俄罗斯军用地面机器人系统现状与发展趋势(上)

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“Servosila工程师”便携式机器人

  俄罗斯有代表性的这类产品是“Servosilia工程师”便携式机器人。该机器人用于对事故发生地、目标建筑物进行侦察,并用机械手处理危险物体。其质量小,置于背囊中,一人即可携带,能够举起8kg的重物并独立沿阶梯攀爬。这种机器人的构造中有10个坚固的挂点,可以外挂专用载荷模块,并可将图像实时传输至控制器局域网络和互联网。这种机器人已经在俄罗斯紧急情况部的消防部队进行了试用,从而积累了进一步改进的材料。
  便携-车载式机器人系统
  便携-车载式机器人系统质量为12~200kg,主要在城镇地区运用。此类机器人系统在国外军队中装备数量最多,盡管其型号少,但在热点地区应用最为广泛。虽然便携-车载式机器人系统的数量多于便携式机器人系统,但二者的最大移动速度相近。俄罗斯此类机器人的移动速度也不及国外同类产品,这同样是因为俄罗斯的研究与生产落后于国外。
  自行式机器人系统
  自行式机器人系统质量为200~2 500kg,主要在起伏地形使用。俄罗斯也在研制此类作战系统。在“军工综合体新闻”网站登载了关于“机动式生物形态机器人基本平台”科研工作的信息。此项工作的目标是研发用于在不确定情况下和在难以通行地形条件下确保机动式生物形态机器人移动的平台。目前正在研制两种平台:质量小于400kg的中型机动式生物形态机器人(BPMBR-400) 和质量小于100kg的机动式机器人 (BPMBR-100)。通过在此平台上安装控制系统和设备及专用载荷来研制机动式生物形态机器人。
  BPMBR-400配备的控制设备包括信息管理系统、数据传输、导航和定位、路线和移动规划、移动控制设备。专用载荷可包括侦察设备、弹药和装具运载平台、地雷和爆炸物探测设备等。
  BPMBR-100要能在城市基础设施和起伏地形(薄冰、深达20cm的积雪、水深达30cm的地面)条件下移动,并打算赋予其上下阶梯、越过宽达40cm的壕沟、高达30cm的矮墙的能力,在平坦地形的移动速度应达到15km/h,在起伏地形的移动速度则应达到10km/h。
俄罗斯“涅列赫塔”履带式战斗机器人,可用于侦察、射击、校射和运输物资

  俄罗斯尚没有机会对这一级别的机器人系统进行接近实战条件下的测试运行,这类机器人现处于样品研制。

地面机器人相关作战系统


  在地面机器人装备相关系统方面,俄罗斯取得一定成就的项目还包括:
  机器人系统编队集中和分散指挥程序系统
  目前正在进行试验的机器人系统编队集中和分散指挥程序系统,由联合仪表制造公司研制。
  该程序系统可用于控制各种无人装置,如编队中可包括各种无人地面车辆以及无人机、潜水器等。操纵员对整个编队进行总体指挥,但编队内部的任务由无人装置分配并独立执行。研制商的代表介绍说:“该程序系统采用了基于自适应控制机制的智能控制,其中,机器人能在非标准情况中实时做出合理决定。机器人能独立越过意外出现的障碍,例如,倒下的树木,选择最佳行进路线,灵活地重新分配任务。”该程序系统还可执行全自主行动。这种方法可在执行战斗任务时在调整控制系统的情况下采用。控制系统允许同时执行多项任务,高效地分配计算系统的资源,在各流程(交换数据、相互同步)之间进行相互协同。
  目前正在用“哥萨克步兵”机器
  人系统(国立莫斯科鲍曼工程大学机器人技术中心研制)对技术进行演练。模拟技术兵器的车辆能够识别战场上的目标,根据危险程度和自己的武器能力确定优先目标。它们能独立分配目标,占据有利阵地,更换失去战斗力的机器人,向操纵员请示攻击,甚至独立消灭目标——在没有操纵员参与的自动模式下。
  研制商说,下一步程序系统可安装到实物装备上,并调整好准备执行各种任务——不仅是军事任务,还可执行民用任务。例如,可“教会”机器人编队保卫建筑物和区域,进行搜索和救援工作等。
   MANET机动性分散式宽带自组织无线局域网
  MANET (Mobile Ad Hoc Network)机动型分散式宽带自组织无线局域网(研制商为莫斯科SPILNET公司),用于指挥传感器网络和机动目标群(无人机、机器人)。
  MANET技术能对各种通信信息(数据、语音、视频)打包进行传输,确保将信息传送至用户,包括多激波转发,可允许无线电静默,能耗低。在机器人技术装备中采用这一技术可确保与配属给操纵员的机器人和执行装置不间断通信(或者为了伪装而定期通信),提供来自机器人的视频、语音和其他信息,向具体机器人下达执行战斗任务的指令。同时,在用户行进过程中,无线网络的布局可快速调整,自由进出网络。自组织网络的实质是向用户提供通过经由相邻用户(而无须使用任何基站、接入点等)发送和接收相关通信信息来获得各种网络服务的可能性。
  最简单的自组织网络的结构是某区域(这个区域可以被称为网络覆盖区域)内的大量用户和一个或多个外部网络接入点。每个用户的设备都有自己的作用半径(取决于其功率)。如果外围用户向处于网络中心的用户或接入点发送数据包,将发生所谓的数据包通过已有路径上的节点的多跳传输过程。这样,可以说,每个新用户都能通过自己的资源扩大网络作用半径。因此,每个独立设备的功率可以是最低限度的,而这将使每个用户设备成本较低,安全性和电磁兼容性更好。
SPILNET系统MANET无线网络模块,用于指挥传感器网络和机动目标群,包括地面机器人、无人机等

  SPILNET技术具有可伸缩性,可在很大范围内增加节点数量。将网络增加到成百上千个节点,可将网络分组,并进行组间转发。网络覆盖空间取决于节点数量、发射机功率和所用频率。为了增加数据直传距离,可采用具有不同工作频率(例如433兆赫和868兆赫)的网络模块。一个无线电网络模块可通过UART、SPI、I2C接口同时接入5个传感器。通过短时间(不越过400毫秒)的路径选择,该技术可确保发送数字格式的语音、服务数据和地理定位数据。
  使用2.4千兆赫的宽带收发机可组织数据高速交换。与采用ZigBe标准的、分层的Mesh固定网络不同,MANET无线网络模块不需要经常保持网络连接,并定期分发存在包或“暗号”, 这大大提高了网络的独立性。SPILNET系统中对访问进行集中控制,不采用信道定址,因为大量上网将导致在没有RTS-CTS管理帧交换的情况下被监听。其可在直接交换大信息量数据之前保持无线电静默。
  据公司的研制者证实,该技术几乎能瞬时上网,具有自组织能力和更高的可靠性,能快速展开,资源消耗量和可伸缩性小,非常有前景,特别是对于以为完成共同任务而联入自组织网络为目的的无人装置的控制、通信和相互定位。同时,无人装置在一定程度上能独立做出作战决策。此外,该技术甚至在定期失去联系或信号传输延迟的情况下也能确保无人装置与控制中心之间数据传输的稳定性,这对于在城市建筑密集条件下或快速移动的无人装置来说十分具有现实意义。
  最低限度的配置和快速展开使得可以在紧急情况下,在进行作战行动和没有预先展开的通信基础设施时使用自组织网络。(待续)
  【下期预告】
  本文下篇将对俄罗斯军用地面机器人系统研制现状落后的原因进行分析,并对其发展方向作出预测——
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