Morskie systemy robotyczne. Roboty wojskowe marynarki wojennej. Roboty morskie Rosji

Robotyka morska do celów wojskowych

Najważniejszym kierunkiem rozwoju cywilizacji światowej w trzecim tysiącleciu był rozwój zasobów Oceanu Światowego. Region ten jest interesujący dla Rosji nie tylko z punktu widzenia zagospodarowania zasobów naturalnych Oceanu Światowego, ale także z punktu widzenia zapewnienia bezpieczeństwa narodowego kraju.

Ilustracja przedstawiająca „przestrzeń skupioną na sieci”

W Federacji Rosyjskiej istotność zagadnień związanych z zagospodarowaniem przestrzeni podwodnej i zasobów Oceanu Światowego określa „Koncepcja rozwoju sił i aktywów głębinowych Federacji Rosyjskiej na okres do 2021 r.” zatwierdzona przez Prezydent Federacji Rosyjskiej. Główne kierunki rozwoju działań bojowych na morzu związane są z realizacją koncepcji „przestrzeni sieciocentrycznej” opartej na wykorzystaniu technologii sieciowych do transmisji informacji, w tym z wykorzystaniem rozwiniętej infrastruktury podwodnej. W kluczowych obszarach Oceanu Światowego należy wdrożyć systemy nadzoru powierzchniowego i podwodnego, zintegrowane z systemami łączności i morskimi nośnikami broni w jedną sieć informacyjną. Za główne elementy sieci informacyjnej, obok sił tradycyjnych (statki, samoloty, łodzie podwodne) uznawane są systemy robotyczne oparte na bezzałogowych statkach powietrznych. samolot(UAV), niezamieszkany pojazdy podwodne(NPA) i łodzie bezzałogowe (BEC), a także nadające się do operacyjnego rozmieszczenia. głównie z nośników podwodnych, urządzeń dennych różnego typu i przeznaczenia.

Wiodące zagraniczne kraje są już uzbrojone w podwodne systemy robotyczne (RTC), które realizują zadania oświetlania sytuacji podwodnej, wykrywania i niszczenia min, a także aktywnie trwają prace nad stworzeniem pojazdów podwodnych zdolnych do przenoszenia broni. Dlatego w procesie planowania rozwoju Marynarki Wojennej należy uwzględnić światowe trendy w tworzeniu i wykorzystaniu zrobotyzowanych systemów do prowadzenia działań zbrojnych na morzu.

Obecnie istnieje szereg problemów regulacyjnych i organizacyjnych utrudniających rozwój robotyki podwodnej:

1) nieobecność Ramy prawne zarówno w zakresie rozwoju, jak i zastosowań systemów robotycznych;

2) brak wyspecjalizowanego sektora w kompleksie wojskowo-przemysłowym;

3) brak instytutu Generalnego Projektanta. odpowiedzialny za praktyczną realizację polityki technicznej państwa w zakresie rozwoju robotyki podwodnej;

4) brak na terytorium Federacji Rosyjskiej stałego poligonu do badania próbek RTK i praktycznego testowania technik taktycznych do ich stosowania;

5) niedoskonałość systemu międzyresortowej wymiany informacji o wynikach badania naukowe i rozwój technologiczny w dziedzinie robotyki podwodnej.

Spójrzmy na kilka sposobów rozwiązania tych problemów.

Automatyzacja planowania rozwoju morskich RTK

Planowanie programowo-docelowe rozwoju morskich RTK

Planowanie programowo-celowe budowane jest według logicznego schematu „cele – sposoby – środki”. W związku z rozwojem RTK:

Cele – potrzeby floty;

Sposoby – modele zastosowania morskich RTK;

Produkty – nazewnictwo i charakterystyka działania RTK.

Automatyzacja planowania rozwoju morskich RTC zakłada wdrożenie systemu informacyjno-analitycznego, który pozwala na rozwiązanie następujących problemów:

Określenie miejsca rozwiniętego MRS w Marynarce Wojennej;

Opracowanie modeli operacyjno-taktycznych wykorzystania SMR;

Opracowywanie modeli wykorzystania NPA, BEC, UAV oraz prowadzenie modelowania badawczego;

Określenie kierunku rozwoju i optymalnego składu opracowywanego MRS;

Określenie składu uzbrojenia dla opracowanych obiecujących systemów małych rakiet;

Tworzenie planów rozwoju morskich RTK;

Ocena porównawcza efektywności wojskowo-ekonomicznej programów i planów utworzenia RTK;

Monitorowanie realizacji planów rozwoju RTK.

Kompleks modelowania morskiego systemy robotyczne

Jednym z kluczowych zagadnień w planowaniu rozwoju RTK jest modelowanie funkcjonowania i sposobów zastosowania obiecujących RTK. Stworzenie kompleksu modelującego pozwoli Ci:

Obliczanie, ocena i analiza efektywności wariantów konstrukcji MRS w celu rozwiązania postawionych problemów;

Opracowanie standardowych sformalizowanych opisowych modeli zastosowań;

Ocena i analiza różnych taktyk dzielenie się różne typy RTK przy rozwiązywaniu konkretnych problemów floty;

Testowanie trybów pracy i logiki (taktyki) działania morskiego systemu sterowania RTK;

Uzasadnienie wymagań taktyczno-technicznych;

Ocena osiągalnych właściwości taktycznych i technicznych obiecujących RTK.

Kompleksy edukacyjno-szkoleniowe

Istotną kwestią w efektywnym wykorzystaniu RTK jest opracowanie odpowiednich szkoleń i narzędzi szkoleniowych dla operatorów w zakresie zarządzania nim. Istniejące symulatory mają szereg istotnych wad, które nie pozwalają na ich zastosowanie w szkoleniu operatorów wojskowych systemów robotycznych.

Utworzono Centralny Instytut Badawczy JSC Kurs prototyp kompleks edukacyjno-szkoleniowy dla operatorów zdalnie sterowanego niezamieszkanego pojazdu podwodnego (TIPA), na podstawie którego możliwe jest tworzenie symulatorów dla operatorów podwodnych RTK.

Główne zalety kompleksu:

1 zastosowanie standardowych paneli sterujących TYPE;

2. możliwość dodania nowych typów TYPE, których operatorzy są szkoleni na symulatorze;

3. możliwość zmiany projektu TYPU przy zachowaniu adekwatności działania modelu (załączniki);

4. samodzielne tworzenie przez instruktora scen do szkolenia;

5 możliwość zmiany parametrów środowiska zewnętrznego w trakcie misji przez operatorów;

6 automatyczna ocena działań operatora i generowanie raportów;

7. nagrywanie i późniejsze odtwarzanie przebiegu misji przez operatorów;

8. modelowanie procesów wpływu prądów na dynamikę TYPU, planktonu, roślinności dennej;

10. dostępność informacji referencyjnych na temat projektu i zasad eksploatacji TYPU.

Kompleks do modelowania morskich systemów robotycznych

Wygląd i formy ekranowe kompleksu szkoleniowego dla operatorów TN PA

Materiały regulacyjne i metodyczne

Centralny Instytut Badawczy JSC „Kurs” (w ramach SC R&D „Robot-Norma-K”) opracował Projekt jednolitego systemu dokumentów normatywnych (USNBD) regulujących procesy opracowywania, testowania i stosowania normatywnych aktów prawnych w zakresie radioelektronicznych systemów robotyki podwodnej, składających się z projektów o następujących standardach:

„Bezzamieszkane pojazdy podwodne. Autonomia i kontrola”;

„Zdalnie sterowane pojazdy podwodne (TN PA)”;

„Bezzamieszkane pojazdy podwodne. Interfejs fizyczny ładunku.

W projekcie normy „Bezzamieszkane pojazdy podwodne. Autonomia i kontrola” proponuje klasyfikację autonomicznych UUV oraz wprowadza ujednoliconą terminologię z zakresu rozwoju robotyki podwodnej. Główną uwagę zwrócono na specyfikę funkcjonowania pojazdu podwodnego w trybie autonomicznym, ustalono kryteria oceny poziomu autonomii pojazdów podwodnych, zaproponowano funkcjonalny podział podsystemów systemu sterowania UUV, Wymieniono i opisano funkcjonalność UUV, która w takim czy innym stopniu powinna zostać zaimplementowana w autonomicznych pojazdach cywilnych lub pojazdach podwójnego zastosowania. Ponadto standard ustanawia listę podstawowych poleceń dostępnych dla różnych osób prawnych.

Projekt normy „Zdalnie sterowane pojazdy podwodne (ROV)” zawiera artykuły terminologiczne, wprowadza szczegółową klasyfikację zdalnie sterowanych pojazdów podwodnych, ustala wykaz dokumentacji projektowej, która musi zostać stworzona na etapach opracowywania ROV. Wymagania techniczne normy dotyczą konstrukcji, wyposażenia elektrycznego, głównych podsystemów pojazdów (zespół napędowo-sterowniczy, urządzenia sterujące, manipulatory, urządzenia „powierzchniowe” – panel sterowania i układ zasilania pojazdów ROV, urządzenia do opuszczania i wznoszenia).

Projekt normy „Bezzamieszkane pojazdy podwodne. Interfejs fizyczny ładunku” reguluje charakterystykę modułów ładunku autonomicznego UUV. Dokument normatywny ma na celu zapewnienie konstruktorowi parametrów niezbędnych do integracji różnych kombinacji elementów systemu i modułów użytkowych, określonych przez misję pojazdu. Jednocześnie nie określa modeli i rodzajów wyposażenia specjalnego oraz nie ogranicza możliwości stosowania nowych typów sprzętu w robotyce podwodnej. Norma określa właściwości fizyczne modułów udźwigu, w tym maksymalną masę i wymiary modułów i zawiera wymagania dotyczące mechanicznych i elektrycznych rozłącznych połączeń modułów ładunku, wymagania projektowe, wymagania dotyczące dostępności i konstrukcji własny system sterowanie modułem, a także jego interakcja z systemem sterowania samego urządzenia, w tym przypadku decyzje dotyczące doboru parametrów układu sterowania modułem użytkowym, takich jak realizacja sprzętowa, system operacyjny i język programowania nie są ograniczone przez standard.

L.M. KLYACHKO, doktor nauk technicznych, przewodniczący NES Kolegium Morskiego, Dyrektor generalny OJSC Centralny Instytut Badawczy Kurs, OJSC Koncern Morinformsystem - Agat V.V. HANYCHEV. Doktor, zastępca. gen. Dyrektor Centralnego Instytutu Badawczego JSC Kurs, Koncernu JSC Morinformsystem - Agat

Z książki Rachunkowość autor Mielnikow Ilja

RACHUNKOWOŚĆ FUNDUSZY CELU SPECJALNEGO Tworzy się fundusze celowe zysk netto przedsiębiorstw oraz dzięki wkładom założycieli. Fundusze celowe to fundusz akumulacyjny, fundusz konsumpcyjny oraz fundusz sektora socjalnego. Pierwszym z nich jest fundusz akumulacyjny –.

autor Minaeva Ljubow Nikołajewna

2.3. Warunki przyznawania emerytury pracowniczej Dla różnych kategorii obywateli emerytura pracownicza obliczana jest na różnych podstawach. Emeryturę pracowniczą przyznaje się po osiągnięciu wieku emerytalnego (mężczyźni – 60 lat, kobiety – 55 lat). Ludność w wieku emerytalnym

Z książki Emerytura: procedura obliczania i rejestracji autor Minaeva Ljubow Nikołajewna

8.1. Terminy przyznania renty pracowniczej Wniosek o emeryturę najlepiej złożyć wcześniej i najlepiej u każdego potrzebne dokumenty, które należy przygotować wcześniej. W celu uzyskania emerytury pracowniczej lub jej części wybranej przez emeryta

Z książki Emerytura: procedura obliczania i rejestracji autor Minaeva Ljubow Nikołajewna

11.4. Procedura przyznawania emerytur państwowych zgodnie z ustawą federalną „O systemie emerytur państwowych w Federacji Rosyjskiej” jest inna następujące typy emerytury: emerytura; renta; renta żałobna

Z książki Emerytura: procedura obliczania i rejestracji autor Minaeva Ljubow Nikołajewna

12.4. Procedura przyznawania renty za wysługę lat Dotychczasowa praktyka pokazuje, że rozpatrywana jest kwestia zgłaszania pracowników do emerytury, renty, wysługu lat oraz w przypadku utraty żywiciela rodziny usługi personalne agencje rządowe,

Z książki Dar Midasa autor Kiyosaki Robert Tohru

Rolex i korpus piechoty morskiej Co fałszywy Rolex i korpus piechoty morskiej mają wspólnego z koncepcją marki? Najbardziej bezpośrednia rzecz? Dawno, dawno temu bogaty ojciec podeptał fałszywego Rolexa i po raz pierwszy zdałem sobie sprawę, czym jest prawdziwa marka. Zdałam sobie sprawę, jak ważne jest to w życiu. Teraz ja

Z książki Długi czas. Rosja na świecie. Eseje o historii gospodarczej autor Gajdar Jegor Timurowicz

§ 7. Od „komunizmu wojennego” do NEP-u Kluczową dla losów rewolucji kwestią było zaopatrzenie wojska i miast w żywność; Od jego decyzji zależało, które siły polityczne wyjdą zwycięsko z rewolucji. Aby zapewnić przynajmniej minimalne dostawy zboża

Z książki O pilnych środkach mających na celu odparcie zagrożeń dla istnienia Rosji autor Głazyew Siergiej Juriewicz

„ZORGANIZOWANIE KONFLIKTU WOJSKOWEGO MIĘDZY ROSJĄ A EUROPĄ JEST NAJBARDZIEJ POŻĄDANE DLA USA” Waszyngton po zorganizowaniu zamachu stanu i ustanowieniu pełnej kontroli nad strukturami ukraińskiego rządu stawia na transformację tej części rosyjskiego świata

Z książki TRZECIA SIŁA POLITYCZNA autor Gorodnikow Siergiej

Armia w przededniu pojawienia się tożsamości klasowej wojskowej Złote mundury generałów stopniowo wypierają cywilne garnitury z kręgu prezydenta. Zmienia się także styl postępowania kierownictwa organów ścigania. Szef straży pałacowej Kremla, za nim

Z książki Rosyjska polityka morska, 2014 nr 10 autora

Doktryna Morska Federacji Rosyjskiej na okres do 2030 r. Projekt zaproponowany do zatwierdzenia przez Prezydenta Federacji Rosyjskiej W.W. Putina (opublikowano w skrócie) I. Postanowienia ogólne Doktryna Morska Federacji Rosyjskiej (zwana dalej Doktryną Morską) to

Z książki Soczi i igrzyska olimpijskie autor Niemcow Borys

przez Geddesa Brada

Z książki AdWords. Kompleksowy przewodnik przez Geddesa Brada

Opcje określania stawek w AdWords AdWords oferuje kilka metod określania stawek. Ustawienie maksymalnych CPC (ręczne ustawienie CPC) jest ustawieniem domyślnym. Jednak inne metody mogą być lepiej dostosowane do Twoich celów. Opcje te są dostępne w sekcji

Z książki Google AdWords. Kompleksowy przewodnik przez Geddesa Brada

Opłacalne strategie ustalania stawek Korzystając z metody określania maksymalnych stawek CPC, musisz sam ustalić wartości. Poniżej znajduje się kilka strategii. Stawki możesz ustawić w kilku sekcjach swojego konta: grupy

przez Bena Horowitza

Dyrektor generalny czasu pokoju i wojny Dyrektor generalny czasu pokoju wie, co następuje prawidłowa procedura zapewnia zwycięstwo. Dyrektor generalny na czas wojny łamie wszelkie procedury, aby wygrać. Dyrektor generalny na czas pokoju skupia się na szerszym obrazie i deleguje władzę akceptacji

Z książki Nie będzie łatwo [Jak zbudować biznes, gdy jest więcej pytań niż odpowiedzi] przez Bena Horowitza

Czy można połączyć cechy dyrektora generalnego w czasie wojny i pokoju? Czy dyrektor generalny może rozwinąć umiejętności niezbędne do prowadzenia firmy zarówno w czasie wojny, jak i w czasie pokoju?

