Мобильные роботы для обнаружения и уничтожения взрывных устройств.
МАСЛОВ Олег Александрович
МОБИЛЬНЫЕ РОБОТЫ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И УНИЧТОЖЕНИЯ ВЗРЫВНЫХ УСТРОЙСТВ
Среди многих видов деятельности по обеспечению безопасности и защиты общества особо важное место занимают вопросы, связанные с предотвращением терактов с применением взрывных устройств (ВУ), направленных на уничтожение и запугивание гражданского населения, а также разрушение объектов человеческой деятельности.
Подобные преступления заставляют специалистов во всем мире искать эффективные пути борьбы и противодействия, одним из которых является разработка мобильных роботов (МР), предназначенных для выявления и уничтожения ВУ.
Следует отметить, что задачи по проектированию и созданию таких роботов довольно успешно решаются зарубежными разработчиками, о чем свидетельствует широкий спектр предлагаемой ими специальной техники (Andros Mk V A, Wheelbarrow Mk7, RODE, Castor, Hobo и др.).
Опережающее развитие роботизированных средств за рубежом обусловлено в первую очередь большим опытом ведения антитеррористической борьбы.
Для современной России подобный опыт сравнительно невелик.
Однако события последних лет заставили отечественных специалистов сосредоточить свои усилия в области проектирования мобильных роботов специального назначения с целью ликвидации возникшего технического вакуума.
За короткий период на свет появился целый ряд отечественных образцов роботизированной техники, различающихся по классу, назначению и составу исполнительного оборудования (“МРК-01”, МРК-25”, “Скорпион”, “Антитеррорист”, Разведчик”, “Богомол” и др).
К перечисленным образцам российского производства относятся МР “Вездеход-ТМ3” и “Варан”, являющиеся результатом совместного сотрудничества специалистов различных областей.
Мобильный робот “Вездеход-ТМ3”
“Вездеход-ТМ3” (фото 1) относится к роботам сверхлегкого класса, основным назначением которых является визуальная и акустическая разведка местности, помещений, транспортных средств, осмотр труднодоступных мест, обнаружение и уничтожение ВУ.
Это мобильные, малогабаритные роботы, оснащаемые легким и быстросъемным рабочим оборудованием.
Фото 1. Общий вид МР “Вездеход-ТМ3”
“Вездеход-ТМ3” включает в себя переносной пульт дистанционного управления (ПДУ), колесное транспортное средство (ТС), рабочее оборудование – манипулятор (МН), механизмы наведения, разрушитель ВУ и гидроразрушитель ВУ.
Транспортное средство представляет собой трехосную полноприводную колесную машину, служащую средством доставки рабочего оборудования к месту проведения операции.
Выбор колесного движителя (КД) обусловлен рядом факторов:
- преимущественное использование МР в условиях городской инфраструктуры;
- простота и надежность конструктивной схемы КД;
- малые массо-габаритные характеристики КД;
- невысокая энергоемкость исполнительных приводов КД, оказывающая существенное влияние на продолжительность работы от автономных источников питания (АИП);
- повышение маневренности и скоростных характеристик МР.
“Вездеход-ТМ3” способен передвигаться по слабопересеченной местности со скоростью до 1 м/с, преодолевать пороговые препятствия высотой до 100 мм, водные преграды глубиной до 100 мм, двигаться по снегу и траве высотой 50 и 100 мм соответственно. Для повышения маневренности и работы МР в стесненном пространстве (внутри зданий и сооружений) используется бортовой способ разворота.
Внутри ТС располагаются АИП, исполнительные приводы КД и элементы бортовой системы дистанционного управления (БСДУ), надежно защищенные от внешних разрушающих воздействий.
Рабочее оборудование МР включает в себя манипулятор (МП), обладающий двумя степенями свободы, двухстепенные механизмы наведения видеокамер и гидродинамического разрушителя.
Выдвижение телескопической штанги МП позволяет обследовать труднодоступные места (днище автомобиля, урны и т.п.), исследовать и уничтожать объекты, расположенные на высоте до 1,2 м от опорной поверхности.
Управление МР осуществляется с ПДУ (фото 2), в котором расположены органы управления, а на передней панели цветной дисплей, отображающий состояние среды, в которой функционирует робот.
Обзорная видеокамера позволяет оператору ориентировать ТС в процессе его движения по опорной поверхности, а видеокамера, закрепленная на телескопической штанге, служит для обследования подозрительных объектов и прицеливания гидродинамического разрушителя.
Система управления позволяет оператору осуществлять дистанционное управление МР на удалении до 600 м при работе по радиоканалу и до 75 м при работе по кабелю.
