استفاده از وسایل نقلیه بدون سرنشین سطحی و زیر آب در انواع مختلف و همچنین سایر سیستم های روباتیک در حل طیف وسیعی از وظایف به نفع نیروهای دریایی و گارد ساحلی کشورهای پیشرو در جهان در سالهای اخیر رواج یافته و تمایل دارد برای توسعه سریع تر
یکی از دلایل توجه متخصصان نیروی دریایی به ایجاد روبات های زیر آب کارآیی بالای استفاده رزمی آنها در مقایسه با وسایل سنتی در اختیار فرماندهی نیروهای دریایی کشورهای جهان تا کنون است. به عنوان مثال ، در طول حمله به عراق ، فرماندهی نیروی دریایی ایالات متحده در خلیج فارس با استفاده از وسایل نقلیه بدون سرنشین خودران زیر آب موفق به پاکسازی مین ها و سایر اشیاء خطرناک از مین ها و دیگر اجسام خطرناک از منطقه آبی خلیج شد. مساحت یک چهارم مایل مربع (حدود 0.65 کیلومتر مربع) ، علیرغم این واقعیت که ، همانطور که یکی از نمایندگان نیروی دریایی ایالات متحده به خبرنگار آسوشیتدپرس اشاره کرد ، یک گروهان معمولی غواصان معدن کار می کردند. 21 روز برای انجام این کار
در عین حال ، لیست وظایفی که توسط وسایل نقلیه بدون سرنشین زیر آب حل شده است ، به طور مداوم در حال گسترش است و علاوه بر کارهای سنتی و رایج - جستجوی مین ها و اجسام انفجاری ، ارائه عملیات مختلف زیر آب ، و همچنین شناسایی و مشاهده - در حال حاضر شامل راه حل وظایف شوک و کار بر روی "روبات در بندهای شانه ای" پیچیده تر و قبلاً غیرقابل دسترسی بود در منطقه ساحلی ، جایی که آنها باید مین ها و سایر عناصر دفاع ضد دوزیست دشمن را نابود کنند. شرایط خاص استفاده رزمی آنها آب کم عمق ، جریانهای جزر و مدی قوی ، امواج ، توپوگرافی دشوار پایین و غیره است. - در نتیجه ، آنها منجر به ایجاد مکانیسم هایی می شوند که دارای پیچیدگی فنی بالا و اصالت راه حل های مورد استفاده هستند. با این حال ، این اصالت اغلب برای آنها جانبی دارد: مشتری هنوز آماده معرفی گسترده چنین هیولاهای ساخته شده توسط انسان به سربازان نیست.
کامپوزیت فلزی "سرطان"
یکی از اولین ربات های نظامی ایجاد شده برای کار در منطقه "ساحل" در آماده سازی برای عملیات دوزیستان ، می تواند یک ربات کوچک زیر دریایی مستقل سخت پوستان شناخته شود که به عنوان وسیله نقلیه زیر آب مستقل Ambulator Benthic شناخته می شود ، که می تواند از انگلیسی به عنوان "راه رفتن بنتیک" ترجمه شود. (پایین) وسیله نقلیه مستقل زیر آب ".
این دستگاه با وزن تنها 3.2 کیلوگرم به طور ابتکاری توسط متخصصان مرکز علوم دریایی دانشگاه شمال شرقی ، واقع در بوستون ، ماساچوست (ایالات متحده) ، تحت رهبری دکتر جوزف آیرز ساخته شد. مشتری کار اداره تحقیقات نیروی دریایی ایالات متحده (ONR) و آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی وزارت دفاع ایالات متحده (DARPA) بود.
این دستگاه یک ربات مستقل از طبقه به اصطلاح biomimetic است (ربات هایی شبیه به برخی از نمونه های دنیای حیوانات - V. Sch.) ، که شبیه سرطان است و برای انجام عملیات شناسایی و مین در ساحل طراحی شده است. منطقه و در اولین خط ساحلی ، و همچنین در پایین رودخانه ها ، کانالها و دیگر مخازن کم عمق طبیعی و مصنوعی.
