Базовые робототехничекие технологии: современное состояние, проблемы, пути их решения

Современное состояние базовых робототехнических технологий

Складывающаяся геополитическая картина мира и определяемые ею вызовы обусловливают актуальность развития современных видов вооружения, военной и специальной техники (ВВСТ) и, в том числе, средств робототехники.

В настоящее время, с целью выработки единых подходов к боевому применению робототехнических комплексов (РТК) Минобороны России подготовлена концепция применения РТК военного назначения. Завершается подготовка комплексной целевой программы «Создание перспективной военной робототехники до 2025 года с прогнозом до 2030 года».

Минобороны России совместно с Минпромторгом России и Росстандартом организована разработка государственных военных стандартов, устанавливающих единые требования к военной и специальной робототехнике на всех этапах жизненного цикла. Работа осуществляется по направлениям наземных РТК, комплексов с беспилотными летательными аппаратами, подводных необитаемых аппаратов и необитаемых катеров.

Активно реализуются Государственные программы, курируемые Минпромторгом России, «Развитие электронной и радиоэлектронной промышленности на 2013–2025 годы», «Развитие промышленности и повышение её конкурентоспособности» и т.д.

Анализ состояния базовых технологий робототехники показал, что организациями Минобороны России, оборонно-промышленного комплекса, ФАНО и Высшей школы проделана большая работа в области разработки РТК, перспективных систем управления и обработки информации, создания инновационных технологий и технических решений в области интеллектуализации и роботизации ВВСТ. В настоящее время Российская Федерация обладает необходимыми компетенциями для создания ряда перспективных образцов робототехнических систем различного назначения и лежащих в их основе технологий.

Активно, в рамках соответствующих программ и в инициативном порядке, ведутся разработки по созданию: перспективных технологий и устройств управления – ИПУ РАН им. Трапезникова, Южный федеральный университет, Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Юго-Западный государственный университет и др.; навигации – Электрооптика, ВНИИР Прогресс и др.; бортовых вычислителей – МЦСТ, ИНЭУМ им. И.С. Брука; технического зрения – холдинг «Швабе», ООО «Финко», ОАО БАНС и др.; приводов – Андроидная техника, ПО «Север», ФГУП «ЦИАМ», ОАО ТМЗ «Агат»; энергообеспечения – ОАО «Сатурн», ЦПТА и др. и датчиковой аппаратуры.

Существующие проблемы развития базовых технологий робототехники

Вместе с тем существует ряд проблемных вопросов:

• недостаточный уровень координации планов развития и действия различных министерств и ведомств с акцентом на конечный результат (рис. 1);

Рис. 1. Заказы Минпромторга России в сравнении с существующими образцами продукции.
Источник: http://технодоктрина.рф/

• недостаточный уровень научного обоснования требований к перспективным РТК, слабый учёт возможностей промышленности, технических и технологических рисков создания перспективных образцов и комплексов;
• отсутствие современной базы стандартов, механизмов межведомственной и межвидовой унификации РТК военного назначения;
• зависимость разработчиков робототехнических комплексов от импортной электронной компонентной базы, сырья и материалов (рис.2);

Рис. 2. Матрицы, используемые отечественными производителями.
Источник: http://технодоктрина.рф/

• нехватка современной испытательной базы, квалифицированных специалистов соответствующих профилей;
• использование не в полной мере потенциала экспертного сообщества для проведения независимой экспертизы разрабатываемых программ и планов развития;
• отсутствие системных научно-исследовательских работ по робототехнике;
• задействование не в полном объёме научно-технического потенциала организаций промышленности, РАН и Высшей школы;
• несистемное проведение, без достаточной технологической подготовки фундаментальных, поисковых и прогнозных исследований в области роботизации ВВСТ;
• недостаточное осуществление информационно-издательской поддержки и популяризации инновационных идей робототехники.

Проведённый анализ создания современных отечественных и зарубежных робототехнических технологий показал, что эффективное решение задач опережающего развития средств робототехники невозможно без опережающего развития новых технологий, материалов и комплектующих изделий, в том числе:

в части комплексов с БЛА:

• современных авиационных двигателей с высокой топливной экономичностью, низкой акустической и тепловой заметностью и бортовых систем электроснабжения;
• помехозащищённых и скрытых каналов передачи данных различной пропускной способности (рис. 3);

Рис. 3. Средние показатели характеристик отечественных и зарубежных систем беспроводной связи.
Источник: http://технодоктрина.рф/

• малогабаритных высокоточных помехозащищённых навигационных систем с высокой автономностью, способных решать задачи в условиях подавления каналов спутниковой радионавигационной системы (рис.4);

