí) - 40,91 kg, tốc độ tối đa - 5,4 km / h, hành trình tối đa phạm vi - 10 dặm. Như một trọng tải, nó đã được lên kế hoạch phát triển các cảm biến xúc giác (cảm biến cảm ứng), một máy đo từ tính, một cảm biến cảm ứng từ để phát hiện vật thể không tiếp xúc, v.v.
Các thiết bị trên tàu của robot đổ bộ được cho là bao gồm thiết bị hỗ trợ điều hướng (hệ thống đa cảm biến để xác định vị trí không gian của phương tiện sử dụng bộ lọc Kalman; hệ thống định vị để làm việc ở vùng nước nông SINS (Hệ thống điều hướng bờ biển); bộ thu vi sai hệ thống con của hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu (DGPS); la bàn ba trục; đồng hồ đo đường, cảm biến con quay hồi chuyển tốc độ yaw, v.v.) và thông tin liên lạc (bộ thu radio ISM và modem âm thanh dưới nước) và hệ thống điều khiển trên tàu dựa trên PC / 104 máy tính tiêu chuẩn.
Kết quả của cuộc khảo sát khu vực được chỉ định của khu vực nước (đáy biển) bởi từng robot đổ bộ được phân bổ cho việc này - và hoạt động được lên kế hoạch sử dụng một nhóm các thiết bị tương tự - được truyền đến bảng điều khiển của người điều hành, nơi một kỹ thuật số bản đồ của khu vực này được hình thành trên cơ sở của họ.
Các chuyên gia từ Foster-Miller và bộ phận hệ thống bờ biển của Trung tâm tác chiến bề mặt của Hải quân Hoa Kỳ đã cùng nhau thực hiện một chu trình thử nghiệm mẫu thử nghiệm của hệ thống được đề cập, trong đó họ phải chứng minh khả năng của một robot đổ bộ để giải quyết các nhiệm vụ sau:
- tìm kiếm các đối tượng khác nhau trong khu vực được chỉ định của vùng nước;
- tìm kiếm và xác định các vật thể dưới đáy biển;
- khảo sát đầy đủ và kỹ lưỡng vùng ven biển (vùng lướt sóng) tại địa điểm diễn ra hoạt động tấn công đổ bộ sắp tới;
- duy trì liên lạc hai chiều với người điều khiển trên tàu sân bay hoặc bộ chỉ huy ven biển;
- giải quyết các nhiệm vụ yêu cầu ngoại tuyến.
Vào tháng 7 năm 2003, robot đổ bộ này đã được giới thiệu với mọi người ở Boston trong khuôn khổ cuộc triển lãm do Cục Nghiên cứu Hải quân Hoa Kỳ tổ chức trong Lễ hội Cảng Boston, và trước đó, vào năm 2002, quân đội Hoa Kỳ đã sử dụng các thiết bị này trong một phiên bản được tối ưu hóa để sử dụng trên đất liền., trong một hoạt động khảo sát các hang động ở vùng núi Afghanistan.
Trạng thái của hệ thống được chỉ ra là "đang được phát triển", các hợp đồng sản xuất hàng loạt robot lưỡng cư vẫn chưa được ký kết (ít nhất là thông tin về điều này chưa được công khai), do đó, có khả năng là khách hàng, được đại diện bởi Bộ Tư lệnh Hải quân Hoa Kỳ, vẫn chưa thể hiện sự quan tâm tích cực để tiếp tục làm việc với dự án. Ngoài ra, không có đề cập đến hệ thống rô bốt này trên trang web của Hải quân Hoa Kỳ trong phần dành riêng cho Lực lượng Hành động Bom mìn và Cơ sở cho các Vùng nước Rất nông và Chương trình Vùng Lướt sóng.
NGUY HIỂM TIỀM NĂNG
Nhìn chung, có thể nói rằng nhiệm vụ tìm kiếm, phát hiện, phân loại và phá hủy mìn ở vùng ven biển và trên đường bờ biển đầu tiên ("bãi biển"), cũng như phát hiện các yếu tố phòng thủ chống đổ bộ của đối phương vẫn là một trong những nhiệm vụ các thành phần quan trọng nhất của quy trình phức tạp đối với hải quân của các quốc gia hàng đầu trên thế giới hỗ trợ các hoạt động tấn công đổ bộ. Đặc biệt là những điều diễn ra trên những dải bờ biển xa lạ.
Về vấn đề này, chúng ta có thể mong đợi sự phát triển hơn nữa của công việc tạo ra các công cụ robot được thiết kế để giải quyết các vấn đề trên. Mặc dù thông tin trên có thể thấy, nhiệm vụ tạo ra các phương tiện không có người ở và đặc biệt là phương tiện tự hành có khả năng hoạt động trong điều kiện cực kỳ khó khăn của vùng ven biển (vùng lướt sóng, trên đường bờ biển thứ nhất), đặc trưng bởi địa hình đáy phức tạp, độ sâu nông. và dòng điện mạnh, hoàn toàn không đơn giản và không phải lúc nào cũng dẫn đến kết quả mong muốn và thỏa mãn cho khách hàng.
Mặt khác, vào năm 2008, trên các trang của nguồn trực tuyến NewScientist.com, tài liệu đã được công bố dựa trên dự báo của các chuyên gia Anh và Mỹ về những mối đe dọa khoa học và kỹ thuật nghiêm trọng nhất mà nhân loại có thể phải đối mặt trong tương lai gần. … Và điều đáng chú ý, theo các tác giả của dự báo, một trong những mối đe dọa với mức độ xác suất cao có thể là sự phát triển quá nhanh của robot phỏng sinh học - hệ thống được tạo ra trên cơ sở mượn một số mẫu tự nhiên của hành tinh. Chẳng hạn, chẳng hạn như các phương tiện dưới nước không người lái tự hành, được tạo ra tương tự như một số mẫu động vật biển nhất định theo cả nghĩa xây dựng và liên quan đến các mô hình hành vi được thực hiện trong hệ thống điều khiển của chúng.
Theo các nhà khoa học Anh, việc "lai tạo" nhanh chóng loại robot mô phỏng sinh học này có thể trở thành một loài cư trú mới trên hành tinh của chúng ta và tham gia vào cuộc đối đầu giành không gian sống với những người tạo ra chúng trước đây. Tuyệt vời? Có, có thể. Nhưng vài thế kỷ trước, tàu ngầm Nautilus, tên lửa không gian và tia laser chiến đấu dường như thật tuyệt vời. Còn chuyên gia về robot phỏng sinh học Robert Full, làm việc tại Đại học California ở Berkeley, nhấn mạnh: "Theo tôi, ở giai đoạn này, chúng ta biết quá ít về các mối đe dọa có thể xảy ra để lập kế hoạch phát triển đúng đắn".