این ربات دارای بدنه ای از مواد کامپوزیت با دوام ، طول 200 میلی متر و عرض 126 میلی متر ، هشت پایه مکانیکی با هر سه درجه آزادی و همچنین یک جفت پای جلویی ، شبیه پنجه خرچنگ یا خرچنگ و یک عقب است. سطحی شبیه به دم خرچنگ ، سطحی برای تثبیت هیدرودینامیکی ربات در زیر آب به طول تقریباً 200 میلی متر (یعنی هر سطح از نظر طول با بدن ربات قابل مقایسه است). پاهای مکانیکی توسط ماهیچه های مصنوعی ساخته شده از آلیاژ نیکل-تیتانیوم با اثر حافظه شکل (آلیاژ حافظه شکل NiTi) به حرکت در می آیند و توسعه دهندگان تصمیم گرفتند از مدولاسیون عرض پالس در درایوها استفاده کنند.
اقدامات این روبات با استفاده از یک کنترل کننده شبکه عصبی کنترل می شود که یک مدل رفتاری را که توسعه دهندگان از زندگی خرچنگ ها وام گرفته اند و با شرایط استفاده رزمی از این روبات ها سازگار شده است ، پیاده سازی می کند. علاوه بر این ، متخصصان دانشگاه شمال شرقی خرچنگ آمریکایی را به عنوان منبع توسعه مدل رفتاری ربات مورد نظر انتخاب کردند.
دکتر جوزف آیرز ، سرپرست پروژه از مرکز علوم دریایی دانشگاه شمال شرقی ، می گوید: "راه ها و رفتارهایی که خرچنگ ها برای یافتن غذا در هزاره ها استفاده می کردند به همان اندازه می تواند توسط یک روبات برای یافتن معادن استفاده شود."
سیستم کنترل روی ربات سرطان بر اساس یک سیستم محاسباتی از نوع Persistor مبتنی بر ریزپردازنده Motorola MC68CK338 است و بار دستگاه شامل یک سیستم ارتباطی هیدروآکوستیک ، قطب نما و شیب سنج / شتاب سنج مبتنی بر MEMS (MEMS - سیستم میکروالکترومکانیکی).
سناریوی معمولی برای استفاده رزمی از این ربات به این شکل بود. گروهی از خرچنگ های روباتیک با استفاده از یک حامل حمل و نقل مخصوص اژدر به منطقه کاربردی تحویل داده می شوند (قرار بود چیزی شبیه به یک نسخه زیر آب از یک کانتینر باری کوچک که در نیروی هوایی استفاده می شود ایجاد شود). پس از پراکندگی ، روبات ها ، طبق یک برنامه از پیش تعیین شده ، باید شناسایی یا شناسایی اضافی منطقه تعیین شده را انجام دهند ، عناصر سیستم دفاعی ضد دوزیست دشمن ، به ویژه در مورد مین ها و سایر اجسام انفجاری و غیره را شناسایی کنند. در مورد تولید در مقیاس بزرگ ، قیمت خرید یک سرطان رباتیک می تواند تقریباً 300 دلار باشد.
با این حال ، به نظر می رسد که موضوع از ساخت چندین نمونه اولیه و آزمایشات کوتاه آنها فراتر نرفته است. مشتری احتمالی اصلی ، نیروی دریایی ، که در ابتدا حدود 3 میلیون دلار برای این مطالعات اختصاص داد ، علاقه بیشتری به این پروژه نشان نداد: آخرین باری که توسعه دانشگاه شمال شرقی به متخصصان فرماندهی نیروی دریایی ایالات متحده نشان داده شد ، ظاهراً در 2003 احتمالاً در بین شرکت کنندگان در نمایشگاه هایی که این اختراع به نمایش گذاشته شده بود ، مشتری وجود نداشت.
