Основным перспективным направлением дальнейшего совершенствования РТК является повышение их автономности
30 мая в рамках Международного промышленного форума «Интеллект машин и механизмов» пройдет оборонно-промышленная конференция, работа секции «Технологии робототехники. Наземная робототехника. Имитационно-моделирующие комплексы». Спикером секции выступит Носков Владимир Петрович, зав. сектором НИИ Специального Машиностроения, доцент кафедры «Робототехнические системы и мехатроника» Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана. В преддверии форума пресс-служба АКРП публикует интервью со спикером.
Расскажите подробнее о теме Вашего выступления.
Мой доклад «Опыт разработки, основные проблемы и перспективы развития РТК специального назначения» посвящен актуальным проблемам специальной робототехники. МГТУ им. Н.Э. Баумана имеет богатый опыт разработки и создания робототехнических комплексов (РТК) специального назначения, которые приняты на вооружение и находят практическое применение уже с времен ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС (1986 г.) по настоящее время. (МО: РТК для войск РХБЗ «Разнобой»; МЧС: РТК тяжелого (11 т), среднего (3.7 т) и легкого классов (250 кг); ФСБ: около 10 образцов различного класса (от сверхлегкого для разведки в зданиях, до бронированных, несущих оружие); РОСАТОМ: около 10 образцов. Всего серийно выпущено и используется около 300 шт.). Все это РТК с традиционными системами дистанционного управления, которые, как показала наша практика, имеют принципиальные ограничения и недостатки, обусловленные каналом связи: - ограниченный зоной уверенного радиообмена радиус действия; - невозможность использования в экранированных зонах, которыми изобилует индустриально-городская среда, в том числе и здания, где проводится подавляющее число спецопераций с использованием робототехнических средств; - повышенная уязвимость для средств радиоэлектронного и огневого противодействия противника вследствие постоянно работающего канала связи; - человеческий фактор (утомляемость и высокая вероятность ошибочных действий оператора, а также высокое соотношение числа операторов к числу роботизированных средств, вследствие сложности объекта управления). Основным перспективным направлением дальнейшего совершенствования РТК является повышение их автономности за счет интеллектуализации бортовых систем управления, что позволит исключить перечисленные недостатки и ограничения и обеспечит функционирование РТК в режиме «молчания», в экранированных зонах и за пределами дальности средств радиосвязи без участия человека-оператора. Центральными задачами повышения автономности РТК являются две тесно связанные задачи формирования модели внешней среды и определения координат объекта управления. Наличие модели внешней среды и текущих координат объекта управления позволяет автоматизировать планирование и отработку траектории движения, что и обеспечивает автономное функционирование РТК. Нашему опыту и перспективах решения этих двух актуальных задач и посвящен мой доклад. Каковы уровень решения этих задач и практического использования результатов Ваших исследований в настоящее время, а также направления дальнейших исследований в этой области?
К настоящему времени в НИИ Специального машиностроения МГТУ им. Н.Э. Баумана завершен ряд НИР и ОКР по данной тематике, в результате которых выполнены научные исследования и созданы алгоритмические и программно-аппаратные средства формирования моделей и навигации наземных РТК и БПЛА в различных средах (индустриально-городская среда, включая многоэтажные здания и помещения, пересеченная и лесистая местность), которые интегрированы в бортовые системы управления реальных образцов, и обеспечивают их автономное функционирование. В частности, это системы автономного управления РТК легкого класса разведки и пожаротушения «МРК-РП» (ОКР «Ориентир»), РТК траления противотанковых мин на базе танка Т-90 (ОКР «Проход-1»), РТК среднего класса (ОКР «Кунгас») и тяжелого РТК на базе танкового шасси для тушения пожаров (ОКР «Пожар»), обеспечивающие автоматическое движение и возврат образцов в точку старта или в зону уверенного радиообмена в случае отказа канала связи. Направление дальнейших исследований в данной области нам подсказывает сама природа: все живые организмы (включая человека), активно и целенаправленно перемещающиеся в реальной среде, используют для получения информации о ней обширный спектр датчиков и сенсоров различной физической природы (зрение, обоняние, слух, вкус, термодатчики, тактильные датчики, …). Так и бортовые системы управления перспективных РТК (наземного, воздушного, надводного и подводного применения) должны оснащаться датчиками и сенсорами различной физической природы, позволяющими сформировать более полную модель среды перемещения для обеспечения более безопасного, оптимального и адаптивного к изменяющимся условиям движения и поведения. В частности именно путем комплексирования сенсоров различной физической природы (комплексированная СТЗ, состоящая из взаимно-юстированных 3D-лазерного сенсора, цветной видеокамеры и тепловизора, имеющих общую зону обзора) нам удалось в результате проведения инициативных научно-исследовательских работ с участием аспирантов и студентов решить крайне актуальную задачу дистанционной классификации зоны маневрирования РТК по критерию опорной проходимости, являющуюся решающей для наземных РТК тяжелого класса. А введение тактильных (силомоментных) датчиков в подвеску движителя, формирующих исходную информации о возникающих реакциях в зоне контакта движителя с грунтом для решения обратной задачи террамеханики, позволило получить первые положительные результаты по созданию адаптивных к изменяющимся условиям внешней среды систем формирования модели. Вы сейчас отметили, что в научно-исследовательские работы НИИ Специального Машиностроения привлекаются студенты и аспиранты. А как используются результаты НИИОКР в учебном процессе кафедр МГТУ им. Н.Э. Баумана?
Сотрудники НИИ Специального машиностроения МГТУ им. Н.Э. Баумана активно участвуют в учебном процессе. В частности сотрудники нашего отдела СМ4-4 руководят плановой научно-исследовательской работой, курсовым и дипломным проектированием студентов на кафедре СМ-7 «Робототехнические системы и мехатроника». Естественно тематика НИРС, курсовых и дипломных проектов в данных случаях совпадает с тематикой научных исследований отдела. Более того, наиболее талантливые студенты старших курсов принимаются на работу в отдел по совместительству, что позволяет к окончанию обучения формировать полноценных опытных специалистов в востребованной в настоящее время области специальной робототехники. Ведущие специалисты НИИ Специального Машиностроения являются научными руководителя аспирантов и читают авторские курсы, включенные в обязательную программу обучения. В частности, начальник нашего отдела Рубцов Иван Васильевич читает авторский курс лекций «Проектирование специальных робототехнических систем», а я – авторский курс лекций «Методы, алгоритмы и программно-аппаратные средства автономного управления движением робототехнических и мехатронных систем» с проведением практических и лабораторных работ на оборудовании отдела и Заказчика НИОКР и курс лекций для аспирантов «Современные системы ориентации и навигации мобильных роботов». В 2013-2014 г. по поручению заместителя министра обороны РФ Остапенко Олега Николаевича на кафедре СМ-7 были организованы занятия по повышению квалификации офицеров в области специальной робототехники и мехатроники. По завершению занятий и сдачи экзаменов слушатели получили соответствующие лицензии МГТУ им. Н.Э. Баумана. Если это необходимо, то мы готовы и в настоящее время организовать у себя аналогичные курсы повышения квалификации и продолжить целевую подготовку специалистов для МО РФ. Следует также отметить, что для более качественной подготовки специалистов на протяжении нескольких лет в МГТУ им НЭ Баумана читали лекции, руководили курсовым и дипломным проектированием офицеры МО доктора наук Корчак В.Ю., Рудианов Н.А., Цариченко С.Г. и другие.