Новости, советы, вдохновение которым вы можете доверять

Автономные наземные системы

Оставленное без присмотра рулевое колесо 15-тонного военного грузовика резко дернулось взад-вперед, когда огромные шины транспортного средства покатились по иссеченному дождем ущелью через груды щебня на неровном склоне холма недалеко от Питтсбурга.

Инженер Oshkosh Corp Ноа Зих, сидевший на водительском сиденье, держал руки на коленях, подальше от вращающегося колеса, когда автомобиль достиг нижней части склона и врезался в лужу, покрыв лобовое стекло ослепительным слоем грязи.

Когда грузовик с рычанием поднялся на очередной подъем и снова начал спускаться, Зих протянул руку и щелкнул переключателем стеклоочистителя, чтобы смахнуть грязь, затем снова положил руки на колени.

Десять лет войны в Афганистане и Ираке привлекли внимание к растущему использованию беспилотных систем в небе над полем боя, от высоко летящего "Глобального ястреба" до смертоносных самолетов "Хищник" и "Ворон", запускаемых вручную.

Но на земле тысячи небольших роботов с дистанционным управлением также доказали свою ценность в борьбе с придорожными бомбами, представляющими смертельную угрозу для войск США в обеих войнах. По оценкам Управления объединенной программы Пентагона по системам робототехники, из более чем 6000 развернутых роботов около 750 были уничтожены в бою, что спасло по меньшей мере столько человеческих жизней.

Только сейчас исследования в области робототехники приближаются к той стадии, когда военные вскоре смогут развернуть большие наземные машины, способные самостоятельно выполнять задачи без участия человека. Результатами, среди прочего, могут стать большее количество спасенных жизней, меньший износ войск и снижение расхода топлива.

До полной автономии, по словам инженеров, еще годы.

"Наземная сфера намного, намного сложнее, чем воздушная, потому что она очень динамична", - сказал Майрон Миллс, который работал как над воздушными, так и над наземными роботизированными системами, а теперь руководит программой автономных транспортных средств для корпорации Lockheed Martin со штаб-квартирой в Мэриленде.

Миллс сказал, что автономные наземные системы сталкиваются с рядом проблем, таких как пыль, туман и мусор, а также избегают гражданских лиц и войск. В один момент путь может быть проходимым, а через полчаса - усеян препятствиями из-за боевых повреждений.

"Это просто очень, очень жесткая и хаотичная среда", - сказал Миллс. "Труднее всего было разобраться с тем, как сделать систему пригодной для солдат и быть способной справляться с хаотичной обстановкой".

Достигнут достаточный прогресс, чтобы система поддержки миссии Squad от Lockheed, транспортное средство весом 5000 фунтов (2268 кг), предназначенное для перевозки рюкзаков и другого снаряжения для перегруженных пехотинцев, в настоящее время испытывается в Афганистане.

Беспилотная автомобильная система Oshkosh, базирующаяся в Висконсине, которая позволила бы одному человеку управлять несколькими тяжеловесными грузовиками, была оценена водителями Корпуса морской пехоты США в Соединенных Штатах и находится на завершающей стадии разработки концепции.

Четвероногий шагающий робот, предназначенный для перевозки грузов для боевого пешего патрулирования - система поддержки Legged Squad, или LS3 - должен пройти тестирование и оценку в войсках к концу года, сообщили разработчики из базирующейся в Массачусетсе Boston Dynamics.

Потенциальная отдача может быть огромной. Роботизированные системы могут "радикально изменить баланс" между переменными, которые определяют высокую стоимость боевых машин, согласно отчету некоммерческой корпорации Rand для Пентагона за прошлый год.

Вывод водителей из грузовиков уменьшил бы потребность в толстой броне, которая увеличивает вес, повышает потребность в еще более мощных двигателях и увеличивает расход топлива в таких местах, как Афганистан, где стоимость доставки нефти может достигать 400 долларов за галлон, говорится в отчете Rand.

Достижения достаточно значительны, чтобы военные чиновники заявили, что они привержены продолжению разработки роботизированных систем, несмотря на бюджетную ситуацию, которая требует сокращения прогнозируемых расходов на оборону по меньшей мере на 487 миллиардов долларов в течение следующего десятилетия.

"У нас было немного... очень хороший успех с беспилотными системами. И робототехника во всех подразделениях становится все более очевидной ", - недавно заявил журналистам генерал-лейтенант корпуса морской пехоты Ричард Миллс.

ПРЕОДОЛЕНИЕ ПРЕПЯТСТВИЙ

Прежде чем роботы смогут выполнять новые и расширенные функции, инженеры должны преодолеть препятствия, которые мешают им работать более автономно. Роб Малин, директор предприятия по совместной военной программе наземной робототехники, называет это "серьезной технической проблемой".

Большинство из 6000 роботов, задействованных на данный момент, в том числе 2100 в настоящее время в Афганистане, представляют собой небольшие системы с дистанционным управлением, управляемые кем-то, кто просматривает видеопотоки с камер на транспортном средстве.

Для обеспечения большей автономии роботизированным системам требуется нечто большее, чем видеокамеры. Им нужны датчики, которые могут дать им точное представление о мире, и способность интерпретировать эти входные данные, чтобы они могли адекватно реагировать на ситуацию.

Система восприятия на беспилотном грузовом автомобиле Oshkosh начинается с трехмерного лидара, или системы обнаружения света и определения дальности, технологии, аналогичной радару.

