Военная робототехника

             Дальневосточный Федеральный Университет

(ДВФУ)

     Научно-исследовательская работа по теме:

  «Военная робототехника»

Выполнил: студент 2 курса

Группы С-3249

Герасименко Д.М.

Принял:

Юхимец Д.А.

2012г.

Содержание:

1. Введение………………………………………………………………………………3
2. История развития военной робототехники………………………………………...3
3. Примеры современных военных роботов………………………………………….5
1. Talon……………………………………………………………………………….5
2. REDOWL…………………………………………………………………………..6
3. SolarEagle………………………………………………………………………….6
4. Примеры разрабатывающихся проектов военной робототехники……………….7
1. Управляемые биологические системы………………………………………….7
2. Биоподобные системы……………………………………………………………9
5. Проблемы военной робототехники…………………………………………………10
1. Общие проблемы…………………………………………………………………10
2. Нехватка финансирования для развития этой отрасли в Р.Ф…………………10
3. Изменение облика войны………………………………………………………...11
6. Заключение……………………………………………………………………………12
7. Список использованных источников……………………………………………….12

Введение.

С давних пор человечество стремится сделать войну не таким  губительным и кровопролитным делом, но, как мы видим на практике, часто  получается совсем наоборот. Война  приобретает всё более страшный облик, сейчас, благодаря демократии, удается избежать таких масштабных войн как вторая мировая, потому что  всем понятно, чем, скорее всего, может  закончиться третья мировая война.

Благодаря научно-техническим  революциям, теперь можно создавать  принципиально новые виды оружия, более смертоносные, и в то же время более безопасные для человека, я говорю о военных роботах. Сейчас эти механизмы способны делать за человека многое из того, что зачастую может привести его к гибели: обезвреживание мин и ловушек, необходимость  находиться в самолете, танке и  т. д., занятие шпионажем и  саботажем  так же теперь приходятся на долю этих роботов.

В этой работе я расскажу, как появились военные роботы, как шла их эволюция, чего можно  добиться, благодаря современной  военной робототехнике,  и каких  роботов мы можем увидеть в  недалеком будущем.

История развития военной робототехники.

В конце IXX века стала проявляться  тенденция к автоматизации вооружения, так в 1883 году Х. Максим изобрел станковый  пулемет, затем появились легкие пулеметы других систем, в артиллерии появились образцы полуавтоматических орудий. С момента своего рождения автомобиль находится на бессрочной службе в армии. Автомобиль стал использоваться как платформа для вооружения. 

В 1918 году беспилотный аппарат (Воздушная торпеда Кеттеринга) получивший в последующем наименование Kettering Bug был принят на вооружение. В 1933 году Англии был создан  радиоуправляемый беспилотный аппарат на базе биплана Fairy Queen, управление которым осуществлялось по радио с корабля. Этот аппарат под наименованием de Havilland DH 82 Tiger Moth состоял на вооружении Великобритании с 1934-го по 1943 год.

Активным созданием различных  типов беспилотных аппаратов  начал заниматься СССР.  В конце 1950-х - начале 1960-х годов конструкторское бюро имени Туполева разработало беспилотники Ту-123 «Ястреб», Ту-141 «Стриж» и Ту-143 «Рейс». Ту-143 использовался для тактической фото и телевизионной разведки, а также для наблюдения за радиационной обстановкой в квадрате ведения боевых действий. Беспилотник развивал скорость до 950 километров в час.

Идея создать боевую машину, управляемую на расстоянии по радио, возникла в самом начале XX века и  была реализована французским изобретателем  Шнейдером, который создал опытный  образец мины, взрываемой с помощью  радиосигнала.

В 1942 г. начали испытывать свой вариант «сухопутной торпеды». Машина, названная «Скорпион», имела дистанционное  управление. Она передвигалась посредством  восьми колес и была способна двигаться  по воде, но на вооружение принята не была.

