На единой платформе создается три типа роботизированных боевых машин
Прошедшая осенью международная выставка-форум «Дни инноваций», организованная Министерством обороны России, стала знаковым событием для предприятий отечественного оборонно-промышленного комплекса, представивших не только серийную продукцию, но в первую очередь самые передовые проекты.
При всем многообразии модельного ряда в нем выделялась боевая машина «Удар» – разработка входящего в холдинг «Высокоточные комплексы» всероссийского научно-исследовательского института «Сигнал» из Коврова. Она привлекла внимание не только военных экспертов, но и обычных посетителей.
“Робот должен уметь самостоятельно ориентироваться на местности и распознавать объекты даже после примененного по ним спецбоеприпаса”
На первый взгляд, изделие ковровского института – некий гибрид надежной и проверенной десятками лет эксплуатации боевой машины пехоты БМП-3 с новейшим дистанционно-управляемым модулем, разработанным Тульским КБ приборостроения и устанавливаемым на новейшие БМП «Курганец». Но это самое поверхностное впечатление.
«Удар» не просто боевая машина, а сложный робототехнический комплекс, способный решать боевые задачи в широком диапазоне.
«Сейчас есть возможность оператору управлять комплексом дистанционно, сохраняя при этом осуществимость быстрого перевода машины в экипажный режим. Предполагается интеллектуализация управления поведением и движением комплекса с учетом планирования маршрута, обхода препятствий, работы в группе с БЛА. При этом обеспечивается выполнение боевых задач с учетом тактической обстановки и характера местности», – раскрывает суть «Удара» Сергей Филиппов, главный конструктор – заместитель генерального директора ВНИИ «Сигнал» по научной работе.
Трудный путь
«Сигнал» занимается разработками сложнейших и очень важных для отечественного оборонно-промышленного комплекса изделий: систем автоматизированного управления, навигации и топопривязки, электро- и электрогидроприводов, гидрообъемных трансмиссий, гидромашин, «умной» электрогидравлики.
«Работы по созданию роботизированных комплексов мы начали еще в 80-е годы. Это был робот-танк на базе Т-72. Тогда делались первые, поэтому достаточно сложные для нас шаги. Не было не только опыта, но и подходящей элементной базы. Тем не менее мы управляли Т-72 дистанционно», – вспоминает начальник отдела робототехники Александр Малышев.
Новейшее изделие сразу заинтересовало военных. Правда, реализовать большинство предложенных возможностей на существующей в то время элементной базе, увы, не получалось. В частности, на танке-роботе не удалось с высокой эффективностью дистанционно управлять штатным вооружением.
«Не было нужной электроники, оптико-электронных систем с высоким разрешением и дальностью. Но самое главное – отсутствовали мощные вычислители. Нам вместе с соисполнителями пришлось самостоятельно разрабатывать малогабаритные вычислители, рассчитывать для них всю математику и т. д.», – перечисляет возникшие проблемы Малышев.
Правда, несмотря на хорошие результаты, достигнутые при создании танка-робота, в скором времени проект был остановлен. Наступили 90-е, распался Советский Союз, и военное ведомство уже не могло выделить необходимое финансирование для продолжения работ.
Коллектив ВНИИ «Сигнал» даже в таких сложных условиях продолжил исследования в области создания роботизированных комплексов. «В 90-е годы мы, хотя и без финансирования, проводили теоретические исследования, просчитывали алгоритмы, создавали отдельные узлы и агрегаты», – продолжает вспоминать начальник отдела робототехники ковровского института. В 2000-х вновь появился государственный заказ на подобные изделия и в 2007 году в рамках научно-исследовательской работы «Филин» был создан первый легкий робот. «Мы отрабатывали на нем основы движения, дистанционное управление и т. д. Большая работа была проведена по изучению способа передачи изображения и команд», – отмечает Александр Малышев.
Как признаются в институте, когда создавался «Филин», для его электронной начинки пришлось использовать иностранные комплектующие. Но тогда главной целью, по словам инженеров-разработчиков ВНИИ «Сигнал», было все же не создание робототехнического комплекса легкого весового класса, а отработка технических решений, в первую очередь – алгоритмов и математического обеспечения, позволяющих перейти к созданию более сложных комплексов.
«Вообще-то сделать платформу – это только часть задачи. При создании робота гораздо сложнее объединить все его системы, узлы и агрегаты, прописать алгоритмы всех уровней, разработать математическое и программное обеспечение. Кто владеет математическим аппаратом и ПО – тот хозяин всей системы», – констатирует начальник отдела робототехники ковровского института.
После успешно проведенных работ по теме «Филин» инженеры «Сигнала» взялись за более сложную задачу – создание робототехнического комплекса среднего весового класса на базе серийных боевых машин. Этот проект получил название «Удар».
