Работа для робота
Слово "робот" появилось еще в 1920 году в пьесе Карела Чапека "Россумские универсальные роботы". По замыслу знаменитого чешского фантаста, новый термин должен был отражать главное предназначение машин — способность выполнять за человека повседневную скучную и монотонную работу. Вскоре понятие "робот" стали использовать не только в литературе, но и в науке и технике.
В XXI веке с развитием высоких технологий роботы приобретают все большую популярность. Сегодня они помогают людям в промышленности, транспорте, медицине, вооруженных силах, космонавтике и других сферах.
При этом современные робототехнические комплексы (РТК) становятся все более самостоятельными. Максимальная автономность работы необходима РТК военного, специального и двойного назначения, чтобы исключить участие человека в потенциально опасных операциях.
В 2018 году российский Фонд перспективных исследований (ФПИ) поручил НПО "Андроидная техника" разработать полностью автономный наземный робототехнический комплекс. "Андроидная техника" получила широкую известность в 2019 году после полета в космос антропоморфного робота Федора (позывной Skybot F-850), который в тестовом режиме помогал космонавтам на орбите выполнять задачи по техническому обслуживанию МКС.
Новый проект российских инженеров, получивший название "Маркер", — наземный робот на универсальной платформе, которая может нести на себе десятки различных модулей полезной нагрузки, отмечает главный конструктор НПО "Андроидная техника", руководитель лаборатории проекта "Маркер" Алексей Богданов.
"Маркер" — модульная робототехническая платформа, имеющая возможность реконфигурации не только по типу шасси — колесное или гусеничное, но и прежде всего по устанавливаемым модулям полезных нагрузок. В составе платформы — десятки различных модулей полезной нагрузки, обеспечивающие платформе многофункциональность. Это своего рода конструктор, который позволяет менять модули полезной нагрузки в зависимости от текущих задач
Боевой "Маркер"
Одна из основных задач РТК "Маркер" — участие в боевых действиях. Впервые платформа "Маркер" с пулеметом "Утес" и блоком для двух РПГ-26 появилась на испытательном полигоне в 2020 году. Во время испытаний робот, перемещаясь по полигону, в автоматическом режиме осуществлял распознавание целей и вел по ним высокоточный огонь.
По данным производителя, основное преимущество боевого "Маркера" — высокая скорость вращения модуля (до 400 градусов в секунду) и высокая точность позиционирования. Благодаря тому, что модули "Маркера" не имеют механических передач (безредукторный прямой привод), можно сказать, что робот точен, как станок с ЧПУ или как профессиональный снайпер.
В "Маркере" использована новая схема приводных решений, при которой оптико-электронный приборный блок, ведущий наблюдение, захват объекта и его сопровождение, находится в центре и имеет собственные отдельные приводы, а приводы для установки полезной нагрузки (вооружения) находятся справа и слева от него и действуют отдельно, не связанно между собой. Такая компоновка позволяет вести одновременное поражение целей различными типами вооружения одновременно. Точность и скорость работы позволяет поражать не только наземные цели, но и мини-БЛА
По словам инженеров "Андроидной техники", в бою "Маркер" может применяться с различными модулями и нести на себе пулемет, барражирующие боеприпасы, военное снаряжение, медицинские принадлежности, электрические ракеты, а также два вида беспилотных летательных аппаратов (БЛА): кассетные и привязные.
Одни из основных преимуществ "Маркера" — им может управлять человек, не имеющий специализированной подготовки (в противном случае выведение специального оператора из строя резко снижает эффективность применения машины и в итоге приводит к ее потере), и большое количество бортовых сенсоров, которые позволяют максимально эффективно управлять "Маркером" на расстоянии.
Самый бдительный охранник
Согласно данным Государственного научно-исследовательского института авиационных систем (ГосНИИАС), новейший отечественный робот "Маркер" получил все самые современные модули, наделяющие его техническим зрением. По словам заместителя начальника отделения по программным комплексам ГосНИИАС Бориса Вишнякова, был разработан и обучен огромный набор нейронных сетей, которые были впоследствии оптимизированы для построения динамической семантической модели сцены в реальном времени, так что платформа понимает, какие объекты находятся вокруг нее, чтобы оптимальным образом проехать по заданному маршруту.