На полях сражений Второй Мировой войны Германией применялись  самоходные мины  «Голиаф» (Goliath В Sd Kfz 303), управляемые по проводам. Это оружие не считали успешным из-за высокой стоимости, низкой скорости (9.5 км/ч), низкой проходимости, уязвимости 
провода и тонкой брони (10 мм), которая была не в состоянии защитить самоходную мину от любого противотанкового оружия. С октября 1944 года в войска, для замены «Голиафа» стали поступать радиоуправляемые самоходные мины «Шпрингер» (SdKfz 304 «Springer»), скорость движения составляла 42 км/час. До конца войны их успели выпустить всего лишь 50 штук.

 В ходе войны во  Вьетнаме американцы использовали  для разведки небольшие беспилотные  самолеты, вооруженные управляемыми  снарядами «Маверик». Хотя и  они были несовершенны с точки  зрения технологии и ограниченного  радиуса действия. Стремительное  развитие компьютерных методов  и сенсорной техники в конце  прошлого века значительно активизировало  работы по созданию автономных  систем вооружений.

Война в Афганистане многократно  ускорила развитие автономных систем вооружений. Именно там беспилотные  разведывательные самолеты показали, что они могут передавать непрерывный  поток видеоинформации о передвижениях  талибов и террористов «Аль-Каиды» на экраны американских штабных центров. Это позволяло командованию вооруженных  сил США без промедления организовывать воздушные удары по живой силе противника.

Сегодня в США создаются  реактивные ударные беспилотники для  ВМС и Армии (X-47B и Sky Avenger). Эти аппараты будут сконструированы с применением  технологии малозаметности и будут  оборудованы внутренними бомбоотсеками. Кроме того, X-47B, беспилотник для  флота, сможет проводить дозаправку других БПЛА в воздухе или сам  заправляться от летающих-танкеров. Примечательно, что эти аппараты смогут находиться в воздухе до двух суток. С мая 2000 года в США разрабатывается  программа «Future Combat Systems» (FSC), «задача состоит в том, чтобы создать беспилотные машины, которые смогут делать всё, что необходимо делать на поле битвы: нападать, защищаться и находить цели». Кроме этой программы разрабатывается программа перспективных боевых систем Future Combat Systems (FCS).

Примеры современных  военных роботов.

Talon бьет без  промаха.

В 2005 году американские войска, действующие на территории Ирака, начали использовать боевых роботов, разработанных  по специальному заказу Пентагона скромной компанией Foster-Miller Inc из Массачусетса. Первоначально машины, получившие название Talon, использовались для постановки мин, разминирования и уничтожения  взрывных устройств, разведки, связи  и поисково-спасательных операций. На их счету уже свыше 50 тысяч  обезвреженных мин и самодельных  взрывных устройств. Сегодня, после  соответствующей доработки, роботы превратились в полноценные боевые машины. В их стандартный боекомплект  входит автоматическая винтовка M249 калибра 5,56 мм, обладающая скорострельностью 750 выстрелов в минуту, и пулемет M240, выпускающий до 1000 пуль калибра 7,62 в минуту. Сфокусировав свой «взгляд» на цели при помощи четырех видеокамер и прибора ночного видения, робот  производит выстрел — и на этом операция заканчивается в силу физического  устранения противника.

Talon имеет гусеничный движитель  и прочную конструкцию. Вес  робота составляет 45 кг, что в  сочетании с компактными размерами  позволяет переносить его одному  человеку. Мощный электромотор робота  делает его одним из самых  скоростных и грузоподъемных  устройств своего класса. Робот  Talon не является в прямом смысле  слова автономной системой. Он  управляется с командного пункта  оператором: последний оценивает  обстановку на поле боя посредством  четырех камер, входящих в «боекомплект»  робота, одна из которых оснащена  прибором ночного видения. Поскольку  все компоненты устройства не являются высокотехнологичными, Talon не требует дорогостоящего ремонта и стоит порядка $200 тыс.