We współczesnej robotyce roboty definiuje się jako klasę systemy techniczne, które w swoich działaniach odtwarzają funkcje motoryczne i intelektualne człowieka.

Od zwykłego układ automatyczny Robota wyróżnia wielozadaniowość, duża uniwersalność oraz możliwość dostosowania do wykonywania różnorodnych funkcji.

Roboty są klasyfikowane:

Według obszaru zastosowania - przemysł, wojsko, badania;

Według środowiska zastosowania (operacji) - ziemia, ziemia, powierzchnia, pod wodą, powietrze, przestrzeń;

Według stopnia mobilności – stacjonarny, mobilny, mieszany; - według rodzaju układu sterowania – programowy, adaptacyjny, inteligentny.

Różnorodność urządzeń zaliczanych do klasy robotów przemysłowych i przeznaczonych do automatyzacji pracy ręcznej, ciężkiej, szkodliwej, niebezpiecznej lub monotonnej można sklasyfikować według:

zamiar;

stopień wszechstronności;

parametry kinematyczne, geometryczne, energetyczne;

metody sterowania (stopień udziału człowieka w programowaniu pracy robota).

Znane obecnie roboty, ze względu na ich przeznaczenie, można ogólnie podzielić na trzy grupy: do celów naukowych, do celów wojskowych, do zastosowań produkcyjnych oraz w sektorze usług.

Coraz częściej przed człowiekiem stawiane są wymagania, których spełnienie ograniczają jego możliwości biologiczne (w warunkach kosmicznych, zwiększonego promieniowania, dużych głębokościach, środowiskach aktywnych chemicznie itp.).

Podczas badania planet i innych ciał kosmicznych pojazdy muszą być wyposażone w manipulatory umożliwiające komunikację załogi ze światem zewnętrznym. Jeśli urządzenie nie jest zamieszkane, wówczas manipulatory muszą mieć zdalne sterowanie z Ziemi. W takich automatach „ręce” teleoperatora są najważniejszym środkiem aktywnej interakcji z otoczeniem.

Równie szerokie zastosowanie znalazły teleoperatory i roboty w różnorodnych pracach na dużych głębokościach mórz i oceanów. Wcześniej osoba schodziła na głębokość w specjalnym aparacie i była w pewnym stopniu biernym obserwatorem; obecnie niedawno zbudowane pojazdy podwodne są wyposażone w „ręce”, którymi steruje osoba znajdująca się wewnątrz pojazdu głębinowego.

Teleoperatory i roboty służą do układania kabli na dużych głębokościach, wyszukiwania i podnoszenia zatopionych statków i ładunków oraz do różnych badań niedostępnych głębin morskich.

Autonomiczny niezamieszkany pojazd podwodny – AUV (angielski autonomiczny pojazd podwodny – AUV) podwodny robot przypominający nieco torpedę lub łódź podwodną, ​​poruszający się pod wodą w celu gromadzenia informacji o topografii dna, strukturze górnej warstwy osadów, obecności obiektów i przeszkody na dole. Urządzenie zasilane jest bateriami lub innymi rodzajami baterii. Niektóre typy pojazdów AUV mogą nurkować na głębokość 6000 m. Urządzenia AUV służą do badań terenowych, monitorowania obiektów podwodnych, takich jak rurociągi, oraz do wyszukiwania i usuwania min podwodnych.

Zdalnie sterowany pojazd podwodny (ROV) to pojazd podwodny, często nazywany robotem, sterowany ze statku przez operatora lub grupę operatorów (pilot, nawigator itp.). Urządzenie połączone jest z łodzią skomplikowanym kablem, poprzez który do urządzenia dostarczane są sygnały sterujące i zasilanie, a z powrotem przesyłane są odczyty czujników i sygnały wideo. Roboty ROV służą do prac inspekcyjnych, akcji ratowniczych, ostrzenia i usuwania dużych obiektów z dna, do prac towarzyszących obiektom kompleks naftowo-gazowy(wsparcie wierceń, oględziny tras gazociągów, oględziny konstrukcji pod kątem awarii, wykonywanie operacji zaworowych), przy rozminowywaniu, do zastosowań naukowych, do wsparcia praca nurkowa, do prac przy utrzymaniu hodowli ryb, do badań archeologicznych, do inspekcji komunikacji miejskiej, do inspekcji statków pod kątem obecności towarów kontrabandy przyczepionych na zewnątrz burty itp. Zakres zadań do rozwiązania stale się poszerza, a flota statków urządzeń szybko rośnie. Praca z urządzeniem jest znacznie tańsza niż kosztowna praca nurkowa, mimo że inwestycja początkowa jest dość duża, choć praca z urządzeniem nie może zastąpić całego zakresu pracy nurkowej.

Poza wymienionymi obszarami zastosowań w warunkach niebezpiecznych, teleoperatory i roboty znajdują zastosowanie przy naprawie i wymianie silników jądrowych, podczas pracy na terenach skażonych oraz w kopalniach.

Trwają prace nad stworzeniem specjalnego robota do wydobywania węgla. Według Korea Coal Corp. robot nie tylko będzie wydobywał węgiel, ale także go zbierze, a następnie umieści na przenośniku taśmowym, który dostarczy skałę na górę. Prace będą nadzorować mechanicy znajdujący się na powierzchni.

Nowoczesne roboty strażackie posiadają następujące możliwości:

Rozpoznanie i monitorowanie terenu w strefie zagrożenia;

Gaszenie pożarów w warunkach współczesnych wypadków spowodowanych przez człowieka, którym towarzyszy podwyższony poziom promieniowania, obecność w miejscu pracy substancji toksycznych i silnie działających oraz uszkodzenia odłamkowe i wybuchowe; stosowanie środków gaśniczych wodno-pianowych;

Prowadzenie działań ratowniczych na miejscu pożaru i zdarzenia awaryjnego;

Rozbiórka gruzu w celu uzyskania dostępu do strefy pożarowej i usunięcia sytuacji awaryjnych;

Przy odpowiednim doposażeniu możliwe jest gaszenie pożaru proszkami i gazami skroplonymi.

Przykładowo roboty El-4, El-10 i Luf-60, przeznaczone do gaszenia pożarów wywołanych przez człowieka bez interwencji człowieka, wzięły udział w gaszeniu pożaru lasu, który miał miejsce w 2010 r. ośrodek nuklearny w Sarowie.

Wiele rodzajów produkcji wymaga użycia robotów. Ich zastosowanie uwalnia pracownika od pracy w wyczerpujących i trudnych warunkach. W warsztat kowala Można zainstalować robota do przenoszenia i instalowania ciężkich, gorących przedmiotów na młocie. Roboty mogą malować produkty, uwalniając ludzi od przebywania w pomieszczeniu z farbą w sprayu. Najbardziej niebezpieczne i szkodliwe są operacje z substancjami radioaktywnymi i sprzętem nuklearnym. Taką pracę od dawna wykonują „ręce” operatorów telewizyjnych.

Do pracy z reaktorami jądrowymi i instalacjami radioaktywnymi opracowano teleoperatory mobilne, w których szczelna kabina wyposażona jest w ściany ochronne do pracy w środowisku radioaktywnym.

Przykładów wykorzystania robotów i teleoperatorów przy niebezpiecznych i trudnych pracach jest wiele. Racjonalne jest wykorzystywanie robotów do monotonnych, powtarzalnych operacji, na przykład instalowania detali i części na maszynie. Robot może podnosić i przenosić delikatne szkło i małe części.

Należy również zaznaczyć, że innym kierunkiem technologii jest tworzenie specjalnych wzmacniaczy możliwości fizycznych człowieka – tzw. egzoszkieletu (od greckiego szkieletu zewnętrznego) – urządzenia przeznaczonego do zwiększania Siła mięśniowa osobę ze względu na ramę zewnętrzną. Egzoszkielet podąża za biomechaniką człowieka, aby proporcjonalnie zwiększyć wysiłek podczas ruchu. Według doniesień otwartej prasy rzeczywiste próbki robocze powstały obecnie w Japonii i USA. Egzoszkielet można zintegrować ze skafandrem kosmicznym.

Wspólnie opracowano pierwszy egzoszkielet General Electric i armii Stanów Zjednoczonych w latach 60. i nazywał się Hardiman. Mógł podnieść 110 kg przy sile podnoszenia 4,5 kg. Było to jednak niepraktyczne ze względu na znaczną masę wynoszącą 680 kg. Projekt nie powiódł się. Każda próba użycia pełnego egzoszkieletu skutkowała intensywnym, niekontrolowanym ruchem, w wyniku czego nigdy nie był testowany z osobą w środku. Dalsze badania skupiały się na jednym ramieniu. Choć miał udźwignąć 340 kg, jego waga wyniosła trzy czwarte tony, czyli dwukrotnie przewyższała udźwig. Bez połączenia wszystkich komponentów w całość praktyczne zastosowanie projektu Hardimana było ograniczone.

Ze względu na stopień wszechstronności wszystkie roboty można podzielić na trzy grupy:

Specjalne, na przykład manipulator do odwracania i instalowania kineskopów w próżni lub manipulator do instalowania wykrojów w specjalnym stemplu. Z reguły urządzenia te mają od jednego do trzech stopni swobody i działają według ściśle ustalonego programu, wykonując prostą operację;

Specjalistyczne, których zakres jest ograniczony określone warunki i przestrzeń. Na przykład roboty z regulowaną długością ramion i kilkoma stopniami swobody w przestrzeni, aby wykonywać wyłącznie prace „na gorąco” – odlewanie lub obróbka cieplna;

Urządzenia uniwersalne poruszające się w przestrzeni, np. roboty o dużej liczbie stopni swobody i regulowanej długości funkcjonujących kończyn, zdolne do wykonywania najróżniejszych operacji na szerokiej gamie części. Uniwersalny robot przemysłowy ogólny cel można przełączyć na inne zadanie i szybko przeprogramować, aby wykonywał wszystko w ramach technicznych możliwości cyklu.

Ze względu na parametry kinematyczne, geometryczne i energetyczne urządzenia dzieli się w następujący sposób.

Ze względu na parametry kinematyczne roboty można klasyfikować ze względu na liczbę stopni swobody, możliwe opcje działania i ruchy narządów funkcjonalnych, a także prędkość ich ruchu.

Przez parametry geometryczne Cechą klasyfikacyjną jest podział robotów ze względu na wielkość funkcjonujących organów oraz zakres ich ruchów liniowych i kątowych.

Na podstawie parametrów energetycznych roboty dzieli się na grupy ze względu na udźwig i rozwiniętą moc.

Ze względu na metody sterowania roboty przemysłowe pierwszych generacji można podzielić na roboty:

Sterowane przez systemy sterowania numerycznego;

z cyklicznymi układami sterowania;

Autonomiczne, sterowane komputerowo (maszyny sterujące potrafiące zbierać i analizować informacje w procesie działania, reagować na te informacje, odpowiednio zmieniając program).

Opracowano systemy telewizji zdalnie sterowanej, które zapewniają stereoskopowy obraz obszaru objętego zasięgiem. Znajdują zastosowanie w medycynie (robot da Vinci) i systemach teleobecności.

W zrobotyzowanych systemach CNC zarejestrowany program jest wielokrotnie powtarzany.

Zmiana charakteru ruchów robota może zostać osiągnięta jedynie w wyniku wprowadzenia danych wejściowych nowy program. Programowanie działania takich robotów nie jest trudne i jest najprostszą formą ich „szkolenia”. W takim przypadku osoba ta przeprowadza jedynie okresowe monitorowanie pracy robota i zmianę programu.

Roboty sterowane komputerowo posiadają system sterowania, który podczas wykonywania pracy zbiera niezbędne informacje, przetwarza je za pomocą elektronicznego „mózgu” i dokonuje niezbędnych zmian we wcześniej wprowadzonym programie.

Znaczenie tworzenia robotycznych morskich obiektów mobilnych (MMO) wynika z potrzeby

  1. monitorowanie środowiska zasoby wodne;
  2. kartografia morskich i rzecznych kanałów żeglugowych, portów, zatok, potoków;
  3. zwiększenie poziomu kontroli obszarów morskich;
  4. zwiększenie efektywności zagospodarowania zasobów w obszarach trudno dostępnych (Arktyka i Daleki Wschód);
  5. zwiększenie intelektualizacji transportu morskiego;
  6. zwiększenie konkurencyjności krajowego przemysłu stoczniowego i zmniejszenie uzależnienia od technologii zagranicznych.

Główne obszary badań i produkty

  • Opracowanie systemów inteligentnego planowania ruchu i adaptacyjnego sterowania autonomicznymi, niezamieszkanymi pojazdami podwodnymi
  • Rozwój systemów inteligentnego planowania ruchu i adaptacyjnego sterowania autonomicznymi statkami bezzałogowymi
  • Rozwój systemów matematycznego i półnaturalnego modelowania morskich obiektów ruchomych (MPO)
  • Rozwój kompleksów szkoleniowych dla operatorów autonomicznych morskich obiektów mobilnych

Sugerowane metody i podejścia do rozwiązywania problemów

  • Metoda konstruowania nieliniowych, wielokrotnie spójnych modeli matematycznych z wyznaczaniem charakterystyk hydrodynamicznych
  • Metoda sterowania położeniem i trajektorią konstrukcji autopilotów
  • Metody integracji danych nawigacyjnych w celu poprawy dokładności wyznaczania współrzędnych
  • Teoria syntezy obserwatorów nieliniowych do szacowania niepewnych sił zewnętrznych i nieznanych parametrów MPO
  • Metoda konstruowania inteligentnych planerów ruchu pozwalających omijać przeszkody stacjonarne i ruchome
  • Sposób wykorzystania niestabilnych trybów pracy układu sterowania do omijania przeszkód przy jednoczesnej minimalizacji wymagań wobec podukładu czujnikowego oprogramowania i kosztów obliczeniowych

Sugerowane systemy automatyczna kontrola morskie obiekty mobilne

Jak pokazuje przegląd istniejących systemów sterowania MPO, nowoczesne podejścia do projektowania systemów zapewniają określoną jakość sterowania w wąskim zakresie od danego trybu jazdy. W sytuacji, gdy prędkość przepływu środowiska zewnętrznego jest większa lub porównywalna z prędkością MPO, nie są spełnione warunki podziału wzajemnie powiązanego ruchu na odrębne kanały, a kąty znoszenia nie mogą być uznane za małe. W takich przypadkach konieczne jest zaplanowanie i wdrożenie trajektorii MPO, biorąc pod uwagę wielostronność ruchu, wykorzystując zewnętrzne niekontrolowane przepływy. Jeżeli jakiekolwiek zaburzenie (na przykład silny prąd, którego nie można w pełni skompensować ze względu na ograniczenia energetyczne) wprowadza MPO w obszar „dużych” odchyleń, może to prowadzić do naruszenia stabilności, a w konsekwencji do W związku z tym istotny jest problem opracowania metod sterowania pozycją i trajektorią morskich systemów robotycznych w ekstremalnych trybach i warunkach a priori niepewności środowiskowej.