Кабельное управление применяется при работе с использованием постановщика радиопомех, а так же для работы в условиях, когда управление по радиоканалу затруднено или невозможно.
Основные технические характеристики приведены в табл. 1.
Таблица 1. Основные технические характеристики МР “Вездеход-ТМ3”
| Габаритные размеры ТС — длина, мм — ширина, мм — высота, мм |
610 510 460 |
| Тип движителя ТС | колесный (6×6) |
| Преодолеваемые препятствия: — высота травы, мм — глубина снега, мм — глубина залитой водой поверхности, мм — высота пороговых препятствий (типа бордюрного камня), мм |
до 100 до 50 до 100 до 100 |
| Поперечная устойчивость на твердых поверхностях, не менее | 20° |
| Угол подьема-спуска на твердых поверхностях, не менее | 20° |
| Скорость передвижения по твердой горизонтальной поверхности, м/с | 1,0 |
| Тип приводов ТС | электромеханический |
| Масса ТС, кг | 24 |
| Масса ТС в снаряженном состоянии, кг | 41 |
| Число степеней подвижности манипулятора | 4 |
| Подъем-опускание штанги МН в вертикальной плоскости | 0° — 90° |
| Выдвижение-втягивание телескопической штанги МН на длину, мм | 400 |
| Наведение телевизионной камеры обзора (ТВКО): — по горизонту — по вертикали |
± 160° -15° +45° |
| Наведение телевизионной камеры прицеливания (ТВКП), гидроразрушителя, лазерных целеуказателей (ЛЦУ): — по горизонту — по вертикали |
± 160° -120° +30° |
| Грузоподъемность МН, минимальный/максимальный вылет, кг | 6/3 |
| Тип приводов манипулятора | электромеханический |
| Масса МН в снаряженном состоянии, кг | 11 |
| Дальность дистанционного управления: — по радиоканалу, в пределах прямой видимости, м — по кабелю, м |
600 75 |
| Дальность передачи телевизионного сигнала (при условии прямой видимости), м | 600 |
| Габаритные размеры ПДУ: — длина, мм — ширина, мм — высота, мм |
360 310196 |
| Масса ПДУ, кг | 12 |
| Время непрерывной работы МРК от АИП (определяется емкостью АИП расположенных в корпусе ТМ, при температуре окружающей среды +10° С), мин | 75 |
Фото 2. Переносной пульт дистанционного
управления МР “Вездеход-ТМ3”
Разрушение ВУ производится гидродинамическим выстрелом (струей жидкости), при этом скорость выстрела превышает скорость детонирования ВУ, что позволяет сохранить робот, избежав взрыва.
Помимо гидродинамического разрушителя можно использовать подрывной контейнер, расположенный спереди ТС.
Оператор подводит ТС к подозрительному объекту, сбрасывает контейнер, отводит МР на безопасное расстояние, после чего производит подрыв.
Несмотря на небольшую номенклатуру исполнительного оборудования МР Вездеход-ТМ3” обладает рядом существенных преимуществ:
- малые габариты робота в сочетании с маневренностью делают его незаменимым при поиске и уничтожении ВУ в труднодоступных местах;
- доставка робота к месту проведения операции может быть осуществлена обычными видами транспортных средств, благодаря его малым массо-габаритным характеристикам (вес в снаряженном состоянии не превышает 45 кг) и не требует специальных устройств для его выгрузки и погрузки;
- простота робототехнического комплекса позволяет проводить его обслуживание расчетом, состоящим из двух человек;
- время приведения робота в боевую готовность не превышает 15 минут;
- малый вес, простота установки и замены элементов рабочего оборудования.
“Вездеход-ТМ3” хорошо зарекомендовал себя в реальных условиях эксплуатации, как простой, неприхотливый и надежный робот, способный оперативно решать задачи, связанные с обнаружением и уничтожением ВУ.
Перспективные направления его усовершенствования заключаются в повышении профильной и опорной проходимости транспортного средства, а также в расширении состава рабочего оборудования.
Мобильный робот “Варан”
“Варан” (фото 3) – это универсальный робот легкого класса, предназначенный для решения следующих задач:
- проведения телевизионной разведки объектов и территорий в условиях городской инфраструктуры и пересеченной местности;
- осмотра и исследования объектов, подозреваемых на наличие ВУ, расположенных в помещениях зданий и на местности, а также автотранспортных средств;
- уничтожения ВУ или их загрузку в специальный контейнер для транспортирования в безопасное место;
- доставки к месту проведения операции специального оборудования, служащего средством диагностирования ВУ.
Фото 3. Мобильный робот “Варан”
“Варан” состоит из гусеничного ТС, рабочего оборудования (манипулятор, разрушители ВУ, дополнительное оборудование), ПДУ.