«Почему мы выбрали БМП-3? Во-первых, если не считать «Курганца», в настоящее время это наиболее современная боевая машина пехоты, стоящая на вооружении Российской армии. Во-вторых, чтобы создать с нуля подобное шасси для робота, потребуется провести сложнейшую работу, на которую уйдет не один год. Для БМП-3 в войсках есть запасы материальных средств, военные знают, как их ремонтировать и эксплуатировать. Да, «тройка» – машина достаточно сложная, у нее много электроники. Но сотрудники «Сигнала» детально разобрались с функционированием узлов и агрегатов», – делится своими впечатлениями с «Военно-промышленным курьером» ведущий инженер-исследователь Денис Варабин.
 |
| Боевая машина «Удар» |
| Источник: tvzvezda.ru |
Примечательно: по требованию российского военного ведомства на роботизированной БМП-3 должно сохраняться ручное управление со штатного места механика-водителя, что накладывает серьезные ограничения на габариты всех систем и узлов, которые также не должны препятствовать размещению личного состава в десантном отделении.
Все электронные блоки управления «Удара» должны находиться внутри корпуса боевой машины, тогда они будут не только неуязвимы для огня стрелкового оружия, взрывной волны и осколков, но и недоступны для главного врага современных электронных систем – электромагнитного излучения. Так как БМП-3 – это машина, предназначенная для действий по пересеченной местности, в сложных метеоусловиях, то системы и узлы «Удара» должны выдерживать перепады температуры, иметь очень высокие показатели виброустойчивости.
«В составе роботизированной платформы порядка 20 электронных блоков, разбросанных по всему корпусу машины. Конечно, мы постарались минимизировать массогабаритные характеристики, чтобы в обитаемых отсеках не занимать много места. Самый большой электронный блок у нас длиной чуть более полуметра и весит пару десятков килограммов, самый маленький – десятисантиметровый весит всего несколько граммов. Все блоки ударостойкие, проходят испытания на вибростенде. Кстати, сама броня боевой машины частично защищает от электромагнитного излучения. Но в дальнейшем мы планируем внедрить более серьезную защиту от ЭМИ», – поясняет Денис Варабин.
«Сотрудники сейчас отрабатывают на «Ударе» алгоритмы управления, движения, обработки видеоизображения, планируют применять методики распознавания образов и тактической обстановки, поведения на незнакомой местности. Все это достаточно сложные алгоритмы», – рассказывает начальник отдела робототехники Александр Малышев.
В дальнейшем, по словам главного конструктора ВНИИ «Сигнал» Сергея Филиппова, предполагается постепенная интеллектуализация системы управления «Удара».
«Создатели рассматривают не просто дистанционное, главное – интеллектуальное управление. Самый простой вариант: при движении робот будет находиться на участках местности, где он недоступен оператору. Система управления робота сама должна продолжить следование по маршруту. Или, к примеру, более сложный вариант: можно задать роботу конкретный маршрут и отправить его, а все остальное он сделает сам. Будет двигаться, обходить препятствия. Коллектив отдела стремится к созданию максимального уровня интеллектуального управления, к так называемому определению поведения. Задаются начальная и конечная точки, а дальше маршрут робот должен выбирать сам», – объясняет Малышев.
Один из вариантов интеллектуального управления – так называемые экспертные системы. На основе анализа поступающей информации они сами принимают решения по аналогии с человеком-экспертом.
«Сейчас работники предприятия создают более сложные алгоритмы, в том числе с использованием так называемой нечеткой логики. Но к результату идем поэтапно. Невозможно сразу сделать так, что даешь роботу задание, и он все выполняет самостоятельно. Это, увы, мечта, к которой мы только стремимся. Теория искусственного интеллекта хоть и была разработана 20 лет назад, в полном объеме не реализована. Не удается. Но у нас уже сейчас ведутся работы над системой планирования движения. Робот сам строит маршрут по точкам и следует по нему, обходя препятствия. К примеру, на дороге яма или лежит камень. Учесть каждое такое препятствие мы не можем – робот должен не только сам распознать их, но и принять решение, как обойти. Если препятствие непреодолимое, робот должен запросить помощь оператора или самостоятельно вернуться на базу», – говорит начальник отдела робототехники ВНИИ «Сигнал» Александр Малышев.
На цель без спутников
Какой бы «умной» и «самостоятельной» ни была система управления «Удара», без точных координат, без информации о расположении машины в пространстве, а это угол наклона, направление движения и т. д., успешно выполнить поставленную задачу она не сможет.
На первый взгляд, не такая уж и сложная проблема. Ее можно решить с помощью обыкновенных навигаторов GPS или ГЛОНАСС, устанавливающихся сейчас в любой планшетный компьютер или смартфон. Но в боевых условиях противник способен легко заглушить сигнал из космоса средствами радиоэлектронной борьбы.
По словам главного конструктора Сергея Филиппова, система, созданная на новой элементной базе, не только получилась достаточно компактной, но и потребляет очень мало электроэнергии, что особенно важно для робототехнических комплексов.