Przy opracowywaniu systemów sterowania MPO konieczne jest wykonanie następujących etapów projektowania:

1. Budowa modelu matematycznego

2. Synteza autopilota

3. Implementacja sprzętu i oprogramowania

Etapy projektowania układów sterowania morskich obiektów ruchomych

Budowa modelu matematycznego

Zanurzalny układ współrzędnych

Układ współrzędnych pojazdu nawodnego typu katamaran

Aby opracować skuteczny system sterowania jego ruchem w trybie podwodnym, niezbędny jest odpowiedni model matematyczny ruchu MPO. Szczególne znaczenie ma adekwatność modelu matematycznego przy realizacji wskazanych ruchów MPO jako pojazdu niezamieszkanego. Prawidłowa konstrukcja modelu matematycznego MPO w dużej mierze decyduje o jakości projektu układu sterowania ruchem MPO, a przede wszystkim o adekwatności wyników obliczeń do rzeczywistych właściwości opracowywanego układu sterowania.

Synteza autopilota i algorytmów działania

Oryginalny opatentowany algorytm sterowania zapewnia tworzenie działań sterujących na elementach wykonawczych MPO w celu realizacji następujących zadań:

  • stabilizacja w danym punkcie w przestrzeni współrzędnych bazowych oraz, w razie potrzeby, z pożądanymi wartościami kątów orientacji;
  • ruch po zadanych trajektoriach ze stałą prędkością V i zadaną orientacją;
  • poruszanie się do danego punktu po określonej trajektorii, z określoną orientacją i bez dodatkowych wymagań dotyczących prędkości itp.

Uproszczona struktura autopilota

Wdrażanie oprogramowania i sprzętu

Oferujemy kompleks oprogramowania i sprzętu, który implementuje algorytmy sterowania, planowania, nawigacji i interakcji sprzętu, i obejmuje:

komputer pokładowy

naziemne lub mobilne centrum kontroli

system nawigacyjny

podsystem sensorowy, w tym techniczny system wizyjny

Aby przetestować programowo-algorytmiczną część systemu sterowania MPO, opracowywany jest kompleks oprogramowania i symulacji. Funkcjonalność proponowanego kompleksu pozwala na symulację środowiska zewnętrznego, czujników, systemu nawigacji i systemu wizji technicznej, a także ustawienie błędu.

Po przetestowaniu algorytmów sterujących i zaimplementowaniu ich na komputerze pokładowym dokonujemy weryfikacji oprogramowania wykorzystując modelowanie półnaturalne

Zrealizowane projekty

  • B+R „Opracowanie zintegrowanego kompleksu nawigacji i sterowania ruchem autonomicznych, niezamieszkanych pojazdów podwodnych”, 2010, OKB OT RAS
  • Praca badawcza „Opracowanie zintegrowanego systemu sterowania i nawigacji autonomicznych, niezamieszkałych pojazdów podwodnych do rozwiązywania problemów prowadzenia działań rozpoznawczych, patrolowych i poszukiwawczo-ratowniczych”, 2012 SFU
  • Praca badawcza „Opracowanie inteligentnego systemu sterowania ruchem autonomicznych niezamieszkanych pojazdów podwodnych”, 2012-2013, IPMT FEB RAS
  • Prace badawczo-rozwojowe „Opracowanie systemu sterowania dla standardowych platform AUV” 2012 - 2014, „Centralny Instytut Badawczy „Kurs”
  • Prace badawczo-rozwojowe „Opracowanie projektu technicznego szeregu obiecujących standardowych platform AUV”, 2012 - 2014, „Centralny Instytut Badawczy „Kurs”
  • Praca badawcza „Opracowanie autonomicznego systemu robotycznego opartego na ministatku powierzchniowym”, 2013, SFU
  • Praca badawcza „Opracowanie metody syntezy analitycznej optymalnych wielopołączonych nieliniowych systemów sterowania”, 2010 – 2012, grant Rosyjskiej Fundacji Badań Podstawowych.
  • Praca badawcza „Rozwój podstawy teoretyczne budowa i badania układów sterowania obiektami ruchomymi, pracującymi w apriorycznych środowiskach nieformalnych z wykorzystaniem modów niestabilnych”, 2010 – 2012, grant RFBR.
  • Praca badawcza „Teoria i metody sterowania pozycyjno-trajektoricznego morskich systemów robotycznych w ekstremalnych trybach i warunkach niepewności środowiskowej” (nr 114041540005). 2014-2016
  • RFBR 16-08-00013 Opracowanie metody dwupętlowej adaptacji systemów sterowania położeniem i trajektorią z wykorzystaniem solidnych obserwatorów zakłóceń i modeli referencyjnych. 2016-2018
  • Prace badawczo-rozwojowe „Opracowanie łodzi bez załogi do monitorowania środowiska Morza Azwskiego”

Projekt opracowania autonomicznej mini-łódki

Projekt opracowania systemu automatycznego sterowania dla typowych platform AUV

Inicjatywa projektu mającego na celu opracowanie inteligentnego systemu sterowania łodzią nawodną