خرچنگ "ARIEL II"
تلاش برای ایجاد یک ربات بر اساس ویژگی های ساختاری "غذاهای دریایی" ، و به طور خاص - خرچنگ ، نیز توسط متخصصان شرکت آمریکایی "AyRobot" انجام شد. این شرکت امروزه یکی از برجسته ترین توسعه دهندگان و تولیدکنندگان روبات های مختلف در مقاصد نظامی و غیرنظامی است و حجم تحویل آنها به میلیون ها نفر برآورد شده است. این شرکت که در سال 1990 تأسیس شد ، از سال 1998 به طور منظم در جهت منافع دارپا یا سایر بخشهای ارتش و سازمانهای امنیتی ایالات متحده و سایر کشورهای جهان مشارکت داشته است.
رباتی که توسط متخصصان این شرکت توسعه یافته بود Ariel II نام داشت و به عنوان وسیله نقلیه زیر آب مستقل (ALUV) طبقه بندی می شود. این دستگاه برای جستجو و حذف مین ها و موانع مختلف در سیستم دفاعی ضد دوزیست دشمن واقع در منطقه کم عمق ساحلی و در "ساحل" طراحی شده است.به گفته توسعه دهندگان ، ویژگی روبات این است که می تواند عملکرد خود را حتی در حالت معکوس حفظ کند.
وزن "Ariel II" حدود 11 کیلوگرم است و می تواند تا 6 کیلوگرم بار حمل کند. طول بدنه دستگاه 550 میلی متر است ، حداکثر طول برای دستکاری کنندگان با قطب نما و شیب سنج 1150 میلی متر ، عرض 9 سانتی متر در موقعیت کم و 15 سانتی متر - در "پاهای" بلند شده است. این ربات قادر است در عمق حداکثر 8 متر کار کند منبع تغذیه - 22 باتری نیکل کادمیوم.
از نظر ساختاری ، "آریل دوم" دستگاهی شبیه خرچنگ است که بدنه اصلی و شش پا به آن متصل است و دارای دو درجه آزادی است. همه تجهیزات الکترونیکی مورد نظر که روی "خرچنگ با لباس متحدالشکل" قرار گرفته اند ، طبق برنامه توسعه دهندگان ، باید در یک ماژول مهر و موم شده قرار گیرند. سیستم مدیریت بار هدف توزیع شده است. کار بر روی این ربات عملیات مین بر اساس قراردادهای صادر شده توسط آژانس دارپا و دفتر تحقیقات نیروی دریایی ایالات متحده انجام شد.
سناریوی استفاده رزمی از این روبات ها از جهات مختلف مشابه آنچه در بالا توضیح داده شد ، تنها با یک تفاوت: این روبات دارای حالت تخریب مین بود. با یافتن مین ، ربات متوقف شد و در نزدیکی معدن موقعیت گرفت و منتظر فرمان بود. با دریافت سیگنال مربوطه از پست فرماندهی ، ربات مین را منفجر کرد. بنابراین ، "گله" این روبات ها می تواند به طور همزمان میدان مین ضد دوزیستان را در منطقه فرود حمله آبی دوزیستان تقریباً به طور کامل یا حتی به طور کامل نابود کند. توسعه دهنده همچنین گزینه ای را ارائه کرد که نقش کامیکازه را در نظر نگرفته بود: روبات به سادگی یک بار انفجاری را روی مین گذاشت و قبل از انفجار به فاصله ایمن عقب نشینی کرد.
یکی از نمونه های اولیه این ربات - جستجوگر معدن "Ariel" است. عکس از www.irobot.com
Ariel II توانایی خود را برای یافتن مین در حداقل سه آزمایش نشان داد. اولین مورد در یک منطقه ساحلی کم عمق در منطقه ساحل ریویرا ، در نزدیکی شهر ریویرا ، ماساچوست انجام شد. مورد دوم در شهر پاناما ، فلوریدا ، با بودجه شرکت بوئینگ ، و سوم در منطقه خلیج مونتری برای گروه نشنال جئوگرافیک است. ظاهراً این پروژه توسعه بیشتری دریافت نکرد (از جمله به دلیل نتایج دور از ابهام این آزمایشات) ، و مشتری نظامی ، که در مرحله اول کار را تأمین مالی کرد ، ظاهراً توسعه دیگری از همان شرکت را امیدوار کننده تر دانست ، معروف به "Transfibian" و در زیر مورد بحث قرار گرفته است. اگرچه در اینجا نیز همه چیز به این سادگی نیست.