В то время как радар использует радиоволны или микроволны, ЛИДАР использует лазеры, которые производят более сфокусированную волну, которая может передавать изображения с более четким разрешением. С этим связаны радары ближнего и дальнего действия. Глобальная система позиционирования в сочетании с подробными картами маршрута помогает системе ориентироваться и не сбиться с пути.

Полдюжины видеокамер, включая инфракрасную камеру для "видения" в темноте, помогают роботу создавать изображение окружающего мира, чтобы при необходимости он мог управлять автомобилем без помощи GPS или позволить удаленному оператору взять управление автомобилем на себя с ближайшего грузовика, если автономная система столкнется с проблемами.

"Эти датчики подключаются к системам восприятия, которые, по сути, преобразуют все это в карту, которая позволяет автомобилю фактически управлять автомобилем на основе всей этой информации", - сказал Зих.

Даже при наличии всех датчиков обработка входных данных и надлежащее обращение с ними могут быть сложными для программных алгоритмов, пошаговых компьютерных инструкций, которые управляют системой.

Лазерные лучи могут отражаться от датчиков от тумана, пыли, дыма и листвы, создавая впечатление, что транспортное средство сталкивается с препятствием. Они могут отражаться от воды в луже и отскакивать в космос, никогда не возвращаясь к датчику и создавая впечатление, что грузовик сталкивается с бесконечно глубокой ямой.

"Я думаю, что человек-непрофессионал думает ... вы устанавливаете камеру на компьютер, и компьютер может понять эту сцену. И это определенно далеко от истины ", - сказал Джон Бек, главный инженер Oshkosh по беспилотным системам. "Одна из самых больших проблем заключается в том, чтобы заставить транспортное средство или робота действительно понимать окружающую среду и быть способными с ней справляться".

Чтобы гарантировать, что транспортное средство принимает правильные решения при вождении, команда Oshkosh постоянно совершенствует алгоритмы, улучшая способ интерпретации системой того, что она видит, и реагирует быстрее и эффективнее.

"Когда у вас есть 15-тонный грузовик, потенциально с 7-тонным грузом в кузове, движущийся со скоростью 35 миль в час, дополнительные 20 миллисекунд, 40 миллисекунд времени обработки ... это означает, что вы, возможно, не сможете ездить так быстро, потому что вы не сможете вовремя остановиться ", - сказал Зих.

Отзывы водителей Корпуса морской пехоты, которые тестировали автомобиль в прошлом году, помогли улучшить характеристики.

"Одна из самых больших жалоб, которые у них были, касалась того, как они управлялись", - сказал капитан Уоррен Уоттс, представитель Корпуса морской пехоты по связям с проектом. "У этого была большая реакция на остановку и движение".

Программное обеспечение было доработано в ответ на критику, чтобы позволить автомобилю предвидеть остановку и запуск, позволяя ему более плавно тормозить и ускоряться, чтобы он "двигался так, как водят морские пехотинцы, а не как робот", - сказал Уоттс.

ИСПЫТАНИЯ В БОЮ

Одна система со значительными автономными функциями уже тестируется в Афганистане. Мобильная система поддержки Squad - прочное шестиколесное транспортное средство размером с гольф-кар - позиционируется Lockheed Martin как крупнейшее автономное наземное транспортное средство, когда-либо применявшееся в сухопутных войсках.

SMSS, задачей которого является облегчение нагрузки перегруженных пехотинцев, способен перевозить около 1200 фунтов (544 кг) снаряжения.

Им можно управлять или разрешить управлять самостоятельно, используя точки на карте маршрута, или даже запрограммировать следовать за солдатом на фиксированном расстоянии, независимо от того, идет человек пешком или бежит - опыт, который, по словам Миллса, может немного нервировать.

"Это немного похоже на то, что собака весом 5000 фунтов (2268 кг) следует за вами повсюду, куда бы вы ни пошли. Если вы ускоряетесь и начинаете бегать, это ускоряется и остается с вами. Если вы внезапно остановитесь, это внезапно остановится позади вас ", - сказал он.

Как и другие автономные системы, SMSS может столкнуться с трудностями, которые заставят его остановиться и позвать на помощь человека. Это означает, что за этим нужен надзор.

Миллс называет это "автономией под наблюдением", говоря: "Это не требует постоянного внимания, манипуляций и исправлений, но бывают моменты, когда вам действительно приходится вмешиваться".

По словам Малин, это вряд ли скоро изменится. До полностью автономных роботов еще годы, и пока эта цель не будет достигнута, в курсе должны быть люди.

Бек и Миллс заявили, что полная автономия, вероятно, станет эволюционным процессом как для военных систем, так и для автомобильной промышленности. По их словам, беспилотные функции, вероятно, будут добавлены, поскольку показано, что они способствуют безопасности или эффективности дорожного движения, в конечном итоге продвигаясь к полной автономии.

"Мы делаем маленькие шаги", - сказал Бек, указывая на такие функции, как автоматические тормозные системы и контроль устойчивости на коммерческих автомобилях.

"Я думаю, что в течение довольно долгого времени в курсе событий должен быть человек, прежде чем мы сможем в принципе затемнить лобовое стекло и отправлять текстовые сообщения, когда едем по шоссе", - сказал он.

Категория: Наука | Добавил: Dexs (30.04.2023)
Просмотров: 61 | Рейтинг: 0.0/0