Patenty

Dodatkowe materiały

Publikacje

  • Pshikhopov V.Kh., Miedwiediew M.Yu. Sterowanie poruszającymi się obiektami. – M.: NAUKA, 2011 – 350 s.
  • Pshikhopov V.Kh. i inne. Organizacja strukturalna automatycznych systemów sterowania pojazdami podwodnymi dla apriorycznych środowisk nieformalnych // Systemy informacyjno-pomiarowe i sterujące. M.: Inżynieria radiowa. 2006.- nr 1-3- T4 - s. 73-78.
  • Pshikhopov V.Kh., Miedwiediew M.Yu. Sterowanie adaptacyjne obiektami nieliniowymi jednej klasy z zapewnieniem maksymalnego stopnia stabilności. Nauka techniczna. Wydanie tematyczne „Zaawansowane systemy i problemy zarządzania”. – Taganrog: TTI SFU.- 2012.-№3(116) – P.180-186
  • Gurenko B.V. Budowa i badania modelu matematycznego pojazdu podwodnego // Wydanie specjalne czasopisma „Problemy techniki obronnej. Seria 9", 2010 - s. 35-38.
  • Pshikhopov V.Kh., Sukonki S.Ya., Naguchev D.Sh., Strakovich V.V., Medvedev M.Yu., Gurenko B.V. , Kostyukov V.A. Autonomiczny pojazd podwodny „SKAT” do rozwiązywania problemów wyszukiwania i wykrywania zamulonych obiektów // Wiadomości Południowego Uniwersytetu Federalnego. Nauka techniczna. Wydanie tematyczne „Zaawansowane systemy i problemy zarządzania”. – Taganrog: TTI SFU.-2010.-No.3(116) – P.153-163.*
  • Gurenko B.V. Synteza strukturalna autopilotów do niezamieszkanych pojazdów podwodnych // Aktualności Kabardyno-Bałkarskiego Centrum Naukowego Rosyjskiej Akademii Nauk, nr 1–2011.
  • Gurenko B.V., Fedorenko R.V. Kompleks do modelowania ruchów poruszających się obiektów w oparciu o pojazdy lotnicze i podwodne // Izvestia z Południowego Uniwersytetu Federalnego. Nauka techniczna. Wydanie tematyczne „Zaawansowane systemy i problemy zarządzania”. – Taganrog: TTI SFU.- 2011.-№3(116) – P.180-186
  • Gurenko B.V. Strukturalna organizacja systemów automatycznego sterowania szybowcami podwodnymi // Wiadomości z Południowego Uniwersytetu Federalnego. Nauka techniczna. Wydanie tematyczne „Zaawansowane systemy i problemy zarządzania”. - Taganrog: TTI SFU - 2011. - nr 3 (116) - s. 199-205
  • Pshikhopov V.Kh., M.Yu. Miedwiediew, B.V. Gurenko, A.A. Mazalov Adaptacyjna kontrola obiektów nieliniowych tej samej klasy zapewniająca maksymalny stopień stabilności // Izwiestia z Południowego Uniwersytetu Federalnego. Nauka techniczna. Wydanie tematyczne „Zaawansowane systemy i problemy zarządzania”. – Taganrog: TTI SFU.- 2012.-№3(116) – P.180-186
  • B.V. Gurenko, O.K. Ermakov Przegląd i analiza stanu współczesnej robotyki powierzchniowej XI Ogólnorosyjskiej konferencji naukowej młodych naukowców, studentów i doktorantów „Cybernetyka techniczna, elektronika radiowa i systemy sterowania”: Zbiór materiałów. – Taganrog: Wydawnictwo Południowego Uniwersytetu Federalnego, 2012, – T. 1, s. 211-212
  • Pshikhopov, V.Kh., Medvedev, M.Yu., Gaiduk, A.R., Gurenko, B.V., Projekt systemu sterowania dla autonomicznego pojazdu podwodnego, 2013, Proceedings - 2013 IEEE Latin American Robotics Symposium, LARS 2013, s. 77-82, doi:10.1109/LARS.2013.61.
  • Pshikhopov V.Kh., Gurenko B.V. Opracowanie i badania modelu matematycznego autonomicznego ministatku nawodnego „Neptun” [ Zasób elektroniczny] //„Biuletyn Inżynieryjny Dona”, 2013, nr 4. – Tryb dostępu: http://www.ivdon.ru/ /ru/magazine/archive/n4y2013/1918 (dostęp bezpłatny) – Cap. z ekranu. - Yaz. Rus
  • Pshikhopov V.Kh., B.V. Gurenko Synteza i badanie ministatku powierzchniowego z autopilotem „Neptune” [Zasoby elektroniczne] // „Biuletyn Inżynieryjny Dona”, 2013, nr 4. – Tryb dostępu: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/ /n4y2013/1919 (dostęp bezpłatny) – Cap. z ekranu. - Yaz. ruski.
  • Gurenko B.V. Wdrożenie i badania eksperymentalne autonomicznego ministatku nawodnego z autopilotem „Neptune” [Zasoby elektroniczne] // „Biuletyn Inżynieryjny Dona”, 2013, nr 4. Tryb dostępu: http://www.ivdon.ru/ru/ magazyn/archiwum/n4y2013 /1920 (dostęp bezpłatny) – Cap. z ekranu. - Yaz. ruski.
  • Oprogramowanie pokładowego systemu sterowania autonomicznego systemu robotycznego opartego na nawodnym ministatku: świadectwo rejestracji państwowej programu komputerowego nr 2013660412 / Pshikhopov V.Kh., Gurenko B.V., Nazarkin A.S. – Zarejestrowany w Rejestrze Programów Komputerowych w dniu 5 listopada 2013 roku.
  • Oprogramowanie systemu nawigacji autonomicznego systemu robotycznego opartego na ministatku nawodnym: świadectwo rejestracji państwowej programu komputerowego nr 2013660554 / Gurenko B.V., Kotkov N.N. – Zarejestrowany w Rejestrze Programów Komputerowych w dniu 11 listopada 2013 roku.
  • Kompleks programowo-symulacyjny autonomicznych morskich obiektów mobilnych: świadectwo rejestracji państwowej programu komputerowego nr 2013660212 / Pshikhopov V.Kh., Medvedev M.Yu., Gurenko B.V. – Zarejestrowany w Rejestrze Programów Komputerowych w dniu 28 października 2013 roku.
  • Oprogramowanie naziemnego punktu kontroli autonomicznego systemu robotycznego opartego na nawodnym ministatku: świadectwo rejestracji państwowej programu komputerowego nr 2013660554 /Gurenko B.V., Nazarkin A.S. – Zarejestrowany w Rejestrze Programów Komputerowych w dniu 28.10.2013r.
  • Kh. Pshikhopov, M. Y. Miedwiediew i B. V. Gurenko, „Projekt autopilota naprowadzającego i dokującego dla autonomicznego pojazdu podwodnego”, Mechanika stosowana i materiały. tomy 490-491, s. 490-491. 700-707, 2014, doi:10.4028/www.scientific.net/AMM.490-491.700.
  • Pshikhopov, V.K., Fedotov, A.A., Miedwiediew, M.Y., Medvedeva, T.N. & Gurenko, B.V. 2014, „System pozycji i trajektorii bezpośredniego sterowania adaptacyjnego morskich pojazdów autonomicznych”, 2014 IV Międzynarodowe Warsztaty Informatyki i Inżynierii - Lato, WCSE 2014.
  • Pshikhopov, V., Chernukhin, Y., Fedotov, A., Guzik, V., Miedwiediew, M., Gurenko, B., Piavchenko, A., Saprikin, R., Pereversev, V. i Krukhmalev, V. 2014 , „Opracowanie inteligentnego systemu sterowania autonomicznym pojazdem podwodnym”, 2014, 4. Międzynarodowe Warsztaty Informatyki i Inżynierii – Zima, WCSE 2014.
  • Pshikhopov V.Kh., Miedwiediew M.Yu., Fedorenko R.V., Gurenko B.V., Chufistov V.M., Szewczenko V.A. Algorytmy wielopołączonego sterowania trajektorią pozycyjną poruszających się obiektów // Biuletyn Inżynieryjny Don #4, 2014, url:ivdon.ru/ru/magazine/archive/N4y2014/2579 (dostęp bezpłatny) – Cap. z ekranu. - Yaz. ruski.
  • Pshikhopov V.Kh., Fedotov A.A., Medvedev M.Yu., Medvedeva T.N., Gurenko B.V., System pozycji i trajektorii do bezpośredniego adaptacyjnego sterowania ruchomymi obiektami morskimi // Biuletyn Inżynieryjny Don #3, 2014, url: ivdon.ru /ru/magazine/archive/n3y2014/2496 (dostęp bezpłatny) – Cap. z ekranu. - Yaz. ruski.
  • Gurenko B.V. Budowa i badania modelu matematycznego autonomicznego, niezamieszkanego pojazdu podwodnego // Biuletyn Inżynieryjny Donu nr 4, 2014, url:ivdon.ru/ru/magazine/archive/N4y2014/2626 (dostęp bezpłatny) – Cap. z ekranu. - Yaz. ruski.
  • Gurenko B.V., Fedorenko R.V., Nazarkin A.S. Układ sterowania autonomicznego ministatku nawodnego // Współczesne problemy nauki i edukacji. – 2014 r. – nr 5; url:www.science-education.ru/119-14511 (data dostępu: 09.10.2014).
  • Pshikhopov V.Kh., Chernukhin Yu.V., Fedotov A.A., Guzik V.F., Medvedev M.Yu., Gurenko B.V., Pyavchenko A.O., Saprykin R.V., Pereverzev V.O.A., Priemko A.A. Opracowanie inteligentnego systemu sterowania autonomicznym pojazdem podwodnym // Aktualności Południowego Uniwersytetu Federalnego. Nauka techniczna. Taganrog: TTI SFU – 2014. – nr 3(152). – s. 87 – 101.
  • Pshikhopov V.Kh., Gurenko B.V., Medvedev M.Yu., Mayevsky A.M., Golosov S.P. Szacowanie addytywnych zaburzeń AUV przez solidnego obserwatora z nieliniowym sprzężeniem zwrotnym // Izwiestia SFU. Nauka techniczna. Taganrog: TTI SFU – 2014. – nr 3(152). – s. 128 – 137.
  • Pshikhopov V.Kh., Fedotov A.A., Miedwiediew M.Yu., Medvedeva T.N., Gurenko B.V., Zadorożny V.A. System pozycyjno-trajektoryjny do bezpośredniego, adaptacyjnego sterowania ruchomymi obiektami morskimi // Zbiór materiałów IX Ogólnorosyjskiej Konferencji Naukowo-Praktycznej „Zaawansowane systemy i problemy sterowania”. Taganrog. Wydawnictwo Southern Federal University, 2014. – s. 356 – 263.
  • Gurenko B.V., Fedorenko R.V., Beresnev M.A., Saprykin R.V., Pereverzer V.A., Opracowanie symulatora autonomicznego niezamieszkanego pojazdu podwodnego // Biuletyn Inżynieryjny Don #3, 2014, http:// ivdon.ru/ru/magazine/archive /n3y2014/2504. (dostęp bezpłatny) – Cap. z ekranu. - Yaz. ruski.
  • Kopylov SA, Fedorenko R.V., Gurenko B.V., Beresnev M.A. Pakiet oprogramowania do wykrywania i diagnozowania awarii sprzętu w robotycznych morskich obiektach mobilnych // Biuletyn Inżynieryjny Dona nr 3, 2014, url:ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2014/2526. (dostęp bezpłatny) – Cap. z ekranu. - Yaz. ruski.
  • Gurenko, „Model matematyczny autonomicznego pojazdu podwodnego”, Proc. Drugiego Międzynarodówki. Konf. w sprawie postępów w inżynierii mechanicznej i robotyki - AMRE 2014, s. 84-87, 2014, doi:10.15224/ 978-1-63248-031-6-156
  • Gaiduk A.R. Plaksienko E.A. Gurenko B.V. W kierunku syntezy układów sterowania o częściowo określonej strukturze // Biuletyn Naukowy JNS. Nowosybirsk, nr 2(55) 2014, s. 19-29.
  • Gaiduk A.R., Pshikhopov V.Kh., Plaksienko E.A., Gurenko B.V. Optymalne sterowanie obiektami nieliniowymi z wykorzystaniem postaci quasilinearnej // Nauka i edukacja na przełomie tysiącleci. sob. badania naukowe prace KSTI. Wydanie 1, Kisłowodzk. 2014 od 35-41
  • Gurenko B.V., Kopylov S.A., Beresnev M.A. Opracowanie schematu diagnozowania uszkodzeń obiektów ruchomych // Międzynarodowy Instytut Naukowy Educatio. - 2014. - nr 6. — s. 49-50.
  • Urządzenie sterujące pojazdem podwodnym: Patent na wzór użytkowy nr 137258 / Pshikhopov V.Kh., Dorukh I.G., Gurenko B.V. – Zarejestrowany w Państwowym Rejestrze Wzorów Użytkowych Federacji Rosyjskiej w dniu 10 lutego 2014 r.
  • System sterowania pojazdami podwodnymi (patent na wynalazek nr 2538316) Zarejestrowany w Państwowym Rejestrze Wynalazków Federacji Rosyjskiej w dniu 19 listopada 2014 r. 1 strona Pshikhopov V.Kh., Dorukh I.G.
  • Pshikhopov, Y. Chernukhin, V. Guzik, M. Miedwiediew, B. Gurenko, A. Piavchenko, R. Saprikin, V. Pereversev, V. Krukhmalev, „Wdrożenie inteligentnego systemu sterowania autonomicznym pojazdem podwodnym”, Mechanika stosowana i materiały , tomy 701 – 702, s. 704-710, 2015, doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.701-702.704
  • Gurenko, R. Fedorenko, A. Nazarkin, „Autonomiczny system kontroli pojazdów powierzchniowych”, Mechanika stosowana i materiały, tomy 704, s. 277-282, 2015, doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.704.277
  • AR Gaiduk, B.V. Gurenko, E.A. Plaksienko, I.O. Shapovalov Opracowanie algorytmów sterowania łodzią bezzałogową jako wielowymiarowego obiektu nieliniowego // Izwiestia z Południowego Uniwersytetu Federalnego. Nauka techniczna. – 2015. – nr 1. – s. 250 – 261.
  • B.V. Gurenko Opracowanie algorytmów spotkania i dokowania autonomicznego niezamieszkanego pojazdu podwodnego z podwodną stacją bazową // Izwiestia Południowego Uniwersytetu Federalnego. Nauka techniczna. – 2015. – nr 2. – s. 162 – 175.
  • Pshikhopov V.Kh., Miedwiediew M.Yu., Gurenko B.V. Algorytmy adaptacyjnych systemów sterowania położeniem i trajektorią obiektów poruszających się, M.: – 2015, zeszyt. 4, s. 66–76.
  • http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.799-800.1001
  • R.V. Fedorenko, B.V. Gurenko Planowanie trajektorii autonomicznego ministatku // Biuletyn Inżynieryjny Dona. – 2015 r. – nr 4. – adres URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2015/3280
  • B.V. Gurenko, A.S. Nazarkin Wdrożenie i identyfikacja parametrów autonomicznego niezamieszkanego pojazdu podwodnego typu szybowiec // Biuletyn Inżynieryjny Don. – 2015 r. – nr 4. – adres URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2015/3288
  • Gurenko B.V., Nazarkin A.S. Zdalne sterowanie powierzchniową łodzią robotyczną // n.t.k., dedykowaną. dzień nauka rosyjska oraz 100-lecie SFU. Zbiór materiałów konferencyjnych. - Rostów nad Donem: Wydawnictwo Południowego Uniwersytetu Federalnego, 2015. - s. 10-10. 158-159
  • Kostyukov V.A., Mayevsky A.M., Gurenko B.V. Model matematyczny ministatku powierzchniowego // Biuletyn Inżynieryjny Dona. – 2015 r. – nr 4. – adres URL: http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2015/3297
  • Kostyukov V.A., Kulchenko A.E., Gurenko B.V. Metodologia obliczania współczynników hydrodynamicznych AUV // Biuletyn Inżynieryjny Don. – 2015 r. – nr 3. – adres URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2015/3226
  • Pshikhopov, M. Miedwiediew, B. Gurenko, „Rozwój pośredniego sterowania adaptacyjnego dla pojazdów podwodnych za pomocą nieliniowego estymatora zakłóceń”, Applied Mechanics and Materials, tomy. 799-800, s. 1028-1034, 2015, doi:10.4028/www.scientific.net/AMM.799-800.1028
  • Gurenko, A. Beresnev, „Opracowanie algorytmów zbliżania się i dokowania pojazdu podwodnego za pomocą stacji podwodnej”, MATEC Web of Conferences, tom. 26 września 2015 r., doi: dx.doi.org/10.1051/matecconf/2015260400
  • Gurenko, R. Fedorenko, M. Beresnev, R. Saprykin, „Rozwój symulatora inteligentnego autonomicznego pojazdu podwodnego”, Mechanika stosowana i materiały, tomy. 799-800, s. 1001-1005, 2015, doi: http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.799-800.1001
  • Gurenko B.V., Fedorenko R.V. Pakiet oprogramowania do wirtualnego modelowania użytkowania autonomicznego, niezamieszkanego pojazdu podwodnego (wniosek o rejestrację programu komputerowego) (nr rej. FIPS 2015660714 z dnia 10.11.2015r.)
  • Pshikhopov V.Kh., Gurenko B.V. Opracowanie modeli matematycznych pojazdów podwodnych: podręcznik. – Taganrog: Wydawnictwo Southern Federal University, 2015. – 46 s.
  • Kostyukov V.A., Kulchenko A.E., Gurenko B.V. Procedura badania parametrów modelu poruszającego się obiektu podwodnego // sob. Sztuka. na podstawie materiałów z XXXVI-XXXVII międzynarodowych. naukowo-praktyczny konf. nr 11-12 (35). - Nowosybirsk: Wydawnictwo. ANS „SibAK”, 2015. – s. 75-59
  • Kostukov, A. Kulchenko, B. Gurenko, „A hydrodynamiczna procedura obliczeniowa dla UV przy użyciu CFD”, w materiałach Międzynarodowej Konferencji na temat Inżynierii Strukturalnej, Mechanicznej i Materiałowej (ICSMME 2015), 2015, doi:10.2991/icsmme-15.2015.40
  • Gaiduk, B. Gurenko, E. Plaksienko, I. Shapovalov, M. Beresnev, „Opracowanie algorytmów sterowania łodzią motorową jako wielowymiarowy obiekt nieliniowy”, MATEC Web of Conferences, tom. 34.2015, http://dx.doi.org/10.1051/matecconf/20153404005
  • B.V. Gurenko, I.O. Shapovalov, V.V. Sołowiew, MA Beresnev Budowa i badania podsystemu planowania trajektorii ruchu dla systemu sterowania autonomicznego pojazdu podwodnego // Biuletyn Inżynieryjny Don. – 2015 r. – nr 4. – adres URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2015/3383
  • Pshikhopov, V.a, Medvedev, M.a, Gurenko, B.b, Beresnev, M.a Podstawowe algorytmy adaptacyjnych systemów sterowania pozycją i ścieżką dla jednostek mobilnych ICCAS 2015 - 2015 15. Międzynarodowa Konferencja na temat Sterowania, Automatyki i Systemów, Proceedings23 grudnia 2015, Numer artykułu 7364878, Strony 54-59 DOI: 10.1109/ICCAS.2015.7364878
  • Pszykhopow, M. Miedwiediew, W. Krukhmalev, W. Algorytmy bazowe Szewczenki bezpośredniego adaptacyjnego sterowania pozycją i ścieżką dla pozycjonowania obiektów mobilnych. Mechanika stosowana i materiały, tom. 763 (2015) s. 110-119 © (2015) Trans Tech Publications, Szwajcaria. doi:10.4028/www.scientific.net/AMM.763.110
  • Pshikhopov V.Kh., Gurenko B.V., Fedorenko R.V., Oprogramowanie pokładowe układ adaptacyjny sterowanie autonomicznym, niezamieszkanym pojazdem podwodnym (zarejestrowany w Rejestrze Programów Komputerowych w dniu 11 stycznia 2016 r.) (nr rejestracyjny 2016610059 z dnia 11 stycznia 2016 r.)
  • Wiaczesław Pszikhopow, Borys Gurenko, Maksim Beresniew, Anatolij Nazarkin Wdrożenie szybowca podwodnego i IDENTYFIKACJA JEGO PARAMETRÓW Jurnal Teknologi tom 78, nr 6-13 DOI: http://dx.doi.org/10.11113/jt.v78.9281
  • Fedorenko, B. Gurenko, „Lokalne i globalne planowanie ruchu bezzałogowego pojazdu powierzchniowego”, MATEC Web of Conferences, tom. 45, 2016, doi:

Lista skrótów.

Wstęp.

1. Zagadnienia terminologiczne i klasyfikacyjne.

2. Wycieczka historyczna.

2.1. Rozwój MRI za granicą.

2.2. Rozwój krajowego MRI.

3. Cechy i perspektywy stosowanych technologii.

3.1. Komunikacja i interakcja.

3.2. Nawigacja.

3.3. Przeprowadzki.

4. Wykorzystanie MRI do celów wojskowych.

5. Zastosowanie rezonansu magnetycznego podczas pracy na półce.

6. Bezprzewodowe sieci sensorowe i ich zastosowanie na morzu.

7. Społeczności oddziałujących robotów

8. Robotyka morska + rzeczywistość rozszerzona.

Wniosek.

Literatura.

Aplikacje. Załącznik nr 1. „Katalog przepisów technicznych krajowych i zagranicznych”. Załącznik nr 2. „Katalog pojazdów AUV krajowych i zagranicznych”.

Lista skrótów.

AUV – autonomiczny niezamieszkany pojazd podwodny

ROV – zdalnie sterowany niezamieszkany pojazd podwodny

INS – inercyjny system nawigacyjny

GANS – hydroakustyczny system nawigacji

GANS DB – GANS z dużym rozstawem osi

GANS KB – GANS z krótkim rozstawem osi

GANS UKB – GANS z ultrakrótkim rozstawem osi

UUV – niezamieszkany pojazd podwodny

PPA – antena nadawczo-odbiorcza

OPA – załogowy pojazd podwodny

AR (rzeczywistość rozszerzona) - rzeczywistość rozszerzona

AUV (autonomiczny pojazd podwodny) – autonomiczny pojazd podwodny

ROV (pojazd zdalnie sterowany) - pojazd zdalnie sterowany (w ruchu)

SAUV (autonomiczny pojazd podwodny słoneczny) - AUV zasilany energią słoneczną

UUV (Unmanned Underwater Vehicle) – niezamieszkany pojazd podwodny

USV (Unmanned Surface Vehicle) – niezamieszkany pojazd nawodny

UXV (ang. Unmanned Generic Vehicle) – pojazd niezamieszkany klasy ogólnej (dowolnej).

Wstęp

Jeśli w dzieciństwie zgubiłeś igłę w stogu siana, w najlepszym wypadku ją odnajdziesz, zanim przejdziesz na emeryturę. Ale jeśli zmobilizujesz mieszkańców najbliższego mrowiska do rozwiązania tego problemu, igła zostanie ci dostarczona za dwie minuty. Testowane więcej niż raz. Jeśli nie udało się dogadać z mrówkami, można przyciągnąć studentów z politechniki pasjonujących się robotyką. Są w stanie stworzyć grupę miniaturowych urządzeń wyposażonych w czujniki magnetyczne, zdolnych do poruszania się i interakcji ze sobą. Tworzenie robotów zdolnych do wzajemnej interakcji w celu najskuteczniejszego rozwiązania danego problemu to nowy kierunek rozwoju robotyki, zwany „robotami stadnymi”, którego apologeci obiecują rewolucję w rozwiązywaniu wielu pracochłonnych problemów. O robotach stadnych porozmawiamy w przedostatnim rozdziale naszej recenzji. Nawiasem mówiąc, jeśli roboty rojowe zostaną pozbawione możliwości poruszania się, wówczas przejdziemy do innego, również obiecującego, ale poprzedzającego je w czasie tematu naukowo-praktycznego - tematu bezprzewodowych sieci sensorowych.

W tym kierunku osiągnięto już interesujące wyniki praktyczne. Zasady budowy i przykłady realizacji sieci przedstawimy w 6. rozdziale przeglądu.

Tymczasem warto pamiętać, że nasza recenzja poświęcona jest zastosowaniu robotyki konkretnie na morzu, a nie na lądzie czy w powietrzu, tj. będziesz musiał sobie wyobrazić szukanie igły nie w stogu siana, ale na plantacji alg, co będzie wydawać się bardziej pracochłonnym zajęciem. Wi-Fi praktycznie nie działa w wodzie, dystrybucja jest niezwykle trudna fale elektromagnetyczne, trudno jest wykorzystać kanał optyczny, tj. zagadnienia komunikacji, interakcji, nawigacji, nadzoru itp. nabierają własnej, czysto morskiej specyfiki. Trzeci rozdział recenzji poświęcony jest cechom realizacji komunikacji, interakcji, nawigacji, pędników, czujników i manipulatorów w robotach morskich.

Nowoczesne systemy robotyczne znajdują zastosowanie w niemal wszystkich obszarach inżynierii podwodnej. Jednak główne obszary ich zastosowania to: wojsko, prace przy wydobyciu i transporcie paliw i surowców, akcje poszukiwawczo-ratownicze oraz badania oceanograficzne. Cechy ich wykorzystania w tych obszarach oraz przykłady zastosowań można znaleźć w rozdziałach 4–5 przeglądu. To właśnie w tych obszarach nastąpił w ostatnich latach największy postęp w zakresie wykorzystania nowych technologii komunikacji i nawigacji pojazdów podwodnych, wyposażania ich w nowe czujniki i manipulatory oraz zwiększania efektywności zarządzania i utrzymania. W dodatku przedstawiono katalog nowoczesnych pojazdów ROV i AUV.