"TRANSFIBIA" از MASSACHUSETS
یکی دیگر از وسایل نقلیه زیر آب بدون سرنشین برای کار در منطقه ساحلی ، که توسط شرکت "AyRobot" فهرست شده است ، در ابتدا توسط متخصصان آن توسعه نیافته بود ، اما از شرکت "Nekton Corporation" که در سپتامبر 2008 به مبلغ 10 میلیون دلار خریداری شد ، به ارث برده شد.
این دستگاه "Transphibian" (Transphibian) نامگذاری شد و در جهت منافع ارتش برای جستجو و انهدام مین های مختلف با استفاده از یک بار انفجاری روی کشتی به وزن 6 ، 35 کیلوگرم و سیگنال ارائه شده توسط اپراتور از راه دور ایجاد شد. به
"Transfibian" یک وسیله نقلیه بدون سرنشین مستقل کوچک (قابل حمل) در زیر آب به طول حدود 90 سانتی متر است. تفاوت اصلی آن با سایر شناورهای مین در منطقه ساحلی استفاده از روش ترکیبی حرکت است: در ستون آب ، دستگاه حرکت می کند با کمک دو جفت "باله" ، مانند یک ماهی یا یک پستاندار سنجاقدار ، و در قسمت پایین ، با کمک همان "باله" ، در حال حاضر در حال خزیدن است. در عین حال ، در مطالبی که به این توسعه اختصاص داده شده استدلال می شود که "باله ها" دارای شش درجه آزادی هستند. همانطور که توسعه دهندگان تصور می کردند ، این امکان استفاده م equallyثر از دستگاه مورد بررسی را هم در آبهای کم عمق و هم در اعماق زیاد فراهم می کند و همچنین تحرک آن و توانایی غلبه بر موانع مختلف را افزایش می دهد.
به عنوان یک محموله ، برنامه ریزی شده بود که از تجهیزات مختلف جستجو تا یک دوربین اپتوالکترونیکی با اندازه بزرگ استفاده شود ، که قرار بود بر روی پایه های مخصوص زیر قسمت مرکزی بدنه خودرو تعلیق شود.
وضعیت توسعه در حال حاضر کاملاً مشخص نیست ، زیرا بخش اختصاص داده شده به وسیله نقلیه بدون سرنشین زیر آب "Transfibian" حتی در وب سایت شرکت توسعه دهنده وجود ندارد. اگرچه تعدادی از منابع ادعا می کنند که وزارت دفاع آمریکا به نفع این دستگاه بوده است ، اما توسعه قبلی همان شرکت - وسیله نقلیه بدون سرنشین زیر آب Ariel II - را کنار گذاشت. با این حال ، به احتمال زیاد این پروژه بسته یا منجمد شده است ، زیرا متخصصان نیروی دریایی آمریکا ، به طور خفیف ، از تعدادی از پارامترهای مهم وسیله نقلیه زیر آب بدون سرنشین ناراضی بودند.
TRACK AMPHIBIA
آخرین نمونه از وسایل نقلیه غیرمسکونی که برای جستجو و انهدام مین ها طراحی شده اند ، و همچنین برای شناسایی پدافند ضد دوزیستی دشمن در منطقه به اصطلاح موج سواری ، که در اینجا مورد بررسی قرار می دهیم ، توسط متخصصان شرکت معروف آمریکایی Foster- ایجاد شده است. میلر که در زمینه توسعه روبات های نظامی و پلیس تخصص داشت. کار بر روی این دستگاه ، به نام Tactically Adaptable Robot ، در چارچوب برنامه بسیار کم عمق آب / منطقه گشت و گذار MCM ، که توسط مدیریت تحقیقات نیروی دریایی ایالات متحده تأمین شده بود ، انجام شد.