REDOWL против снайперов.

iRobot в сотрудничестве  с Бостонским университетом создала  прототип робота, способного обнаружить  снайпера. Система, получившая название REDOWL (Robotic Enhanced Detection Outpost With Lasers), позволит определять местоположение вражеских снайперов и выполнять оперативную видеосъемку встроенной камерой. Оснащение REDOWL состоит из лазерного дальномера, звукоулавливающего оборудования, тепловизоров, GPS-приемника и четырех автономных видеокамер. По звуку выстрела робот PackBot способен с высокой точностью (до 94%) определить местоположение стрелка, при этом он не будет сбит с толку громким эхом от выстрелов в случае ведения боя на улицах города: программное обеспечение «красной совы» (дословный перевод с английского слова redowl) способно устанавливать исходный сигнал и отсеивать эхо. Вся система весит лишь около 5,5 фунта.

В теории REDOWL может сама открывать  ответный огонь, но сегодня разработчики не хотят рисковать: во-первых, шасси  недостаточно мощны, чтобы выдерживать  вес пулемета или какого-то другого  оружия, да и доверять оружие машине без контроля со стороны человека пока никто не осмеливается.

SolarEagle для беспилотной авиации. 
  Компания «Aurora Flight Sciences» начала разработку проекта «SolarEagle». В него входит изготовление компонентов БПЛА на солнечной энергии для компании «Boeing». Опытный образец планируется поднять воздух в 2014 году, а для этого разработчики «Aurora Flight Sciences» изготовят элементы крыла и солнечные панели. 
  Проект «SolarEagle» - это часть программы «Vulture II», а куратором является Министерство обороны США. По словам разработчиков «SolarEagle» будет самым большим в мире самолётом и согласно проекту он способен производить беспосадочный полёт в течение 5-ти лет. Кроме того инженеры планируют увеличить этот показатель вдвое.

Размах крыльев БПЛА составит примерно - 122 метра, а вес аппарата - 1270 килограмм. При этом его грузоподъёмность будет составлять - 450 килограмм, а  двигатель - развивать скорость до 115 километров в час. 
  Благодаря тому, что БПЛА сможет находиться продолжительное время в полёте, им заинтересовались военные. Прежде всего, планируется использовать его для разведки и патрулирования воздушного пространства.

Примеры разрабатывающихся  проектов военной робототехники.

Управляемые биологические  системы.

Цель программы – создание прототипов биологических систем как  платформы для разработки перспективных  биосистем поиска, обнаружения, идентификации, измерения в военных целях. В  процессе выполнения программы планируется  организация исследований по управлению биологическими организмами биотическими методами. Будут апробированы: управление моторными функциями через физическое, тепловое, нейронное, химическое стимулирование, через внедрение управляющих  материалов и/или устройств.

Исследования ведутся  по двум главным направлениям.

Первое направление "Биологические системы" (Biological Systems), связанное с пчелами и мотыльками, должно ответить на вопрос, могут ли естественные организмы в результате предварительных целенаправленных воздействий (дрессировки) использоваться в оборонных целях, например при нахождении мин, и что при этом выступает в качестве побудительного фактора, ориентирующего биосистему на выполнение поставленной задачи. Как следует из материалов конференции "DARPATECH-99", на естественные биоорганизмы предполагается возложить функции охраны и поиска целей в условиях неизвестной враждебной окружающей среды.

Второе направление нацелено на разработку так называемых "Биогибридов " (Hybrid Biosy Systems) (рис. 2). Это подразумевает некоторые "технологические улучшения" природных способностей или возможностей живых организмов. В результате подобные биомикророботы могут использоваться как мобильные сенсорные или навигационные устройства для решения целого спектра задач военной направленности.

Примерами являются пчела-миноискатель с прикрепленным радиоследящим  пояском (рис. 2,а), радиоуправляемая бабочка-мотылек (рис. 2,б).

Интересен также проект японских ученых из научного городка Цукуба, которые получили финансирование в  размере 5 млн долл. на период 1997-2001 гг. Руководитель группы господин Симояма  считает, что в принципе невозможно создать робота, который бы адекватно  воспроизводил действия живых существ. Поэтому целесообразно исследовать  насекомых, чтобы возложить на них  выполнение специфических операций, которые не под силу человеку. Например, управляемых мелких существ (рис. 2,в) можно было бы запускать в развилины зданий в поисках жертв стихийных бедствий, "внедрять" в щели и отверстия со "шпионской миссией", пускать по трубам с микрокамерами для их обследования и т.д.