Dlaczego więc nie widzimy robotów na polach wiejskich szukających igieł w stogach siana? Tak, bo nikt im nie wyznaczał takich zadań. Najwyraźniej igły przestały się gubić. Ale mówiąc poważnie, najważniejszym zadaniem organizacyjnym jest wyznaczanie zadań i opracowywanie scenariuszy wykorzystania robotyki w rozwiązywaniu problemów praktycznych, z uwzględnieniem perspektyw rozwoju tego obszaru. Nie bez powodu w planach Pentagonu na najbliższe lata projekty opracowania koncepcji wykorzystania robotyki w wojsku mają taką samą wagę, jak projekty opracowania samych robotów. Co więcej, mają one pierwszeństwo, ponieważ mogą nadać impuls i wyznaczyć kierunek projektowania systemów robotycznych. Nasze propozycje dotyczące tego i innych problemów rozwoju robotyki morskiej (MR) w Rosji przedstawimy w podsumowaniu tego przeglądu.

Eksploracja głębin Oceanu Światowego jest zadaniem nie mniej złożonym i niebezpiecznym niż eksploracja kosmosu. A jeśli chodzi o znaczenie gospodarcze i środowiskowe, jest to jeszcze wyższy priorytet. W rozwiązywaniu tego problemu wzywa się robotykę morską do odegrania roli nie tylko ludzkiego asystenta, ale pełnoprawnego uczestnika, ponieważ powinna nie tylko sprawić, że głębiny oceanu będą bardziej dostępne i bezpieczne dla ludzi, ale także obciążyć większość pracy nad ich nauką i rozwojem.

1. Zagadnienia terminologiczne i klasyfikacyjne.

W dziedzinie robotyki morskiej nie opracowano jeszcze jednej, ogólnie przyjętej terminologii. Niektórzy eksperci używają zwrotów, w których podstawowym słowem jest „robot”, np.: roboty morskie, robotyka morska, kompleksy lub systemy robotyczne itp. Inni próbują obejść się bez określenia „robot”, skupiając się na sformułowaniach bardziej przejrzystych etymologicznie, np. „ niezamieszkany pojazd podwodny” (NPA). W tym przeglądzie będziemy trzymać się terminologii, która wyłoniła się z prac M.D. Ageeva i jego współpracowników z Instytutu Technologii Morskich Oddziału Dalekiego Wschodu Rosyjskiej Akademii Nauk, którym kierował w latach 1988–2005, oddając hołd ich wkład w rozwój domowej robotyki morskiej. Są to określenia takie jak „bezzałogowy pojazd podwodny” (UUV), „zdalnie sterowany bezzałogowy pojazd podwodny” (ROUV), „autonomiczny bezzałogowy pojazd podwodny” (AUV) i szereg innych. Jednocześnie w tekście znajdziemy także wszelkiego rodzaju terminy „robotyczne”, aby nie zniekształcać idei i wniosków autorów, którzy posługiwali się nimi w swoich pracach. Tak czy inaczej, nie widzimy tu dużej sprzeczności, ponieważ UUV to po prostu urządzenie działające pod wodą (albo na powierzchni morza, albo nawet nad powierzchnią wody – dron morski), a kompleks robotyczny lub system jest już podporą statku i m.b. system sygnalizatorów nawigacyjnych, bez których urządzenie nie może zrealizować swojej misji. Mamy więc nadzieję, że różnorodność terminologii nie wprowadzi nikogo w błąd. Wszystko powinno być jasne z kontekstu.

Nie ma też jednolitości w źródłach zagranicznych w tej kwestii. Częściej niż inne używa się określenia ROV (remotely Operating Vehicle) – zdalnie sterowany pojazd (poruszający się) lub zamiast pojazdu – statek, czyli tzw. naczynie. Stosowane są tu również skróty takie jak UUV (Unmanned Underwater Vehicle) – niezamieszkany pojazd podwodny, USV (Unmanned Surface Vehicle) – niezamieszkany pojazd nawodny, UXV (Unmanned Generic Vehicle) – niezamieszkany pojazd ogólnej (dowolnej) klasy itp W tym przypadku autorzy pozwalają na bardzo luźną interpretację tych terminów, zwłaszcza ROV. Istnieją również inne terminy i skróty, które są podobne pod względem semantycznym, na których nie będziemy się teraz skupiać. W każdym razie zawsze możesz skorzystać z sekcji „Lista skrótów” tej recenzji.

Klasyfikacja.

Klasyfikacja w dowolnym kierunku naukowym jest kwestią koncepcyjną zarówno pod względem interakcji między specjalistami, jak i pod względem rozwoju tego kierunku. Różnorodność aktów prawnych powstałych na świecie utrudnia ich ścisłą klasyfikację. Jednak niektóre zostały zaproponowane schematy klasyfikacyjne, na którym możesz polegać.

Po pierwsze, powszechnie wiadomo, że pojazdy podwodne dzielą się na zamieszkane i niezamieszkane – UAV i UUV. Pojazdy załogowe mogą być hiperbaryczne lub normobaryczne (wytrzymały kadłub chroni hydronautów przed ciśnieniem wody). Te dwie podgrupy są dalej podzielone na autonomiczne i na uwięzi.

Pojazdy niezamieszkane dzielą się przede wszystkim na zdalnie sterowane i autonomiczne.

Najczęściej waga, wymiary, autonomia, sposób ruchu, obecność wyporu, głębokość robocza, schemat rozmieszczenia, cel, cechy funkcjonalne i projektowe, koszt i niektóre inne są wykorzystywane jako cechy klasyfikacyjne morskich RTC (NLA).

Klasyfikacja według cech wagowych i wymiarowych:

  • - microPA (PMA), waga (suchy) - mini-PA, waga 20–100 kg, zasięg pływania od 0,5 do 4000 mil morskich, głębokość operacyjna do 2000 m;
  • - małe pojazdy kempingowe o wadze 100–500 kg. Obecnie PA tej klasy stanowią 15–20% i są szeroko stosowane w rozwiązywaniu różnych problemów na głębokościach do 1500 m;
  • - średni samochód kempingowy o masie większej niż 500 kg, ale mniejszej niż 2000 kg;
  • - duże pojazdy kempingowe o masie > 2000 kg.

Klasyfikacja według cech kształtu konstrukcji nośnej:

  • - klasyczny kształt (cylindryczny, stożkowy i kulisty);
  • - bioniczne (typy pływające i pełzające);
  • - kształt szybowca (samolotu);
  • - Z panel słoneczny na górze ciała (formy płaskie);
  • - pełzające UUV na bazie gąsienicowej;
  • - serpentynowy kształt.

Klasyfikacja morskich RTK (NPA) ze względu na stopień autonomii.

AUV musi spełniać trzy główne warunki autonomii: mechaniczny, energetyczny i informacyjny.

Autonomia mechaniczna zakłada brak jakiegokolwiek połączenia mechanicznego w postaci kabla, kabla lub węża łączącego UAV ze statkiem transportowym lub ze stacją dolną lub bazą nabrzeżną.

Autonomia energetyczna zakłada obecność na pokładzie UAV źródła zasilania w postaci np. akumulatorów, ogniw paliwowych, reaktor jądrowy, silnik spalinowy o zamkniętym cyklu pracy itp.

Autonomia informacyjna UUV zakłada brak wymiany informacji pomiędzy urządzeniem a statkiem transportowym, stacją dolną lub bazą przybrzeżną. W tym przypadku UUV musi posiadać także autonomiczny system nawigacji inercyjnej.

Klasyfikacja morskiego RTK (NLA) zgodnie z zasadą informacyjną dla odpowiedniej generacji NLA.

Autonomiczne morskie RTC VN (AUV) pierwszej generacji działają według z góry ustalonego, sztywnego, niezmiennego programu. Zdalnie sterowane (RC) UUV pierwszej generacji są sterowane w otwartej pętli. W tych najprostszych urządzeniach polecenia sterujące przesyłane są bezpośrednio do układu napędowego bez użycia automatyki informacja zwrotna.

Pojazdy AUV drugiej generacji posiadają rozbudowany system czujników. Druga generacja DUNPA zakłada obecność automatycznego sprzężenia zwrotnego o współrzędnych stanu obiektu sterującego: wysokości nad dnem, głębokości nurkowania, prędkości, współrzędnych kątowych itp. Te kolejne współrzędne porównywane są w autopilocie z zadanymi, określonymi przez operatora.

Pojazdy AUV trzeciej generacji będą wyposażone w elementy sztucznej inteligencji: zdolność do samodzielnego podejmowania prostych decyzji w ramach całościowego powierzonego im zadania; elementy sztucznego widzenia z możliwością automatycznego rozpoznawania prostych obrazów; możliwość podstawowego samokształcenia z uzupełnieniem własnej bazy wiedzy. Urządzenia DUNPA trzeciej generacji są sterowane interaktywnie przez operatora. System kontroli nadzorczej zakłada już pewną hierarchię, składającą się z poziomu wyższego, realizowanego w komputerze statku transportowego, oraz poziomu niższego, realizowanego na pokładzie modułu podwodnego.

W zależności od głębokości nurkowania zwykle uwzględniane są: pojazdy kempingowe płytkowodne o roboczej głębokości nurkowania do 100 m, pojazdy kempingowe do pracy na szelfie (300–600 m), urządzenia kempingowe na średnich głębokościach (do 2000 m) oraz pojazdy kempingowe o dużych i ekstremalnych głębokościach (6000 m). m i więcej).

W zależności od rodzaju układu napędowego Można wyróżnić UUV z tradycyjnym zespołem sterowym, UUV z układem napędowym opartym na zasadach bionicznych, z napędem strugowodnym oraz UUV - szybowce z układem napędowym wykorzystującym zmiany przegłębienia i pływalności. Z kolei pojazdy kempingowe napędzane śmigłem dzielą się na elektryczne i elektrohydrauliczne. Cechy różnych pędników omówione są w rozdziale 3.3.

Ponadto w wielu pracach dokumenty regulacyjne są podzielone na dokumenty kontrolne i robocze. Przede wszystkim dotyczy to TNLA. Roboty ROV inspekcyjne to lekkie i średnie urządzenia przeznaczone do inspekcji, fotografii podwodnej, badań z wykorzystaniem różnych czujników, a ROV robocze to ciężkie, ważące do kilku ton pojazdy ROV przeznaczone do wykonywania pracy przy użyciu manipulatorów i różnych narzędzi, a także do podnoszenia ładunków . W pracy przedstawiono następującą tabelę klasyfikacyjną TNLA.

Klasyfikacja ta w żaden sposób nie odzwierciedla nowych trendów w bezdotykowych sieciach czujników („inteligentny plankton”) i robotach rojących się, ale najwyraźniej jest to kwestia najbliższej przyszłości. Kiedy pojawią się przykłady wdrożenia tych technologii w rzeczywistych projektach morskich, wówczas klasyfikacja będzie mogła się dostosować.

W tym przeglądzie zwracamy jednakową uwagę na pojazdy ROV i AUV. Każdy z tych typów robotyki morskiej ma swój specyficzny obszar zastosowań, co jest bezpośrednio związane z zaletami i wadami charakterystycznymi dla każdego typu. Główną zaletą ROV jest to, że jest on połączony kablem ze statkiem pomocniczym, czyli tzw. w pełni zaopatrzony w energię i informację. Może pracować pod wodą dowolnie długo, być szybko kontrolowany przez operatora na pokładzie statku transportowego i przewozić duży ładunek – narzędzia, potężne manipulatory, sprzęt oświetleniowy. W rzeczywistości ROV można sklasyfikować jedynie jako robotykę o dużym zasięgu; jest to raczej zdalnie sterowany kompleks instrumentalny. Roboty ROV wykonują największą liczbę inspekcji i poszukiwań, ratownictwa, napraw i Roboty budowlane. Jednocześnie główną wadą pojazdów ROV jest także sztywne mocowanie do statku transportowego, które nie pozwala im realizować funkcji związanych z autonomiczne działanie na przykład tajne rozpoznanie, sabotaż, penetracja pomieszczeń, w których zewnętrzny kabel stałby się przeszkodą. A z pojazdów ROV nie da się zbudować sieci czujników czy urządzeń mobilnych do pracy na dużych obszarach. Dlatego AUV ma również swoje dość szerokie pole działania. Niestety pojazdy AUV mają co najmniej dwie poważne wady. Jest to komunikacja podwodna i ograniczone zasoby energii, a nawigacja podwodna pozostawia wiele do życzenia. Prace naukowe wysiłki mające na celu rozwiązanie tych problemów są prowadzone dość aktywnie, co zostanie omówione w odpowiednich sekcjach przeglądu, a jeśli przyniosą praktyczne rezultaty, będzie to stanowić potężną dodatkową zachętę do rozwoju robotyki morskiej.

2. Wycieczka historyczna.

2.1. Rozwój MRI za granicą.

Za początek produkcji i wykorzystania niezamieszkanych pojazdów podwodnych za granicą można uznać koniec lat 50. i początek 60. ubiegłego wieku, kiedy Marynarka Wojenna Stanów Zjednoczonych poważnie zajęła się zagospodarowaniem tego obszaru.

Tym samym na początku lat 60-tych powstał bardzo udany model ROV, który można uznać za prototyp wszystkich współczesnych pojazdów podwodnych na uwięzi. Urządzenie nosiło nazwę podwodnego pojazdu badawczego sterowanego linką (CURV) i miało rurową ramę z czterema pływakami w kształcie torpedy, a jego całkowita długość wynosiła 3,3 m, szerokość i wysokość 1,2 m każdy. Układ napędowy składał się z trzech 10 silniki KM. Na pokładzie znajdowały się: sonar i hydrofon, kamera telewizyjna i lampy oraz kamera na film 35 mm. CURV został wyposażony w 7-funkcyjny manipulator z chwytakiem umożliwiającym chwytanie dużych, cylindrycznych przedmiotów. Wszystkie napędy, łącznie z silnikami, były hydrauliczne. Głębokość nurkowania CURV wynosiła 600 m. Następnie stworzono modyfikacje CURV II i CURV III o głębokości nurkowania do 6000 m. CURV i jego modyfikacje podniosły z dna setki torped i brały udział w akcjach poszukiwawczo-ratowniczych. Jedna z tych operacji polegała na poszukiwaniu i podniesieniu bomby wodorowej z głębokości 869 m w rejonie Palomares (Hiszpania) w 1966 roku.

W latach 70. Wielka Brytania i Francja aktywnie włączyły się w tworzenie niezamieszkanych pojazdów podwodnych, a od końca lat 70., a zwłaszcza w latach 80. do wyścigu aktywnie włączyły się Niemcy, Norwegia, Kanada, Japonia, Holandia i Szwecja. A jeśli początkowo produkcja NPA była finansowana przez państwo, a ich zastosowanie ograniczało się głównie do sfery wojskowej, to już w latach 80. główna wielkość ich produkcji zaczęła spadać na firmy komercyjne, a zakres zastosowania rozprzestrzenił się na przemysł dziedzinie biznesu i nauki. Było to spowodowane przede wszystkim intensywną zagospodarowaniem morskich złóż ropy i gazu.