این نمونه یک وسیله نقلیه بدون سرنشین و ردیابی دوزیستان بود که با استفاده از پیشرفتهای بدست آمده توسط Foster-Miller هنگام ایجاد یک ربات زمینی کوچک Lemming ، به سفارش دارپا توسعه یافت. بنابراین ، این دستگاه قادر است هم در بستر دریا در آبهای کم عمق نزدیک ساحل (در رودخانه ، دریاچه و غیره) و هم در ساحل کار کند. در همان زمان ، توسعه دهنده امکان تجهیز دستگاه به گزینه های مختلف برای عناصر قدرت (باتری های قابل شارژ) ، سنسورها و سایر بارهای دیگر را فراهم کرد که در محفظه ای با حجم مفید حدود 4500 متر مکعب قرار داشت. اینچ (حدود 0.07 متر مکعب).
نمونه اولیه ساخته شده دستگاه دارای مشخصات تاکتیکی و فنی زیر است: طول - 711 میلی متر ، عرض - 610 میلی متر ، ارتفاع - 279 میلی متر ، وزن (در هوا) - 40 ، 91 کیلوگرم ، حداکثر سرعت - 5.4 کیلومتر در ساعت ، حداکثر سفر برد - 10 مایل به عنوان یک محموله ، برنامه ریزی شد تا حسگرهای لمسی (سنسورهای لمسی) ، یک گرادیومتر مغناطیسی ، یک سنسور القایی مغناطیسی برای تشخیص اجسام غیر تماسی و غیره توسعه داده شود.
تجهیزات داخلی ربات دوزیست شامل وسایل کمک ناوبری (سیستم چند سنسور برای تعیین موقعیت مکانی وسیله نقلیه با استفاده از فیلتر کالمن ؛ سیستم ناوبری برای کار در SINS آبهای کم عمق (سیستم ناوبری شناگر در ساحل) ؛ گیرنده دیفرانسیل زیر سیستم ماهواره ای ناوبری جهانی (DGPS) ؛ قطب نمای سه محوره ؛ کیلومتر شمار ؛ سنسور ژیروسکوپ سرعت انحراف و غیره) و ارتباطات (گیرنده رادیویی ISM و مودم آکوستیک زیر آب) و سیستم کنترل روی آن بر اساس PC / 104 کامپیوتر استاندارد
نتایج بررسی منطقه تعیین شده منطقه آب (بستر دریا) توسط هر یک از روبات های دوزیست اختصاص داده شده برای این کار - و عملیات با استفاده از گروهی از دستگاه های مشابه برنامه ریزی شده است - به کنسول اپراتور منتقل می شود ، جایی که یک دیجیتال نقشه این منطقه بر اساس آنها شکل می گیرد.
متخصصان فاستر میلر و بخش سیستم های ساحلی مرکز جنگ سطحی نیروی دریایی ایالات متحده به طور مشترک یک چرخه آزمایشی از نمونه اولیه سیستم مورد نظر را انجام دادند که طی آن آنها باید توانایی یک روبات دوزیست را برای حل کارهای زیر نشان دهند:
- جستجوی اشیاء مختلف در منطقه تعیین شده در منطقه آب ؛
- جستجو و شناسایی اشیاء در بستر دریا ؛
- بررسی کامل و کامل منطقه ساحلی (منطقه موج سواری) در محل عملیات تهاجمی دوزیستان آینده ؛
- حفظ ارتباط دو طرفه با اپراتور در کشتی حامل یا فرماندهی ساحلی ؛
- حل مشکلات مورد نیاز بصورت آفلاین
در ژوئیه 2003 ، این ربات دوزیست در بوستون به عنوان بخشی از نمایشگاهی که توسط اداره تحقیقات نیروی دریایی ایالات متحده در طول بوستون هاربرفست برگزار شد ، به همه نشان داده شد و پیش از این ، در سال 2002 ، ارتش ایالات متحده از این دستگاه ها در نسخه ای استفاده کرد که برای استفاده در خشکی بهینه شده بود. ، طی عملیات بررسی غارها در کوه های افغانستان.