На первом этапе работ  исследователи превратили один из видов  тараканов – "black beatle" – в послушное ползающее существо, действия которого можно контролировать на расстоянии с помощью специального пульта. На спины особей водрузили микропроцессоры массой примерно 3 г, а вместо крылышек, которые были удалены, укрепили мельчайшие электроды. Поступающий на них сигнал заставляет подопытных двигаться вперед, поворачивать налево и направо, перемещаться в сторону предметов, излучающих тепло. Тараканы могут нести полезную нагрузку, превышающую их собственную массу в 20 раз. Время функционирования подобных биомикророботов пока ограничено несколькими месяцами работы.

Теоретические и практические знания, методики и результаты, накопленные  учеными и специалистами в  процессе выполнения исследований природных  организмов, являются базовыми для  новой научной дисциплины – биомиметики. Биомиметика – это очень необычное поле деятельности, на котором инженеры-робототехники и биологи совместно занимаются реверсивными методами синтеза артефактов из образцов живой природы. В настоящий момент работы в этом направлении курируются программой ДАРПА. (DARPA – Defense Advanced Research Projects Agency)

Биоподобные системы.

Цель программы – развитие нового класса роботов – биоподобных  механических микро- (рис. 3) и мини-робототехнических  систем, обладающих двигательными функциональными  возможностями их естественных биологических  организмов-прототипов. Биоподобные  роботы на практике демонстрируют существенно  большую адаптивность в условиях неопределенной малоструктурированной  внешней среды по сравнению с  обычными роботами. По оценкам экспертов  ДАРПА, "этот новый класс роботов  будет в значительной степени  более гибким и устойчивым, чем  сегодняшние роботы, и даст толчок в направлении развития разработок новых материалов, промышленных технологий, датчиков и приводов".

Практические приложения будут включать автономные или полуавтономные задачи в таких областях, как разведка, разминирование (для небольших насекомоподобных мини-роботов), доставка полезных грузов (в том числе – инверсионная деятельность), широко-спектральный сбор информации (функции охраны, поиска целей, раннего обнаружения радиационных, химических, бактериологических атак), навигационные задачи, нейтрализация вооружений противника, а также задачи взаимодействия с человеком в еще более широком смысле.

Ниже рассмотрен один из проектов, выполняемых в данной области.

Проект "Микромеханическое летающее насекомое" (Micromechanical Flying Insect Project) выполняется в Университете Беркли (Universiry of Berkeley), США. Объем выделенного финансирования составляет 2,5 млн долл., завершение работ планируется на конец 2004 г.

В ходе разработки предполагается создать микромеханическое летающее насекомое (рис. 3,а) – устройство с размахом крыльев 10-25 мм, способное практически реализовывать функцию автономного полета.

Предварительный анализ возможных  конструкций показал:

·   пьезоэлектрические двигатели и гибкие пространственные структуры, подобные грудной клетке, способны обеспечить необходимые значения плотности энергии;

·   требуемую для полета мощность можно получить с помощью солнечных батарей.

Разработчики проекта  замечают, что для летающих микророботов – аналогов природных насекомых  с мощностью полета менее 10 мВт, уже  сейчас с помощью МЭМС-технологий можно практически изготовить необходимые  крылья и источники питания. Сложность  создания подобных систем лежит в  плоскости разработки блоков генерирования  энергии, управления полетом, а также  блока связи для дистанционного управления.

Проблемы военной  робототехники.

Общие проблемы.

Среди сил, препятствующих росту оборонной  робототехники, находятся экономические  проблемы, которые снижают расходы  на разработку оборонных систем; недостаток активных военных конфликтов в большей  части мира, что снижает потребность  в новых системах, а также этические  проблемы, связанные с использованием роботов для боевых операций.

В развитых странах, военные  расходы часто имеют тенденцию  к спаду. При этом слабые экономические  условия вряд ли окажут существенное влияние на сокращение расходов на роботов, так как даже самые дорогие  роботизированные системы гораздо  дешевле, чем аналогичные пилотируемые системы.