W latach 90. pojazdy ROV przekroczyły barierę głębokości 6000 m. Japoński ROV JAMSTEC Kaiko osiągnął głębokość 10 909 m w Rowie Mariańskim. Marynarka wojenna W Stanach Zjednoczonych rozpoczęto wymianę sterowanych pilotem systemów ratowniczych na systemy modułowe oparte na bezzałogowych, zdalnie sterowanych pojazdach.

Pojawienie się na rynku szerokiej gamy modeli NPA doprowadziło do aktywnego poszukiwania nowych obszarów ich zastosowania, co z kolei spotkało się z odzewem twórców i producentów NPA. Taki wzajemny proces stymulujący rozwój tego kierunku ma miejsce nadal. Obecnie działa ponad 500 firm produkujących NPA z najbardziej aktywnych na zagranicznym rynku robotyki morskiej. różne kraje, włączając nawet Islandię, Iran i Chorwację.

2.2. Rozwój krajowego MRI.

W naszym kraju tworzenie niezamieszkanych pojazdów podwodnych rozpoczęło się mniej więcej w tych samych latach, co za granicą. W Instytucie Oceanologii w 1963 r. rozpoczął się rozwój, a w 1968 r. Pojawił się ROV „CRAB” i „Manta 0,2”, wyposażony w kamerę telewizyjną i manipulator.

Znaczący wkład w rozwój robotyki morskiej w różnych okresach wniosły takie organizacje jak:

  • - Instytut Problemów Techniki Morskiej FEB RAS (IPMT FEB RAS);
  • - Instytut Oceanologii RAS im. Szirszowa;
  • - Moskiewska Wyższa Szkoła Techniczna im. Baumana;
  • - Instytut Mechaniki Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego;
  • - Centralny Instytut Badawczy „Gidropribor”;
  • - Instytut Politechniczny w Leningradzie;
  • - Centrum Inżynieryjne „Glubina”;
  • - CJSC Intershelf-STM;
  • - Państwowe Centrum Naukowe „Yuzhmorgeology”;
  • - Indel-Partner LLC;
  • - Federalne Państwowe Przedsiębiorstwo Unitarne „Biuro Projektów Inżynierii Oceanologicznej Rosyjskiej Akademii Nauk”.

Obecnie aktywnie pracuję nad Rynek rosyjski Tethys Pro OJSC, która dostarcza rosyjskim konsumentom produkty wiodących producentów producenci zagraniczni, która zajmuje się ich lokalizacją i wsparciem technicznym.

Instytut Problemów Techniki Morskiej Oddział Dalekowschodni Rosyjskiej Akademii Nauk powstał w 1988 roku. w oparciu o wydział podwodny środki techniczne IAPU DVSC AS ZSRR.

W różnych okresach instytut tworzył AUV „Skat”, „Skat-geo”, „L-1”, „L-2”, „MT-88”, „Tiflonus”, „OKRO-6000”, „CR-01A ”, „Klawesyn”, mały „Pielgrzym”, AUV wł zasilany energią słoneczną(SANPA); ROV serii „MAX” (małe urządzenie z komunikacją kablową). Ogółem za lata 1974-2010. Powstało ponad 20 niezamieszkanych pojazdów podwodnych o różnym przeznaczeniu.

Urządzenia powstałe w instytucie wykorzystywane były w akcjach ratowniczych, poszukiwaniu zatopionych obiektów oraz badaniu konstrukcji podwodnych: rurociągów, podpór platform i konstrukcji cumowniczych. Wyjątkowa operacja na Morzu Sargassowym mająca na celu poszukiwanie i badanie nuklearnego okrętu podwodnego „K-219”, który zatonął w 1987 roku. na głębokości 5500 m była pierwszą na świecie operacją głębinową przeprowadzoną wyłącznie przez autonomiczny bezzałogowy pojazd podwodny (L-2). Utworzony kompleks robotyczny posłużył do zbadania obszaru, na którym na północnym Atlantyku uległ zniszczeniu atomowy okręt podwodny K-8 oraz do poszukiwania w rejonie wyspy południowokoreańskiego samolotu pasażerskiego. Sachalin. W 1989 roku aparat L-2 brał udział w akcjach poszukiwawczo-ratowniczych na Morzu Norweskim w rejonie wypadku atomowego okrętu podwodnego K-287 (Komsomolec).

W 1990 AUV "MT-88" otrzymał międzynarodowy dyplom INTERVENTION/ROV"90 pierwszego stopnia w San Diego (USA) za najlepszą pracę roku i wkład w postęp światowej robotyki podwodnej.

W Instytucie Oceanologii jak wspomniano powyżej, powstały pierwsze krajowe pojazdy ROV z serii „CRAB” i „Manta”.

W Moskiewskiej Wyższej Szkole Technicznej im. Baumana Badania nad stworzeniem sprzętu podwodnego rozpoczęły się pod koniec lat 60-tych na wydziale SM-7. Do dziś wydziały „Inżynierii Oceanicznej” oraz „Robotów i Pojazdów Podwodnych” szkolą specjalistów w zakresie rozwoju pojazdów podwodnych. W Centrum Inżynierskim „Glubina” wraz z nauczycielami i studentami kierunku „Roboty i Pojazdy Podwodne” powstał wielofunkcyjny pojazd ROV „Kalan”. Przy okazji, Centrum Inżynieryjne „Glubina” na początku lat 90. opracował kolejny mały inspekcyjny ROV „Belyok”.

Centralny Instytut Badawczy „Gidropribor” zasłynął z rozwoju pojazdów ROV „TPA-150”, „TPA-200” i „Rapan”. Jednak podczas eksploatacji w Rapanie zidentyfikowano szereg niedociągnięć i zaprzestano jego stosowania.

W 1990 Na rynku pojawiła się leningradzka firma ZAO „Międzypółka STM” wraz z rozwojem pojazdów ROV, które później wyposażono w statki Ecopatrol. W 1998 Organizacja ta, na zlecenie Exxon, przeprowadziła badania dużych obszarów dna morskiego w ramach projektu zagospodarowania przybrzeżnych złóż ropy i gazu.

Państwowe Centrum Naukowe „Yuzhmorgeology” opiera się na wybrzeżu Morza Czarnego, 40 km od Noworosyjska. Organizacja ta jest twórcą i właścicielem trzech pojazdów ROV „RT-1000 PLI”, „PTM 500” i „PT 6000M”.

Przy pomocy tych urządzeń wykonywano cały szereg podwodnych prac technicznych: poszukiwanie miejsc pochówku broni chemicznej i bakteriologicznej na Morzu Bałtyckim, inspekcję rurociągów naftowych, inspekcję kolektorów wylotowych oczyszczalni ścieków i obiektów pirsowych portu w Morza Czarnego, prace przy zatopionych obiektach – „Admirał Nakhimov” i APRK „Kursk”, inspekcja przybrzeżnej części podwodnego rurociągu „Blue Stream”, poszukiwanie i wydobywanie czarnych skrzynek Airbusa A-320, który rozbił się w pobliżu Soczi i szereg innych dzieł.

LLC „Indel-Partner”, utworzona w 2001 roku. jest dobrze znany dzięki swoim miniaturowym i niedrogim (3-7 tysięcy dolarów) pojazdom ROV klasy inspekcyjnej serii GNOM i Obzor. Urządzenia te są szeroko stosowane do filmowania podwodnego, obserwacji ryb i mieszkańców dna, inspekcji zatopionych statków i poszukiwania różnych obiektów. GNOM zostały zakupione i z sukcesem eksploatowane przez służby Ministerstwa Sytuacji Nadzwyczajnych Federacji Rosyjskiej, Prokuratury Generalnej Federacji Rosyjskiej, Rosenergoatom, Big Oil i spółki gazownicze, nurkowie i nurkowie.

Federalne Przedsiębiorstwo Unitarne „Biuro Projektów Inżynierii Oceanologicznej RAS”- kolejny znany producent różnego sprzętu podwodnego, w 2006 roku. opracował i wyprodukował wielozadaniowy ROV ROSUB 6000 klasy robotniczej o głębokości nurkowania do 6000 m Masa pojazdu -2500 kg, ładowność -150 kg.

JSC Tethys Pro. W 2010 roku siły ratownicze Rosyjskiej Floty Czarnomorskiej przyjęły na uzbrojenie nowy, zdalnie sterowany autonomiczny, niezamieszkany pojazd podwodny „Obzor-600”, stworzony przez Rosyjska firma„Tetys-PRO”. Wcześniej rosyjska flota korzystała z brytyjskich pojazdów AUV. To jest o o urządzeniach Tiger i Pantera+ produkowanych przez Seaeye Marine. „Obzor-600” należy do klasy małych pojazdów AUV i może działać na głębokości do 600 metrów. Waga urządzenia wynosi 15 kilogramów. „Obzor-600” wyposażony jest w manipulatory umożliwiające uchwycenie ładunku o wadze do 20 kilogramów. Ze względu na niewielkie rozmiary AUV może penetrować złożone lub wąskie struktury pod wodą.

3. Cechy i perspektywy stosowanych technologii.

3.1. Komunikacja i interakcja.

Oczywiście ta sekcja skupi się wyłącznie na komunikacji i interakcji autonomicznych pojazdów podwodnych (AUV). Roboty ROV są połączone ze statkiem pomocniczym za pomocą kabla, a pojazdy naziemne poprzez radio. Ze względu na to, że fale elektromagnetyczne w wodzie szybko się tłumią, komunikacja drogą radiową w zakresie HF i VHF jest częściowo możliwa jedynie na głębokości peryskopu. Roboty podwodne przeznaczone do pracy na głębokości nie są tym zainteresowane. Badania prowadzone przede wszystkim w interesie wojskowej floty okrętów podwodnych wykazały, że spośród pól fizycznych znanych w przyrodzie najbardziej interesujące dla rozwiązania problemu komunikacji z obiektami podwodnymi są:

  • - fale akustyczne;
  • - pola elektromagnetyczne w zakresie ultraniskich częstotliwości (ELF) i skrajnie niskich częstotliwości (ELF), czasami nazywanych skrajnie niskimi częstotliwościami (ELF);
  • - fale sejsmiczne;
  • - promieniowanie optyczne (laserowe) (w zakresie niebiesko-zielonym);
  • - wiązki neutrin i pola grawitacyjne.

Zdecydowano, że łączność zapasowa z okrętami podwodnymi znajdującymi się pod wodą w dowolnym miejscu oceanów świata jest najbardziej możliwa przy użyciu anten emitujących fale ultradługie. Wiele kilometrów anten zbudowano w USA, w regionie Wielkich Jezior i tu, na Półwyspie Kolskim.

W zasięgu ELF możliwe jest wysłanie wiadomości w jedną stronę i odebranie jej w dowolnym miejscu oceanu, ale... jedno krótkie słowo na... 5-20 minut. Oczywiste jest, że taka jednostronna łączność może służyć jedynie jako rezerwowa, do przekazania np. awaryjnego polecenia „wypłynięcia na powierzchnię i skontaktowania się z centrum w dowolny dostępny sposób”.

Dlatego dzisiaj jedyną metodą komunikacji z powierzchnią lub innymi pojazdami podwodnymi jest komunikacja akustyczna w zakresie niskich częstotliwości. Przykładem jest akustyczny modem odbiorczo-nadawczy LinkQuest UWM 4000 do komunikacji podwodnej firmy LinkQuest.

Dziś jest to jeden z najbardziej zaawansowanych i poszukiwanych produktów, dzięki: ulepszonemu schematowi modulacji poprawiającemu stosunek sygnału do szumu; stabilizacja kanału komunikacyjnego w celu zwalczania wielokrotnych odbić sygnału; kodowanie korekcji błędów; automatycznie dostosowująca się prędkość transmisji do zmieniających się warunków hałasu w otoczeniu.

Jednak nawet przy takiej prędkości nie da się przesłać znacznych ilości informacji. Możesz wysyłać tylko polecenia lub wymieniać małe pliki. Aby przesłać zdjęcie lub obraz wideo albo przesłać szereg zgromadzonych danych do centrum przetwarzania, AUV musi wynurzyć się na powierzchnię i skorzystać z łączności radiowej lub satelitarnej. W tym celu większość nowoczesnych urządzeń (z wyjątkiem wyspecjalizowanych czujników sieci dennej) posiada na pokładzie niezbędne środki łączności.

Przykładowo w Gavii AUV moduł komunikacji i sterowania posiada następujące możliwości:

  • - Bezprzewodowa Sieć Lokalna
  • (Wi-Fi IEEE 802.11g) zasięg – 300m (optymalny zasięg – 150 m);
  • - łączność satelitarna: Iridium;
  • - system łączności hydroakustycznej do odbioru komunikatów o stanie systemu, zasięg - 1200 m;
  • - pobieranie danych: przewodowa sieć LAN (Ethernet) lub bezprzewodowa sieć LAN Wi-Fi.

Podwodna komunikacja optyczna.

W porównaniu z powietrzem woda jest nieprzezroczysta dla większości widma fal elektromagnetycznych, z wyjątkiem zakresu widzialnego. Co więcej, w najczystszych wodach światło przenika zaledwie na głębokość kilkuset metrów. Dlatego obecnie pod wodą wykorzystuje się komunikację akustyczną. Systemy akustyczne przesyłają informacje na dość duże odległości, jednak nadal opóźniają się w czasie transmisji ze względu na stosunkowo małą prędkość propagacji dźwięku w wodzie.

Naukowcy i inżynierowie z Instytutu Oceanograficznego Woods Hole (WHOI) opracowali optyczny system transmisji informacji, który łączy się z istniejącym systemem akustycznym. Metoda ta pozwoli na przesyłanie danych z prędkością do 10-20 megabitów na sekundę na odległość 100 metrów, przy wykorzystaniu baterii o małej mocy oraz niedrogiego odbiornika i nadajnika. Wynalazek umożliwi pojazdom podwodnym wyposażonym we wszystkie niezbędne urządzenia przesyłanie komunikatów błyskawicznych i wideo na powierzchnię wody w czasie rzeczywistym. Raport spółki został zaprezentowany 23 lutego 2010 roku podczas Ocean Sciences Meeting w Portland Ore. Kiedy statek zejdzie na taką głębokość, że układ optyczny przestaje działać, w grę wchodzi akustyka.

Materiał o wynikach testów tej technologii pojawił się na stronie WHOI dopiero w lipcu 2012 roku. Najwyraźniej twórcom tak długo zajęło rozwiązanie niektórych problemów komercyjnych lub praw autorskich. Doniesiono, że modem optyczny wykorzystywał niebieskie światło, ponieważ... inne fale świetlne słabiej rozchodzą się w wodzie, a obrazy wideo z dna morza przesyłane są w trybie „prawie rzeczywistym” na odległość do 200 metrów. Doniesiono również, że twórcy technologii zawarli sojusz z firmą Sonardyne w celu komercyjnej promocji ich produktu, który nazwali BlueComm.

Dla Twojej informacji, oto kilka podstawowych informacji na temat bezprzewodowej komunikacji optycznej w powietrzu.

Technologia optyki bezprzewodowej (Free Space Optics – FSO) jest znana od dawna: pierwsze eksperymenty z transmisją danych za pomocą bezprzewodowych urządzeń optycznych przeprowadzono ponad 30 lat temu. Jednak jej szybki rozwój rozpoczął się na początku lat 90-tych. z nadejściem sieci szerokopasmowe transmisja danych. Pierwsze systemy wyprodukowane przez firmy A.T. Schindler, Jolt i SilCom zapewniały transmisję danych na odległość do 500 m i wykorzystywały diody półprzewodnikowe na podczerwień. Rozwój takich systemów był hamowany głównie przez brak niezawodnych, wydajnych i „szybkostrzelnych” źródeł promieniowania.