Одним из основных элементов мобильного робота является транспортное средство.
Возможности гусеничного движителя с точки зрения проходимости и тягово-транспортных характеристик существенно расширяют область применения и функциональные возможности робота в целом.
Высокая проходимость позволяет преодолевать лестничные марши, пороговые препятствия высотой до 200 мм, водные преграды глубиной до 100 мм, двигаться по снегу высотой до 150 мм, а тяговые характеристики позволяют решать проблемы, связанные с доставкой тяжелого рабочего оборудования и транспортирования грузов.
Корпус ТС служит как для установки рабочего оборудования, так и для размещения и надежной защиты приводов движителя, элементов БСДУ, АИП.
Основным элементом рабочего оборудования робота является манипулятор с пятью степенями свободы и схватом на конечном звене для работы с исследуемыми предметами и фиксации специального оборудования.
Высокая грузоподъемность МН позволяет перемещать и транспортировать крупногабаритные объекты, освобождать пространство для поиска и обезвреживания ВУ.
Управление роботом осуществляется с переносного пульта управления, в котором расположены органы управления, а на передней панели – цветной дисплей, отображающий состояние среды, в которой функционирует робот.
Система управления позволяет оператору осуществлять дистанционное управление роботом на удалении до 1000 м при работе по радиоканалу и до 200 м при работе по кабелю.
Однако, в отличие от Вездехода”, состав телевизионной системы Варана” существенно расширен и включает в себя телевизионные установки (механизмы наведения и видеокамеры) и видеоблоки (видеокамеры, неподвижно зафиксированные на корпусе ТС и схвате), что позволяет значительно упростить работу оператора.
Для детального обследования подозрительных предметов в состав телевизионной системы включены видеокамеры с трансфокатором.
Помимо основной системы видеонаблюдения в качестве вспомогательной может быть использована выносная система, доставляемая МР к месту проведения операции.
Основные технические характеристики МР “Варан” приведены в табл. 2.
Таблица 2. Основные технические характеристики МР “Варан”
| Габаритные размеры мобильного робота (МР) в транспортном положении: — длина, мм — ширина, мм — высота, мм |
1200 750 700 |
| Тип движителя ТС | гусеничный |
| Преодолеваемые препятствия: — уклоны по курсу — уклоны в поперечном направлении — уклон преодолеваемого лестничного марша — водные преграды, мм — снежные покровы, мм — пороговые препятствия, м |
30° 20° 30° до 100 до 150 0,2 |
| Скорость передвижения по твердой горизонтальной поверхности, м/с | 0,65 |
| Тип приводов ТС | электромеханический |
| Масса МР в снаряженном состоянии, кг | 185 |
| Число степеней подвижности манипулятора | 5 |
| Грузоподъемность МН, номинальная/максимальная, кг | 30/50 |
| Тип приводов манипулятора | электромеханический |
| Дальность дистанционного управления: — по радиоканалу, в пределах прямой видимости, м — по кабелю, м |
1000 200 |
| Габаритные размеры ПДУ: — длина, мм — ширина, мм — высота, мм |
360 310 196 |
| Масса ПДУ, кг | 12 |
| Время непрерывной работы МР от АИП, ч | 4 |
“Варан” оснащен дополнительным оборудованием, позволяющим:
- перевозить постановщик радиопомех или взрывозащищенный контейнер;
- проводить эвакуацию автотранспорта;
- обследовать труднодоступные места (типа днища автомобиля) на наличие ВУ, доставлять и наводить гидродинамические разрушители на ВУ в труднодоступных местах;
- устанавливать и приводить в действие ружье;
- нацеливать ружье и гидродинамические разрушители на ВУ;
- закреплять в схвате два ствольных гидроразрушителя;
- манипулировать предметами различной формы и размеров;
- управлять движением МР при техническом обслуживании и при погрузке МР для транспортировки без использования ПДУ.
“Варан” может служить не только для обезвреживания ВУ, на его базе возможно создание мобильных роботов для ликвидации пожаров, последствий химического заражения местности, расчистки завалов в радиактивно-зараженной местности т.п.
В заключение следует отметить, что на базе МР “Варан” и “Вездеход-ТМ3” возможно создание мобильного взрывотехнического комплекса, объединяющего в себе основные преимущества каждого образца:
- маневренность, высокие скоростные характеристики движения, простоту обслуживания и подготовки к проведению операции робота Вездеход-ТМ3”;
- высокую проходимость и многофункциональность робота “Варан”.
Ядром подобного комплекса должен стать универсальный мобильный робот Варан”, а “Вездеход-ТМ3” может служить в качестве вспомогательного робота-разведчика.