Нехватка финансирования для развития этой отрасли в Р.Ф.

За последние  полгода на развитие российских инноваций  было потрачено 470 млрд рублей бюджетных  денег. Поддержку получили IT и энергосберегающие  технологии, а военная робототехника  осталась без внимания вкладчиков капитала.

Наибольшую финансовую поддержку получили информационно–телекоммуникационные технологии (23,6%). С некоторым отрывом идут энергетика и энергосбережение (14,1%), транспорт и двигателестроение (12,8%) и биотехнология с медициной (11,3%).

При этом серьезный провал, как и в предыдущие годы, наблюдался в сфере военной робототехники. В то время как армии западных стран активно переходят на массовое использование роботизированных военных систем — беспилотных летательных средств, боевых роботов и роботов по разминированию, — в России ни один из проектов подобных систем (а их насчитывается более 50) так и не был запущен в серию, отмечают специалисты ассоциации.

Изменение облика войны.

Беспилотные летательные  аппараты уже стали ощутимой частью американской военной мощи в борьбе США с терроризмом в Южной  Азии. И все же высокотехнологичные  беспилотники США - это лишь один из аспектов быстрого развития военной  робототехники. Эксперты говорят, что  новая волна технологических  новинок в армии порождает  новые моральные и технологические  проблемы. Возникает вопрос: использование  беспилотных аппаратов США, например, в Ливии - это уже война Америки против этой страны или нет?

Уже стали обыденными сообщения  о беспилотных американских аппаратах  и их ударах, например, по террористам  в Пакистане. Но так называемые беспилотники - это лишь одна из немногих частей более  широкой технологической революции  в средствах ведения войн, что  меняет не только природу самой войны, но и вызывает новые, более глубокие этические и политические вопросы.

Питер Сингер, ведущий военный  эксперт из Института Брукингса  в Вашингтоне, выпустившего в 2009 году книгу «Смонтированы для войны: революция робототехники и конфликты 21-го века», говорит, что военная  робототехника сегодня создает  водораздел в понятии войны, ее истории.

В течение прошлых 4 тысяч  лет воины шли на войну, зная, что  уже могут не вернуться домой. Но сейчас, как говорит Сингер, все  становится другим: «Это была стабильная история войны ... до сегодня. Один из воинов в моей книге, пилот-оператор из Невады, рассказывает, что означает сегодня участвовать в войне, в отличие от старого понимания  этого понятия. Он встает утром и  уезжает на работу, где управляет  самолетом по 12 часов и направляет ракеты в цели, убивает врагов и  затем на автомобиле едет домой и через 20 минут после участия в войне разговаривает со своими детьми дома за обедом об их будничных делах. Это фундаментальный перелом в истории, это просто что-то революционное в смысле войны».

Заключение.

Итак, мы выяснили, что сейчас стоит на вооружении, какой облик  приобрела современная война, и чего нам стоит ждать (и опасаться) уже в совсем недалеком будущем. Я считаю, что страна, в которой на развитие оборонной военной робототехники (про нападающую уже речь не идет) не уделяется достаточное количество внимания, и не выделяется достаточное количество средств из госбюджета, сильно отстает в этом плане, и в случае нападения страны, которая, в свою очередь в этом преуспела, потерпит поражение. Даже невзирая на свои запасы ядерного оружия. Поэтому я считаю, что развитие такой важной отрасли, как военная робототехника, не должно оставаться без должного внимания.

Список использованных источников:

1. http://www.warfares.info/content/boevaya-tekhnika-evolyutsiya-robototekhniki

2.  http://citcity.ru/15772/
3.  http://roboting.ru/1568-koe-chto-iz-zhizni-bespilotnikov.html

4. http://dp.ru/100qyr/

5.  http://topwar.ru/5270-raboty-menyayut-obraz-voyny.html

6. DARPATech'99: The 21 Defense Advanced Research Project Agency Systems and    Technology ymposium, Denver, USA, July, 1999.

7. Wing Rotation and the Aerodynamic Basis of Insect Flight // Science, vol. 284, no. 5422,   18 June 1999.