«Сейчас в нашей инерциальной системе предусмотрена коррекция по спутниковому сигналу, а для так называемого выставления инерциальной системы требуется порядка пяти-шести минут после запуска машины. Но мы ведем работы, позволяющие не только значительно сократить это время, но и свести к минимуму спутниковую коррекцию, а в дальнейшем оставить ее лишь как резервный вариант в условиях мирного времени», – говорит Сергей Филиппов.
В настоящее время есть несколько способов коррекции инерциальных систем без спутниковой навигации, в частности с использованием визуальной обработки местности, неким аналогом применяемого в авиации. Система распознает объекты и сравнивает их с заложенными в ее память, имеющими известные координаты, определяя тем самым свое текущее местоположение.
«Мы придерживаемся направления максимального увеличения интеллектуального уровня нашей машины. И когда «Удар» выполняет определенные действия полностью автономно, важна точность инерциальной системы и коррекция ее без спутника. Если обычный механик-водитель боевой машины может сориентироваться на местности, то и робот должен это делать самостоятельно», – поясняет Сергей Филиппов.
Роботы в строю
«В настоящее время научно-исследовательская работа «Удар» проводится за собственные средства, но российские военные заинтересованы в нашем робототехническом комплексе. Сейчас мы проходим этап согласования технического задания с Минобороны России. Документ планируется подписать до конца нынешнего года. А уже в следующем намерены защитить результаты нашей работы перед специальной комиссией, куда войдут представители различных научно-исследовательских институтов Министерства обороны. После защиты будет поставлена опытно-конструкторская работа. Рассчитываем, что выйдем на ОКР до конца следующего года. Надо понимать, что «Удар» – прежде всего многофункциональная роботизированная платформа, на которую в зависимости от задачи будет устанавливаться различное оборудование или вооружение», – делится планами с «Военно-промышленным курьером» главный конструктор.
Согласно требованиям российского военного ведомства на платформе «Удар» должно быть создано три типа машин: разведывательно-ударные, инженерного обеспечения и транспортно-эвакуационные.
«Опытно-конструкторская работа должна быть выполнена в течение двух лет. Выполнять ее будем поэтапно. Сначала выберем и отработаем один функционал, после него второй, а потом уже и третий. Начнем с разведывательно-ударного», – рассказывает Сергей Филиппов.
Именно разведывательно-ударный «Удар», привлекший к себе такое пристальное внимание, и был представлен холдингом «Высокоточные комплексы» и ВНИИ «Сигнал» на прошедшем в этом году «Дне инноваций».
«Для вооружения нашего робота в настоящее время мы используем модуль, разработанный Тульским конструкторским бюро приборостроения для боевых машин пехоты семейства «Курганец», – говорит начальник отдела робототехники ВНИИ «Сигнал» Александр Малышев.
Ударно-разведывательный робот сможет не только поражать противника огнем бортового оружия, но и выдавать целеуказания для авиации и артиллерии, других ударных робототехнических комплексов.
В состав оборудования инженерной машины на базе «Удара» будут входить различные устройства не только для разбора завалов и ликвидации разрушений, но и для работы со взрывоопасными предметами, в частности многопозиционный манипулятор.
Транспортный робот будет способен перевозить различное имущество и личный состав, а самое главное – эвакуировать раненых с поля боя. Как признаются специалисты ВНИИ «Сигнал», создание робота-спасателя – одна из самых сложных задач.
«Был предложен вариант: робот привозит санитаров на место, те выгружаются и эвакуируют раненых. После чего машина уходит с поля боя. Но мы от такого решения отказались. «Удар» будет оборудован системой эвакуации, позволяющей самостоятельно, без помощи санитаров забирать раненых», – поясняет Александр Малышев.
Следует отметить, что разрабатываемая система управления позволит оператору руководить действиями не одного робота, а целого роботизированного подразделения, способного решать широкий круг задач.
Правда, такой управленческий уровень требует сложных систем связи с широким каналом, способным обеспечивать непрерывный обмен информацией между командным пунктом и «бойцами», а также передачу видеоизображения в масштабе реального времени. «У УКВ-каналов хорошая дальность, но низкая пропускная способность, а на более высоких частотах наоборот – дальность ниже, но канал «шире». Ведем исследования. Рассматриваем разные варианты, в частности БЛА, машина-ретранслятор и т. д. Везде свои минусы и плюсы», – резюмирует Александр Малышев.
Всероссийский научно-исследовательский институт «Сигнал» за короткое время создал действительно уникальный робототехнический комплекс, способный решать широкий круг задач. Ковровские конструкторы изначально поставили перед своим изделием очень высокую планку. Сегодняшние результаты говорят о том, что робототехнический комплекс «Удар», несомненно, займет достойное место в арсенале Российской армии.
Алексей Рамм
Опубликовано в выпуске № 49 (615) за 23 декабря 2015 года
