Как работает дробилка

Crusher дебютировал в истинном стиле грузовика-монстра: два прототипа въехали в здание Университета Карнеги-Меллона под громкую музыку и мигающие огни. Один Crusher стоял рядом, в то время как его коллега продолжал переворачиваться и крушить груды автомобилей, которые заставили бы большинство грузовиков-монстров пятиться назад, поджав хвосты. Crusher — это не типичный грузовик. Он может проехать прямо через 4-футовую вертикальную стену, перевозя 8000 фунтов груза.

Crusher — это беспилотное наземное транспортное средство ( UGV ), финансируемое DARPA и разработанное Национальным инженерным центром робототехники Карнеги-Меллона ( NREC ). Направленность проекта Crusher, основанного на другом UGV, разработанном NREC, под названием Spinner (Crusher иногда называют Spinner версии 2.0 ), в значительной степени является направленностью всех финансируемых военными исследований и разработок в мире UGV прямо сейчас: возможности восприятия, автономность и прочность. Армии США мало что нужно больше, чем беспилотный, бесшумный танк, который может нести неограниченную полезную нагрузку, защищаться от врага и беспрепятственно мчаться по местности, где Hummer свернулся бы в позе эмбриона.

Crusher, вероятно, никогда не увидит серийного производства. Стоимость будет слишком высока (дизайнеры даже не называют цифру). Он разработан как действующий прототип для тестирования различных технологий, которые NREC разрабатывает в рамках программы под названием UPI .

UPI расшифровывается как Unmanned Ground Combat Vehicle PerceptOR ( off-road) Integration, проект, финансируемый DARPA, который включает в себя эксперименты по «оценке возможностей крупномасштабных беспилотных наземных транспортных средств (UGV), работающих автономно в широком диапазоне сложных, бездорожье" [ исх ]. 6,5-тонная Crusher весит почти на 30 процентов меньше, чем Spinner, и может перевозить больше груза. Единственное, что NREC упустил из обновления Spinner, — это возможность продолжать движение, если его перевернуть вверх дном. Ни слова о том, почему эта классная функция исчезла, хотя логика подсказывает, что это было сделано либо для того, чтобы сделать возможными некоторые другие модернизированные функции Crusher, либо для того, чтобы сократить дорогостоящие возможности, которые могут не иметь решающего значения для основной миссии UPI.

Итак, что же может Крашер?

По данным NREC, до реального внедрения технологии Crusher осталось от шести до десяти лет. В то время как более мелкие роботы, управляемые человеком, уже вышли на поле боя (см. Как работают военные роботы ), массивные беспилотные роботы, такие как Crusher, все еще находятся в лабораториях. Сложность систем восприятия и управления, необходимых крупномасштабному роботу для работы с неизвестной местностью и условиями, все еще находится на стадии исследований и разработок. Системы восприятия и навигации Crusher представляют собой прототипы, предназначенные в качестве испытательных платформ для все более инновационных подходов к наземным боевым машинам, которые не требуют участия человека для выполнения своей миссии.

В следующем разделе мы рассмотрим некоторые из этих систем. Поскольку Crusher — это в первую очередь военный проект, полных подробностей для широкой публики нет, но тем не менее удалось разузнать кое-какую интересную информацию.

В разработке Crusher есть три основных направления:

Каркас Crusher сделан из алюминия и титана. Его корпус представляет собой алюминиевую пространственную раму (открытая конструкция из шатунов) с сверхпрочными титановыми узлами, соединяющими стержни для дополнительной прочности в случае вероятного столкновения с крупными твердыми предметами. Непосредственно под корпусом находится защитная пластина - в основном подвесной стальной «бампер» с амортизатором, который выступает в качестве первой защиты, защищая корпус от начального контакта с валунами, пнями и ступенями.