Рис. 4. Сравнение отечественных и зарубежных инерциальных навигационных систем.
Источник: http://технодоктрина.рф/

• датчиков различных физических принципов действия для получения навигационной и разведывательной информации;
• высокоточных малогабаритных исполнительных элементов (приводов, рулевых машинок) для бортовых и наземных систем;
• малогабаритных радиолокационных систем и станций радиоэлектронной разведки, имеющих высокие технические характеристики;
• систем автоматического управления взлётом, полётом и посадкой, в том числе взлётом и посадкой на палубу корабля;
• специальных материалов с высокими удельными характеристиками;
• электронной компонентной базы оптико-электронных средств;
• специализированных систем наземной обработки, хранения и отображения информации;

в части наземных РТК:

• аппаратных и программных средств автоматизации и управления боевыми отделениями наземных ударных РТК;
• интеллектуальных систем управления;
• систем автоматического распознавания объектов (целей), анализа ситуаций и динамических сцен;
• автоматического управления движением, вооружением и спецоборудованием, группового автоматического управления РТК;
• комплексированных систем технического зрения, в т.ч. объёмного (рис. 5);
• средств и систем сбора, хранения, обработки и отображения информации;
• систем автоматического обнаружения и сопровождения целей;
• помехозащищённых цифровых средств обмена информацией;
• средств автоматической диагностики, контроля и технического обслуживания;
• тренажёрных средства и обучающих систем (учебно-тренажёрных комплексов);
• облика, алгоритмов функционирования и комплекса средств, обеспечивающих интеграцию робототехнических средств разведки, целеуказания и поражения в разведывательно-ударные сети тактического и оперативно-тактического уровня.

Рис. 5. Сравнение отечественных и зарубежных телевизионных камер.
Источник: http://технодоктрина.рф/

в части морских роботизированных систем:

• унифицированных гидроакустических средств навигации и связи для необитаемых подводных аппаратов (далее – НПА);

Рис. 6. Средние показатели характеристик отечественных и зарубежных систем гидроакустической связи.
Источник: http://технодоктрина.рф/

• малогабаритных мобильных бортовых средств цифровой автоматической защищённой космической и радиосвязи для установки на НПА;
• технологий создания оптических средств и лазерных телевизионных систем для подводных РТК;
• технологий подводной лазерной связи со скоростью обмена информации не менее 100 Мбит/с и дальностью действия не менее 20 м;
• технологий получения электродных материалов для энергоемких химических источников тока, создание разовых источников тока с энергоемкостью 0,8–1,2 кВт ч/кг и циклируемых источников тока с энергоемкостью 0,2–0,3 кВт ч/кг для автономных НПА.

Рис. 7. Сравнительные характеристики литий-ионных аккумуляторов.
Источник: http://технодоктрина.рф/

Предлагаемые пути решения существующих проблем

Решение обозначенных в докладе проблем возможно при организации мероприятий по:

• повышению эффективности механизмов взаимодействия силовых министерств и ведомств, Минпромторга России и Минобрнауки России в части создания перспективных робототехнических технологий и подготовки кадров;
• формированию, на базе организаций и учреждений ФАНО и Минобрнауки России, аналитических центров в поддержку деятельности органов военного управления;
• разработке национальной программы развития робототехники, включая базовые технологии;
• созданию Фонда перспективных технологий и передаче в его ведение программ технологической направленности;
• введению института генерального конструктора робототехнических систем и комплексов, с подчинением ему совета главных конструкторов и технологических программ;
• построению механизмов взаимной увязки мероприятий государственной программы вооружения и программ Минобрнауки России и Минпромторга России;
• переходу на новые принципы формирования программ и лотов, исходя из успешного опыта РНФ и ФПИ;
• созданию на базе ведущих предприятий ОПК центров базовых технологий и их поддержка на дальнесрочную перспективу;
• формированию экспертных советов по направлениям развития технологий робототехники в рамках МКНТС систем управления и обработки информации и МРГ ВПК при Правительстве РФ;
• стандартизации, унификации и классификации средств робототехники.

Производственный, кадровый, научно-технический потенциал предприятий, организаций и учреждений ОПК, ФАНО и высшей школы, существующие заделы позволяют выразить уверенность в достижении целей развития робототехнической отрасли в России.

Требуются только политическая воля и соответствующие организационные решения.

Автор: Пшихопов В.Х., - доктор технических наук, профессор директор НИИ робототехники и процессов управления Южного федерального университета, г. Таганрог