Мы разработали модули работы с оборудованием, модуль распознавания объектов в 2D и 3D, модуль семантической сегментации, модуль вычисления глубины, модуль автоматической локализации себя в пространстве и построения траектории своего движения, модуль вычисления семантической карты проходимости, а также коллегами по кооперации были разработаны модули автономного движения и управления движением сразу нескольких платформ
С таким хорошим зрением, как говорят специалисты, из "Маркера" выйдет отличный охранник. В свое первое экспериментальное дежурство в качестве секьюрити робот вышел этой осенью на космодроме Восточный.
Специальная "охранная" версия "Маркера" создана для обеспечения безопасности закрытых объектов, требующих постоянного патрулирования протяженной территории с малыми интервалами. Эта рутинная работа больше подходит для робототехнических комплексов и позволит снизить нагрузку на сотрудников охранных структур. Особенно когда речь идет о суровых климатических условиях.
В задачи таких роботов входит контроль охраняемой территории при помощи сенсоров разной природы (видимый диапазон, инфракрасные диапазоны, радиолокационный). По сценарию, при прямом обнаружении нарушителей "Маркер" дает сигнал дежурному охраны, включает звуковые предупреждения и начинает сопровождение непрошеного гостя, используя при необходимости расположенный на платформе БЛА.
Также в программу робота-охранника заложены режимы обнаружения косвенных свидетельств нарушения (следы, повреждения инфраструктуры), при обнаружении которых на пульт дежурного передается оповещение о нарушении.
На космодроме Восточный был задействован колесный вариант платформы "Маркер", оснащенный универсальным оптико-электронным модулем. Робот обеспечивал контроль состояния линий энергоснабжения и коммуникаций космодрома, производил мониторинг целостности периметра объектов. "Движение осуществлялось по заданному маршруту в полностью автономном режиме, который обеспечивала интеллектуальная система технического зрения. "Маркер" самостоятельно объезжал возникающие на пути следования препятствия", — отметили в Фонде перспективных исследований, добавив, что автономность машины с гибридной силовой установкой составляла до трех суток.
По словам главы Роскосмоса Дмитрия Рогозина, испытания на Восточном нового робота — шаг к внедрению автоматизированного контроля безопасности на всех режимных объектах российской космической отрасли. "Мы собираемся провести испытания всех платформ здесь, на космодроме Восточный, и тем самым обеспечить, скажем так, объективный контроль за безопасностью, который не будет зависеть от состояния людей, человеческого фактора и так далее. Особый акцент сделаем на предотвращении угроз, связанных с беспилотными летательными средствами", — сообщил по итогам испытаний "Маркера" гендиректор Роскосмоса.
Ходовые испытания
Как ранее сообщал ТАСС, в рамках испытаний в Челябинской области в августе 2021 года "Маркер" преодолел 100 км по пересеченной местности в полностью автономном режиме. Согласно сценарию испытаний, оператор только обозначал на цифровой карте точки старта и финиша, а также нескольких промежуточных точек для обеспечения однозначности заданного маршрута. В остальном "Маркер" с помощью системы технического зрения, основанной на нейронных сетях и включающей в себя набор различных сенсоров, самостоятельно строил трехмерную карту проходимости, автономно преодолевал препятствия и выбирал оптимальный маршрут движения.
По данным Фонда перспективных исследований, подтвержденный в ходе целого ряда экспериментальных исследований запас хода платформы "Маркер" составляет 1 тыс. км или 60 часов. Шасси с гусеничным типом движителя имеют в несколько раз меньший ресурс, чем колесная версия, но все это компенсируется лучшей проходимостью по снегу и бездорожью. Скорость колесной версии составляет 80 км/ч, а гусеничной — 70 км/ч.
В целом, как отмечают создатели "Маркера", это ограничения, пока обусловленные текущими возможностями программного обеспечения и сенсорной системы. Полностью потенциал машины пока еще не раскрыт. Не исключено, что технологии, которые были применены в создании роботизированной платформы "Маркер", в будущем будут использованы для создания аналогичного аппарата в рамках лунной программы.
Василий Кучушев