Чтобы он мог преодолевать препятствия и в целом неблагоприятную местность, Crusher оснащен шестиколесной полноприводной системой, работающей от гибридной дизель-электрической установки, которая обеспечивает почти бесшумную работу — удобная характеристика при разведке. Турбодизельный двигатель мощностью 78 лошадиных сил действует в системе как генератор, вырабатывая непрерывную мощность 58 киловатт (кВт) для зарядки 300-вольтовой литий-ионной аккумуляторной батареи Crusher мощностью 18,7 кВт . Аккумуляторы, в свою очередь, питают шесть электродвигателей мощностью 210 кВт , по одному в каждой из шести ступиц колес. Каждый мотор выдает 282 лошадиные силы. Как и в большинстве гибридных электрических систем, Crusher использует рекуперативное торможение , чтобы возвращать часть энергии батареям каждый раз, когда он замедляется (см.Как работают гибридные автомобили , чтобы узнать о рекуперативном торможении). Автомобиль может работать на бесшумной батарее от 2 до 10 миль (от 3 до 16 км) в зависимости от скорости и загрузки груза.

Поскольку каждое колесо приводится в действие независимо, если одно или два из них выйдут из строя, Crusher сможет продолжить движение. Ему нужно только четыре из шести колес, чтобы поддерживать свои возможности. И если ему вдруг понадобится развернуться — скажем, он окружен с трех сторон непреодолимыми барьерами — он может использовать свою способность скользить с нулевым радиусом поворота, чтобы быстро развернуться, не имея места для маневра.

Чтобы проехать под низко нависающими препятствиями, столкнуться с каменистой местностью или лучше спрятаться от врага, Crusher имеет регулируемый дорожный просвет от 0 до 30 дюймов (76 см). В дополнение к регулировке высоты подвеска Crusher может перемещаться на полные 30 дюймов для поглощения ударов, а ее жесткость регулируется для различных условий грунта. Нам удалось найти скрытое изображение Spinner, предшественника Crusher — помните, что Crusher — это обновленная версия Spinner 1.0:

Мощная рама Crusher, шестиколесный привод и экстремальные возможности подвески позволяют UGV двигаться на высоких скоростях, в настоящее время до 42 км/ч, по пересеченной местности, сталкиваясь с такими препятствиями, как канавы, валуны, крутые склоны и вертикальные барьеры. до 4 футов, все без промаха.

Прочность, мощность и бесшумность делают Crusher идеальным разведывательным инструментом, но в первую очередь DARPA выделило 35 миллионов долларов на разработку системы автономии UGV. NREC не опубликовал подробной информации о системе UPI, но говорит, что «эта технология распределяет сенсорные возможности по всему транспортному средству, чтобы помочь сбалансировать его восприятие, а также поддержать области транспортного средства, которые могут быть менее приспособлены к восприятию окружающей среды». ] программное обеспечение также позволит Crusher «обучаться» и применять ранее собранную информацию к новым препятствиям».

Мы знаем, что аппаратура восприятия состоит в основном из блоков LADAR (лазерное обнаружение и определение дальности) и массивов камер . Устройство LADAR посылает лазерный луч для сканирования области и измеряет, сколько времени требуется, чтобы луч отразился обратно к лазерному датчику устройства. Crusher имеет восемь таких устройств: четыре сканируют окружающую среду по горизонтали и четыре сканируют по вертикали. Он использует шесть пар камер стереозрения для восприятия глубины и четыре цветные камеры для применения цветового пикселя к каждой точке расстояния, определяемому датчиком LADAR.

Последнее воплощение Crusher оснащено 18-футовой телескопической мачтой для сбора данных с более высокой точки обзора. Мачта может включать в себя части узла LADAR и камеры, показанные выше, или может просто добавлять дополнительный набор датчиков к системе восприятия.

Объединив все данные LADAR и камеры, бортовой процессор Crusher создает трехмерное изображение ландшафта, по которому движется Crusher. ЦП представляет собой Pentium 3 с тактовой частотой 700 МГц, который управляет механической деятельностью Crusher и запускает навигационное программное обеспечение, которое обрабатывает данные датчиков. Инерциальный измерительный блок ( IMU ) определяет высоту, положение и направление движения Crusher с помощью комбинации акселерометров (датчиков наклона) и гироскопов , поэтому Crusher всегда знает о своем движении и положении относительно ландшафта. UGV также имеет встроенный приемник GPS и компьютерную базу данных GPS, которая включает предварительно запрограммированные данные о местности.