Obecnie takie źródła się pojawiły. Nowoczesna technologia FSO obsługuje połączenia do poziomu OS-48 (2,5 Gbps) z maksymalnym zasięgiem do 10 km, a niektórzy producenci deklarują prędkość przesyłania danych do 10 Gbps i odległości do 50 km. Jednocześnie na rzeczywisty maksymalny zasięg wpływa dostępność kanału, czyli procent czasu, w którym kanał działa.

Szybkość transmisji danych zapewniana przez systemy FSO jest w przybliżeniu taka sama jak w sieciach światłowodowych, co czyni je najbardziej popularnymi w zastosowaniach szerokopasmowych ostatniej mili. Bezprzewodowe systemy optyczne wykorzystują ten zasięg promieniowanie podczerwone od 400 do 1400 nm.

Ideologia budowy bezprzewodowych systemów optycznych opiera się na tym, że optyczny kanał komunikacyjny imituje kawałek kabla. Podejście to nie wymaga dodatkowych protokołów komunikacyjnych ani ich modyfikacji

Układy optyczne mają pewne cechy, które czynią je dość popularnymi na rynku:

  • dobre zabezpieczenie kanału przed nieautoryzowanym dostępem. Nieautoryzowane nagrywanie transmitowanej informacji jest możliwe jedynie w przypadku umieszczenia odbiornika sygnału bezpośrednio przed nadajnikiem, co nieuchronnie prowadzi do przerw w komunikacji w kanale głównym i zarejestrowania takiej próby. Systemy optyczne mogą służyć do organizacji kanału dla zastosowań wymagających wysokiego poziomu bezpieczeństwa (do celów wojskowych, w bankowości itp.);
  • znaczne pojemności informacyjne kanałów (do kilkudziesięciu Gbit/s) zapewniają możliwość stabilnej kryptografii wysoki poziom nadmierność;
  • wysoka odporność kanału na zakłócenia. W przeciwieństwie do radiotelefonów i modemów dzierżawionych, systemy optyczne nie są podatne na zakłócenia i szum elektromagnetyczny; Aby zorganizować kanał, nie są wymagane pozwolenia na częstotliwość, co znacznie obniża koszty i przyspiesza tworzenie sieci. Aby korzystać z takich urządzeń, wystarczy certyfikat higieniczny, a jeśli są używane w sieciach publicznych, także certyfikat systemu Electrosvyaz.

Struktura wszystkich systemów transmisji podczerwieni jest prawie taka sama: składają się z modułu interfejsu, modulatora emitera, układów optycznych nadajnika i odbiornika, demodulatora odbiornika i modułu interfejsu odbiornika. W zależności od rodzaju zastosowanych emiterów optycznych, laserowe i półprzewodnikowe systemy diod podczerwieni różne prędkości i zasięg transmisji. Te pierwsze zapewniają zasięg transmisji do 15 km z prędkością do 155 Mbit/s (systemy komercyjne) lub do 10 Gbit/s (systemy komercyjne). systemy eksperymentalne). Należy zauważyć, że wraz ze wzrostem wymagań dotyczących jakości kanału zasięg komunikacji maleje. Te ostatnie zapewniają znacznie krótszy zasięg transmisji, chociaż wraz z rozwojem technologii zwiększa się zasięg i prędkość komunikacji. .

3.2. Pomoce nawigacyjne.

Historia żeglugi morskiej sięga wieków wstecz. Nawet starożytni żeglarze kierowali się znakami brzegowymi, a daleko od wybrzeża – gwiazdami. Tak, można w ten sposób odnaleźć drogę do domu, ale do prac poszukiwawczych, które wymagają dokładnego ustawienia zarówno szukanego obiektu na dnie morza, jak i własnych współrzędnych pod wodą, potrzebne są zasadniczo inne metody nawigacji. Mimo postępu technologicznego jeszcze pół wieku temu pomoce nawigacyjne nie zapewniały niezbędnej dokładności pozycjonowania pod wodą. Ze wspomnień amerykańskich specjalistów od poszukiwań wiemy o trudnościach, jakie napotkali w 1963 r., kiedy amerykański okręt podwodny Thresher zatonął na głębokości 2560 m, a w 1966 r. u wybrzeży Hiszpanii zginęła bomba wodorowa. Dokładność lokalizacji pod wodą nie mogła zapewnić dokładnego ponownego wejścia do zatopionego obiektu. To właśnie te i podobne zdarzenia doprowadziły do ​​​​aktywnych badań i rozwoju metod pozycjonowania hydroakustycznego. Następnie pojawienie się systemów nawigacji satelitarnej jeszcze bardziej zwiększyło możliwości nawigacji na morzu.

Obecnie do kompleksów nawigacyjnych UUV należą:

  • - systemy satelitarne;
  • - hydroakustyczny;
  • - autonomiczny na pokładzie.

Systemy nawigacji satelitarnej GLONASS i GPS (+ w przyszłości Galileo) zapewniają możliwość szybkiego i bardzo dokładnego określenia współrzędnych obiektu morskiego, synchronizacji względnych pozycji różnych obiektów w przestrzeni, określenia prędkości i kierunku ruchu obiektów w czasie rzeczywistym. Biorąc pod uwagę dodatki o dużym zasięgu, takie jak amerykański WAAS, europejski EGNOS, japoński MSAS, dokładność pozycjonowania na powierzchni morza może sięgać 1-2 m. Jednak w przypadku zanurzenia UUV pod wodą komunikacja z satelitą zostaje zakończony. Następnie położenie UUV ustala się metodą „zliczeniową” z wykorzystaniem pokładowych pomocy nawigacyjnych (kompas, czujniki prędkości, czujnik głębokości, żyroskopy) lub z wykorzystaniem pozycjonowania hydroakustycznego.

System nawigacji hydroakustycznej system pozycjonowania (GANS) to system składający się z kilku stacjonarnych nadawczych latarni hydroakustycznych zainstalowanych na dnie morskim i towarzyszącym im statku, latarni transponderowej na UUV oraz jednostki przetwarzającej informacje. Stosowane są jednak również inne metody umieszczania sygnalizatorów. W zależności od tego wyróżnia się GANS z długą bazą (GANS DB), GANS z krótką bazą (GANS KB), GANS z ultrakrótką podstawą (GANS UKB), ich kombinacje oraz kombinacje z nawigacją satelitarną.

GANS DB Wykorzystują kilka sygnalizatorów (transponderów) z zainstalowanymi na nich transceiverami akustycznymi. Te latarnie, zlokalizowane w lokalizacjach o znanych współrzędnych geograficznych, emitują fale dźwiękowe, umożliwiając UUV określenie odległości. Aby system mógł działać na danym obszarze konieczne jest zastosowanie co najmniej trzech sygnalizatorów akustycznych. UAV wykonuje triangulację w celu obliczenia własnej pozycji względem nich. Do budowy GANS DB wykorzystuje się trzy lub więcej latarni morskich, zainstalowanych na stałe na dnie morskim, w odległości około 500 metrów od siebie. Zaletami takich systemów jest duża dokładność wyznaczania współrzędnych (dokładność submetrowa), brak wpływu fal morskich na dokładność oraz nieograniczona głębokość użytkowania. Wadą jest konieczność dokładnego ustawienia latarni na dnie morskim i konieczność ich podniesienia po zakończeniu prac. Głównym zastosowaniem GANS DB jest wieloletnia praca przy inspekcjach wszelkich obiektów podwodnych, budowie i eksploatacji platform wydobywczych ropy naftowej oraz układaniu rurociągów.

GANS UK działa na zasadzie określania współrzędnych latarni transponderowej na podstawie odległości i kąta. Zasięg takich systemów sięga do 4000 m. Zwykle przy pracy do 1000 m dokładność określania współrzędnych jest nie gorsza niż 10 m. To wystarczy do określenia lokalizacji UUV, ale nie wystarcza do wykonywania skomplikowanych prac pod wodą prace wiertnicze lub budowlane.

Zaletami takich systemów są ich stosunkowo niski koszt i mobilność. Można ich używać na prawie każdym statku, nawet na łodzi gumowej, po przymocowaniu anteny nadawczo-odbiorczej (RPA) do pręta. Wady obejmują wysoki stopień wpływu pitchingu na dokładność i wydajność systemu.

Przykładem GANS UKB jest GANS TrackLink 1500 amerykańskiej firmy LinkQuest, który jest przenośnym systemem przenośnym, zdolnym do obsługi z każdego rodzaju statków transportowych i małych łodzi. Kilkadziesiąt elementów odbiorczych i nadawczych zestawiono konstrukcyjnie w jednej obudowie, którą można zanurzyć w wodzie bezpośrednio ze statku transportowego. Konstrukcja taka z jednej strony pozwala na osiągnięcie dużej dokładności pozycjonowania, z drugiej strony pozwala na zmniejszenie masy i gabarytów systemu oraz czasu przygotowania go do pracy, co jest istotne przy prowadzeniu poszukiwań i akcji ratowniczych. Podczas wykonywania prac podwodnych wymagających dużej precyzji pozycjonowania, np. układania i inspekcji rurociągów, budowy konstrukcji hydraulicznych i platform wiertniczych itp., zaleca się zamontowanie PPU na stałe na specjalnym pręcie do wodowania z boku lub zamontowanie wysuwanego pręt w kadłubie statku. Ten sposób mocowania zapewnia stabilną pozycję RPU względem statku nośnego, zwłaszcza podczas pracy przy silnych falach i prądach.

Do montażu na obiektach podwodnych GANS zawiera Różne rodzaje sygnalizatory transponderowe, ujednolicone pod względem masy i wymiarów oraz czasu pracy ciągłej. Latarnie zasilane są z wbudowanych akumulatorów lub z pokładowej sieci obiektów podwodnych. Stosowanie nowoczesne technologie w produkcji akumulatorów zasilających zapewnia długotrwałą pracę sygnalizatorów transponderowych w trybie aktywnym. Jeśli przez dłuższy czas nie będzie żadnych sygnałów żądań z PPA, odpowiadający sygnalizator automatycznie przejdzie w tryb gotowości, aby oszczędzać baterię. Taki algorytm działania zapewnia długotrwałą (do kilku miesięcy) obecność sygnalizatora transponderowego pod wodą.

Wszystkie sygnały z PPA są przetwarzane w powierzchniowym urządzeniu kontrolno-wyświetlającym, którym jest komputer stacjonarny lub laptop. W odróżnieniu od większości podobnych systemów oferowanych na rynku, kabel danych z PPA podłączany jest bezpośrednio do portu szeregowego komputera (laptopa). Matematyczne i graficzne przetwarzanie danych odbywa się przy użyciu specjalnego oprogramowania. Na ekranie monitora wyświetlane są w czasie rzeczywistym aktualne współrzędne obiektów podwodnych, parametry oraz trajektoria ich ruchu względem statku transportowego. Oprogramowanie posiada możliwość dodatkowego przetwarzania i wyświetlania danych z systemu nawigacji GPS oraz zewnętrznego czujnika nachylenia. Urządzenia te podłącza się do laptopa poprzez port szeregowy lub moduł interfejsu.

Firma produkcyjna LinkQuest oferuje specjalną modyfikację GANS TrackLink 1500LC do współpracy z miniaturowymi, zdalnie sterowanymi pojazdami podwodnymi typu SeaBotics. Taki system ma specjalną antenę hydroakustyczną z ochroną przed hałasem powierzchniowym, zdolną do działania z małych łodzi lub łodzi oraz małą latarnię transponderową (waga w wodzie mniejsza niż 200 g). Możliwości techniczne systemu pozwalają na pozycjonowanie pojazdu podwodnego w całym zakresie głębokości eksploatacyjnych.

Zestaw GANS TrackLink 1500 zawiera:

  • antena hydroakustyczna z kablem o długości 20 metrów;
  • latarnia transponderowa (w zależności od rodzaju obiektu podwodnego) z ładowarką;
  • laptop z zainstalowanym oprogramowaniem;
  • walizka transportowa;
  • zestaw części zamiennych.

Dodatkowo można dostarczyć:

  • do 8 sygnalizatorów reagujących;
  • System nawigacji GPS (DGPS);
  • zewnętrzny czujnik nachylenia.

Systemy z krótką podstawą (GANS KB) posiadają kilka hydrofonów oddalonych od siebie, umieszczonych w dolnej części statku transportowego. Jednostka przetwarzająca, wykorzystując hydroakustyczne sygnały odległości z latarni transponderowej, podaje współrzędne podwodnego obiektu w czasie rzeczywistym. Zaletami takiego systemu jest mobilność i dość wysoka dokładność (około metra). Głębokość robocza jest ograniczona do 1000 m. Wady - wymagania dotyczące minimalnej długości statku transportowego. Konieczność precyzyjnej kalibracji systemu, większa czułość na fale morskie. W ostatnim czasie systemy te zostały zastąpione prostszymi i bardziej zaawansowanymi systemami UCB.

W ostatnich latach na rynku systemów pozycjonowania pojawił się zasadniczo nowy system hybrydowy, który wykorzystuje zasady konstrukcji GANS typu DB i KB z jednoczesnym porównywaniem współrzędnych z wykorzystaniem sygnałów z DGPS (różnicowy GPS). Spójrzmy na taki system jako przykład.

Hydroakustyczny system pozycjonowania „GIB”(od angielskiego GPS Intelligent Buoys) francuskiej firmy ACSA przeznaczony jest do określania z dużą dokładnością aktualnych współrzędnych obiektów podwodnych. System opiera się na zasadzie wyznaczania współrzędnych obiektu podwodnego względem kilku powierzchniowych boi pływających, których położenie ustalane jest z kolei za pomocą globalnego systemu pozycjonowania GPS lub GLONASS. Pływająca boja składa się z odbiornika sonaru (hydrofonu) i odbiornika GPS. Na pojeździe podwodnym zainstalowana jest latarnia hydroakustyczna o określonej częstotliwości sygnału. Każda boja wykorzystuje hydrofon do określenia namiaru i odległości do latarni hydroakustycznej. Jednocześnie przy ścisłej synchronizacji czasu otrzymane wartości przypisywane są aktualnym współrzędnym geograficznym boi. Wszystkie otrzymane dane przesyłane są w czasie rzeczywistym za pośrednictwem modemu radiowego do stanowiska namierzającego znajdującego się na pokładzie statku lub na lądzie. Specjalny oprogramowanie Wykorzystując przetwarzanie matematyczne, oblicza rzeczywiste współrzędne geograficzne podwodnego obiektu, prędkość i kierunek jego ruchu. Wszystkie początkowe i obliczone parametry są zapisywane do późniejszego przetwarzania, a jednocześnie na ekranie monitora stanowiska śledzącego wyświetlana jest lokalizacja i trajektoria obiektu lub obiektów podwodnych, statku transportowego i boi pływających. Parametry i trajektorie ruchu mogą być wyświetlane albo we współrzędnych względnych, na przykład względem statku transportowego, albo w absolutnych współrzędnych geograficznych, naniesionych bezpośrednio na elektroniczną mapę podwodnego obszaru prac. Podczas wykonywania prac mających na celu wykrycie i podniesienie fragmentów zatopionych obiektów hydrofony zainstalowane na bojach określają także namiar i odległość do latarni hydroakustycznej i zatopionego obiektu. Współrzędne i głębokość latarni wyświetlane są na elektronicznej mapie stanowiska namierzającego, a operator może kierować pojazdy podwodne lub nurków do obiektu, kierując się danymi wyświetlanymi na monitorze. - http://www.bnti.ru/des.asp?itm=3469HYPERLINK "http://www.bnti.ru/des.asp?itm=3469&tbl=02.04"&HYPERLINK "http://www.bnti.ru /des.asp?itm=3469&tbl=02.04"tbl=02.04

Ze względu na swoją mobilność, dużą szybkość rozmieszczania i niewymagający typ statku pomocniczego, taki system idealnie nadaje się do działań ratowniczych i poszukiwawczych. Specjalny moduł dołączony do tego systemu pozwala na namierzenie kierunku sygnałów akustycznych z czarnych skrzynek rozbitego samolotu lub helikoptera i naprowadzenie do nich nurków lub pojazdów podwodnych.