وضعیت سیستم به عنوان "در حال توسعه" نشان داده شده است ، قراردادهایی برای تولید سریالی روبات های دوزیست هنوز منعقد نشده است (حداقل اطلاعاتی در این مورد منتشر نشده است) ، بنابراین به احتمال زیاد مشتری ، به نمایندگی از فرماندهي نيروي دريايي آمريكا هنوز علاقه اي براي ادامه كار بر روي پروژه نشان نداده است. علاوه بر این ، در وب سایت نیروی دریایی ایالات متحده در بخشی که به نیروهای عملیات مین و تاسیسات مناطق کم عمق آب و برنامه Surf Zone اختصاص داده شده ، هیچ اشاره ای به این سیستم رباتیک نشده است.
خطر بالقوه
به طور کلی ، می توان اظهار داشت که کار جستجو ، تشخیص ، طبقه بندی و انهدام مین ها در منطقه ساحلی و در اولین خط ساحلی ("ساحل") و همچنین تشخیص عناصر مختلف دفاع ضد دوزیستی دشمن همچنان یکی از مهمترین اجزای فرایند پیچیده برای نیروی دریایی کشورهای پیشرو در جهان از عملیات تهاجمی دوزیستان پشتیبانی می کند. به ویژه مواردی که در نواحی ناآشنا در ساحل اتفاق می افتد.
در این راستا ، می توان انتظار توسعه بیشتر کار در زمینه ایجاد ابزارهای روباتیک را داشت که برای حل مشکلات فوق طراحی شده اند. اگرچه ، همانطور که از اطلاعات فوق مشاهده می شود ، وظیفه ایجاد وسایل نقلیه غیرمسکونی و به ویژه خودمختار است که قادر به کار در شرایط بسیار دشوار منطقه ساحلی (منطقه موج سواری ، در اولین خط ساحلی) هستند ، که با یک توپوگرافی پایین پیچیده ، عمق کم مشخص می شود. و جریانهای قوی ، به هیچ وجه ساده نیست و همیشه به نتایج دلخواه و رضایت بخش برای مشتری منجر نمی شود.
از سوی دیگر ، در سال 2008 ، در صفحات منبع آنلاین NewScientist.com ، مطالبی بر اساس پیش بینی کارشناسان انگلیسی و آمریکایی در مورد جدی ترین تهدیدات علمی و فنی که بشریت در آینده نزدیک با آن روبرو هستند ، منتشر شد. … و آنچه که قابل توجه است ، به گفته نویسندگان پیش بینی ، یکی از تهدیدهای با احتمال زیاد ممکن است توسعه بیش از حد سریع روبات های زیست تقارن باشد - سیستم هایی که بر اساس وام گرفتن نمونه های خاصی از طبیعت این سیاره ایجاد شده اند. به عنوان مثال ، وسایل نقلیه بدون سرنشین زیر آب مستقل ، مشابه نمونه های خاصی از جانوران دریایی ، هم از نظر سازنده و هم از نظر مدلهای رفتاری که در سیستمهای کنترل آنها اجرا شده است ، ایجاد شده است.
به گفته دانشمندان انگلیسی ، "پرورش" سریع این نوع روبات های زیست تقارن می تواند به گونه ای جدید در سرزمین ما تبدیل شود و برای تصاحب فضای زندگی با خالقان سابق آنها وارد تقابل شود. خارق العاده؟ بله ، احتمالاً اما چند قرن پیش ، زیردریایی ناوتیلوس ، موشک های فضایی و لیزرهای جنگی فوق العاده به نظر می رسید. روبرت فول ، متخصص ربات های بیومیمتیک ، که در دانشگاه کالیفرنیا در برکلی کار می کند ، تأکید می کند: "به نظر من ، در این مرحله ، ما درباره تهدیدات احتمالی برای برنامه ریزی صحیح توسعه خود ، اطلاعات کمی داریم."