На данный момент полевые эксперименты показали, что Crusher находится на пути к настоящей автономии. Во время тестирования Crusher перемещался от путевой точки GPS к путевой точке GPS, разнесенной на расстояние более 0,6 мили (1 км) без какого-либо внешнего контроля. Используя свои системы восприятия и навигации, Crusher может реагировать на препятствия на лету — ему не нужен оператор, который говорит ему, что делать, когда он натыкается на что-то. Он может подняться на уклон более 40 градусов, проехать прямо через 4-футовую ступеньку и пересечь 80-дюймовую траншею, используя свои собственные возможности принятия решений. Способность преодолевать траншеи особенно крута — шины Crusher установлены таким образом, что они могут опускаться, чтобы поддерживать транспортное средство, когда оно пересекает пропасть.

Характеристики дробилки :

Спецификации размера и веса означают, что один грузовой самолет C-130H может нести два Crusher в бой в любой точке мира. По состоянию на август 2006 года Crusher был оснащен креплением Rafael Mini Typhoon с винтовкой 50-го калибра, что указывает на возможность того, что боевые роли могут стать все более заметным направлением в разработке технологии автономности для военных машин. В следующем разделе мы рассмотрим будущее прототипа Crusher и выясним, как он вписывается в общую тенденцию военных исследований и разработок.

По состоянию на 2006 год вооруженные силы США развернули около 4000 боевых роботов на действительной службе. Военные используют этих роботов в первую очередь для «вынюхивания» бомб и очистки зданий и других закрытых сооружений. Армейская программа Future Combat Systems ( FCS ) планирует потратить около 300 миллионов долларов на финансирование обновлений, расширяющих роль боевых роботов. FCS ищет роботов-мулов, которые могут перевозить груз вместе с войсками по неровной местности, и гораздо более крупные беспилотные транспортные средства, которые могут работать без участия человека для разведки районов и патрулирования границ, отправляя важные данные обратно войскам. Если эти большие автономные транспортные средства также смогут перевозить огромные полезные грузы по пересеченной местности без потери скорости, это будет дополнительным бонусом. Крашер или что-то в этом роде было бы идеально на последних ролях.

Сам Crusher, вероятно, не увидит развертывания. В основном это исследовательский проект, и он будет проходить испытания и эксперименты до 2008 года. В это время NREC передаст технологию Crusher DARPA, чтобы ее можно было применить к связанным проектам, большинство из которых относятся к сфере боевой системы будущего. . FCS реализует программы разработки, такие как Armed Reconnaissance Vehicle (ARV), целью которых является создание полностью автономной, боеспособной машины для разведывательных миссий; и Автономная навигационная система (ANS), всеобъемлющая программа по развитию возможностей автономии на общей платформе для широкого спектра военных роботов. Общая цель FCS — плавная интеграция пилотируемых и беспилотных транспортных средств, наземных и воздушных, в структуру, которой можно управлять через единую веб-систему управления.

Что касается FCS, мы можем увидеть машины типа Crusher для поддержки войск в боевых действиях через 5-10 лет. Они, скорее всего, начнут с роли разведчиков, а затем перейдут в бой, поддерживая войска, а не заменяя их. Но передовая технология автономии Crusher не относится к военным. NREC предполагает и уже работает над исследовательскими проектами, в которых системы, разработанные для Crusher, используются в гражданских целях. Через десятилетие мы могли бы увидеть, как автономные транспортные средства выполняют рискованные задачи в таких областях, как сельское хозяйство, добыча полезных ископаемых и строительство, в конечном итоге перенося часть опасности, с которой сталкиваются люди в этих областях, на заменяемых роботов-аналогов, которые не чувствуют боли.

Для получения дополнительной информации о Crusher, UGV и связанных с ними темах перейдите по ссылкам на следующей странице.

Статьи по Теме

Больше отличных ссылок

Источники