Pokładowe autonomiczne pomoce nawigacyjne obejmują: czujniki nawigacyjne i lotu (głębokościomierz, kompasy magnetyczne i żyroskopowe, czujniki przechyłu i trymu, prędkościomierze względne i bezwzględne – logi indukcyjne i dopplerowskie, czujniki prędkości kątowej) oraz inercyjny system nawigacji (INS), zbudowany w oparciu o akcelerometry oraz żyroskopy laserowe lub światłowodowe. SSN mierzy ruchy i przyspieszenia pojazdu kempingowego wzdłuż trzech osi i generuje dane w celu określenia jego współrzędnych geograficznych, orientacji kątowej oraz prędkości liniowej i kątowej.

Podsumowując, podamy przykład system nawigacji autonomicznego niezamieszkanego pojazdu podwodnego (AUV) GAVIA. Kompleks nawigacyjny składa się z systemów pokładowych, hydroakustycznych, nawigacji satelitarnej:

- Odbiornik DGPS z poprawkami WAAS/EGNOS

- 3-osiowy kompas indukcyjny, czujnik orientacji 360°, czujniki przyspieszenia

- SNN z opóźnieniem Dopplera

- Hydroakustyczny system nawigacji z długim i bardzo krótkim rozstawem osi.

System pokładowy to zintegrowany system inercyjny Dopplera składający się z bardzo precyzyjnego systemu nawigacji inercyjnej (INS) z żyroskopami laserowymi. SSN jest korygowana na podstawie danych logu Dopplera, który mierzy prędkość pojazdu nad ziemią lub względem wody.

Korzystanie z danych o wysokości gruntu dostarczonych przez dziennik dopplerowski umożliwia AUV utrzymanie głębokości wymaganych do wykonywania badań SSS lub zdjęć. Odbiornik DGPS służy do ustalenia pozycji powierzchni. System nawigacji hydroakustycznej zapewnia identyfikację pojazdu AUV z zamontowaną latarnią transponderową w stosunku do anteny nadawczo-odbiorczej lub w stosunku do latarni zainstalowanych na dnie, emitujących sygnały do ​​otoczenia.

Naszym zdaniem jest to całkiem prawdopodobne, że w nadchodzących latach nowa metoda nawigacji oparta na wykorzystaniu technologii rozszerzonej rzeczywistości. Narzędzia wdrażające tę metodę mogą być bardzo skuteczne w pozycjonowaniu pojazdów AUV w zamkniętych przestrzeniach, takich jak wnętrza zatopionych statków, rurociągi, baseny, a także w złożonej topografii dna, szczelinach, fiordach i portach. O tej metodzie można przeczytać w rozdziale 8. „Robotyka morska + dodatki. rzeczywistość".

Artykuł „20.07.2013. Rozwój robotyki morskiej w Rosji i za granicą” Można dyskutować nt

Podwodne roboty bojowe i pojazdy do przenoszenia broni nuklearnej

Wraz z pojawieniem się bezzałogowych statków powietrznych rozpoznania powietrznego zaczęły się rozwijać bezzałogowe systemy uderzeniowe. Tą samą drogą podąża rozwój autonomicznych podwodnych systemów robotów, stacji i torped.

Ekspert wojskowy Dmitrij Litowkin powiedział, że Ministerstwo Obrony aktywnie wdraża: „Roboty morskie są wprowadzane do żołnierzy wraz z robotami naziemnymi i powietrznymi. Obecnie głównym zadaniem pojazdów podwodnych jest rozpoznanie i przekazywanie sygnałów w celu uderzenia w zidentyfikowane cele.”

Centralne Biuro Projektowe „Rubin” opracowało projekt koncepcyjny kompleksu robotycznego „Surrogat” dla rosyjskiej marynarki wojennej, podaje TASS. Jak powiedział dyrektor generalny Centralnego Biura Projektowego Rubin Igor Vilnit, długość „bez załogi” łodzi wynosi 17 metrów, a wyporność około 40 ton. Stosunkowo duże rozmiary i możliwość przenoszenia holowanych anten do różnych celów pozwolą realistycznie odtworzyć pola fizyczne łodzi podwodnej, symulując w ten sposób obecność prawdziwego UAV. Nowe urządzenie zapewnia także funkcje mapowania terenu i rozpoznania.

Nowe urządzenie obniży koszty ćwiczeń Marynarki Wojennej z bojowymi okrętami podwodnymi, a także umożliwi skuteczniejsze prowadzenie działań dezinformacyjnych wobec potencjalnego wroga. Zakłada się, że urządzenie będzie w stanie pokonać dystans 600 mil (1,1 tys. km) z prędkością 5 węzłów (9 km/h). Modułowa konstrukcja drona pozwoli na zmianę jego funkcjonalności: „Surrogate” będzie w stanie imitować zarówno nieatomową, jak i atomową łódź podwodną. Maksymalna prędkość Robot musi przekraczać prędkość 24 węzłów (44 km/h), a maksymalna głębokość nurkowania wyniesie 600 metrów. Marynarka Wojenna planuje zakup takiego sprzętu w dużych ilościach.

„Surrogat” kontynuuje linię robotów, wśród których dobrze sprawdził się produkt „Klawesyn”.

Aparat klawesynowy w różnych modyfikacjach służy w Marynarce Wojennej od ponad pięciu lat i służy do celów badawczo-rozpoznawczych, w tym do badania i kartowania dna morskiego oraz poszukiwania zatopionych obiektów.

Ten kompleks wygląda jak torpeda. Długość Harpsichord-1R wynosi 5,8 metra, jego masa w powietrzu 2,5 tony, a głębokość nurkowania 6 tysięcy metrów. Baterie robota pozwalają na pokonanie dystansu nawet do 300 kilometrów bez użycia dodatkowych zasobów, a przy wykorzystaniu opcjonalnych źródeł zasilania kilkukrotnie zwiększają ten dystans.

W nadchodzących miesiącach zakończą się testy robota Harpsichord-2R-PM, który jest znacznie mocniejszy od poprzedniego modelu (długość – 6,5 m, masa – 3,7 tony). Jednym ze szczegółowych celów produktu jest zapewnienie kontroli nad wodami Oceanu Arktycznego, gdzie średnia głębokość wynosi 1,2 tys. metrów.

Robot dron „Juno”. Zdjęcie Centralnego Szpitala Klinicznego "Rubin"

Lekki model linii Central Design Bureau Rubin to robot-dron Juno o głębokości nurkowania do 1 tys. metrów i zasięgu 50-60 kilometrów. „Juno” przeznaczona jest do rozpoznania operacyjnego w strefie morskiej najbliższej okrętu, dlatego jest znacznie bardziej kompaktowa i lżejsza (długość – 2,9 m, masa – 82 kg).

„Niezwykle ważne jest monitorowanie stanu dna morskiego”

– mówi członek korespondent Rosyjskiej Akademii Nauk o Rakietach i Artylerii Konstantin Siwkow. Według niego urządzenia hydroakustyczne podlegają zakłóceniom i nie zawsze dokładnie odzwierciedlają zmiany w topografii dna morskiego. Może to spowodować problemy w ruchu statków lub uszkodzenia. Sivkov jest przekonany, że autonomiczne systemy morskie pozwolą na rozwiązanie szerokiego zakresu problemów. „Zwłaszcza na obszarach stanowiących zagrożenie dla naszych sił, w strefach obrony przeciw okrętom podwodnym wroga” – dodał analityk.

Jeśli Stany Zjednoczone są liderem w dziedzinie bezzałogowych statków powietrznych, to Rosja jest liderem w produkcji podwodnych dronów

Bardzo bezbronna partia Współczesna doktryna wojskowa USA to obrona wybrzeża. W przeciwieństwie do Rosji Stany Zjednoczone są bardzo bezbronne właśnie ze strony oceanu. Wykorzystanie podwodnego świata daje możliwość tworzenia Skuteczne środki ograniczając wygórowane ambicje.

Ogólna koncepcja jest taka. Grupy robotycznych dronów „Surrogat”, „Shilo”, „Harpsichord” i „Juno”, wystrzeliwane zarówno z okrętów Marynarki Wojennej, jak i ze statków handlowych, tankowców, jachtów, łodzi itp., zachwycą członków NATO. Takie roboty mogą pracować autonomicznie w trybie cichym lub w grupach, rozwiązując problemy w interakcji, jako pojedynczy kompleks ze scentralizowanym systemem analizy i wymiany informacji. Stado 5-15 takich robotów, działające w pobliżu baz morskich potencjalnego wroga, jest w stanie zdezorientować system obronny, paraliżować obronę wybrzeża i stworzyć warunki do gwarantowanego wykorzystania produktów.

Wszyscy pamiętamy niedawny „wyciek” poprzez reportaż telewizyjny NTV i Channel One informacji o „wielofunkcyjnym systemie Ocean „Status-6”. Sfilmowany od tyłu przez kamerę telewizyjną uczestnik spotkania w mundurze wojskowym trzymał dokument zawierający rysunki obiektu przypominającego torpedę lub autonomiczny niezamieszkany pojazd podwodny.

Tekst dokumentu był wyraźnie widoczny:

„Zniszczenie ważnych obiektów gospodarczych wroga w strefie przybrzeżnej i spowodowanie gwarantowanych niedopuszczalnych szkód na terytorium kraju poprzez utworzenie stref rozległego skażenia radioaktywnego, przez długi czas nienadających się do prowadzenia w tych strefach działalności wojskowej, gospodarczej i innej”.

Pytanie, które niepokoi analityków NATO, brzmi: „a co, jeśli Rosjanie mają już niezamieszkanego robota dostarczającego bombę atomową?”

Należy zauważyć, że niektóre schematy działania robotów podwodnych były już dawno testowane u wybrzeży Europy. Odnosi się to do rozwoju trzech biur projektowych - Rubin, Malachite i TsKB-16. To na nich po roku 2020 spadnie cały ciężar odpowiedzialności za stworzenie strategicznej broni podwodnej piątej generacji.

Wcześniej Rubin ogłosił plany stworzenia linii modułowych pojazdów podwodnych. Projektanci zamierzają opracować roboty do celów wojskowych i cywilnych różnych klas (małych, średnich i ciężkich), które będą wykonywać zadania pod wodą i na powierzchni morza. Działania te skupiają się zarówno na potrzebach Ministerstwa Obrony Narodowej, jak i rosyjskich spółek wydobywczych działających w regionie Arktyki.

Podwodny wybuch nuklearny w Zatoce Czernajskiej, Nowa Ziemia

Pentagon wyraził już zaniepokojenie rosyjskim rozwojem podwodnych dronów, które mogą przenosić dziesiątki megaton głowic bojowych.

O prowadzeniu takich badań zapowiedział dyrektor generalny Centralnego Instytutu Badawczego „Kurs” Lew Klyachko. Jak wynika z publikacji, amerykańscy eksperci nadali rosyjskiemu rozwojowi kryptonim „Kanion”.

Projekt ten, zdaniem The Washington Free Beacon, wpisuje się w modernizację strategicznych sił nuklearnych Rosji. „Ten podwodny dron będzie miał dużą prędkość i będzie mógł pokonywać duże odległości”. Jak podaje publikacja, „Kanion” dzięki swoim właściwościom będzie w stanie atakować kluczowe bazy amerykańskich okrętów podwodnych.

Analityk marynarki wojennej Norman Polmar uważa, że ​​Kanion może bazować na radzieckiej torpedie nuklearnej T-15, o której napisał wcześniej w jednej ze swoich książek. „ flota rosyjska i jej poprzedniczka, Marynarka Wojenna ZSRR, byli innowatorami w dziedzinie systemów i uzbrojenia podwodnego” – zauważył Polmar.

Umieszczenie stacjonarnych podwodnych systemów rakietowych na dużych głębokościach sprawia, że ​​lotniskowce i całe eskadry okrętów są wygodnym, praktycznie niechronionym celem.

Jakie wymagania mają marynarki wojenne NATO wobec budowy łodzi nowej generacji? Jest to wzrost niewidzialności, wzrost prędkości przy maksymalnie niskim poziomie hałasu, poprawa komunikacji i kontroli, a także zwiększenie głębokości zanurzenia. Wszystko jak zwykle.

Rozwój rosyjskiej floty okrętów podwodnych polega na odrzuceniu tradycyjnej doktryny i wyposażeniu Marynarki Wojennej w roboty wykluczające bezpośrednie zderzenie z okrętami wroga. Oświadczenie Naczelnego Dowódcy Marynarki Wojennej Rosji nie pozostawia co do tego wątpliwości.

„Jesteśmy świadomi i rozumiemy, że zwiększenie zdolności bojowych wielozadaniowych nuklearnych i niejądrowych okrętów podwodnych zostanie osiągnięte poprzez integrację z ich uzbrojeniem obiecujących systemów robotycznych” – powiedział admirał Wiktor Chirkow.

Mówimy o budowie okrętów podwodnych nowej generacji w oparciu o zunifikowane modułowe platformy podwodne. Centralny Dział projektowy technologia morska (TsKB MT) Rubin, na którego czele stoi obecnie Igor Wilnit, towarzyszy projektom 955 Borey (generalny projektant Siergiej Sukhanov) i 677 Łada (generalny projektant Jurij Kormilitsin). Jednocześnie, zdaniem projektantów UAV, termin „łodzie podwodne” może przejść do historii.

Przewiduje się stworzenie wielozadaniowych platform bojowych zdolnych zamienić się w strategiczne i odwrotnie, dla których konieczna będzie jedynie instalacja odpowiedniego modułu („Status” lub „Status-T”, systemy rakietowe, moduły technologii kwantowych, autonomiczne kompleksy rozpoznawcze itp.). Zadaniem na najbliższą przyszłość jest stworzenie linii podwodnych robotów bojowych w oparciu o projekty biur projektowych Rubin i Malachite oraz rozpoczęcie masowej produkcji modułów w oparciu o opracowania TsKB-16.

2018-03-02T19:29:21+05:00 Aleks ZarubinObrona Ojczyznyobrona, Rosja, USA, broń nuklearnaPodwodne roboty bojowe i pojazdy do przenoszenia broni nuklearnej Wraz z pojawieniem się bezzałogowych statków powietrznych rozpoznania powietrznego zaczął się rozwijać bezzałogowy system uderzeniowy. Tą samą drogą podąża rozwój autonomicznych podwodnych systemów robotów, stacji i torped. Ekspert wojskowy Dmitrij Litovkin powiedział, że Ministerstwo Obrony aktywnie wprowadza robotykę systemy bezzałogowe systemy sterowania i systemy wykorzystania bojowego: „Do wojska wprowadzane są roboty morskie, obok naziemnych i powietrznych. Teraz...Aleks Zarubin Aleks Zarubin [e-mail chroniony] Autor W środku Rosji