Промышленные роботы Ч. 3 учебное пособие

Аббревиатура AP расшифровывается как «бронированный патруль»

(Armored Patrol).

За основу был взят «скелет» серийного грузовика – дизельного пикапа Ford F-350. Он был усовершенствован по двум ключевым направлениям: живучести и безопасности в работе.

Под живучестью создатели ULTRA AP понимают максимальную защиту находящихся в броневике людей. С этой целью была разработана новая броня, состоящая из пяти слоев и способная обеспечить «круговую» защиту экипажа.

Он находится в «бронированной раковине» с поднимающимися «сейфовыми» дверцами (рис. 38), которая отклоняет взрывную волну и действует как защитная дуга или клетка, если машина переворачивается.

Рис. 38. Кабина для экипажа

Также четверых пассажиров транспортного средства иначе рассадили. Отказавшись от традиционной конфигурации «два плюс два», инженеры применили «алмазное расположение». Все сиденья находятся между колес (при взрыве мины чем дальше от колес, тем лучше) и смотрят на все четыре стороны, что улучшает обзор.

51

При обеспечении «беспрецедентного уровня мобильности и безопасности в эксплуатации» ставка сделана на бортовые компьютеры и передовые технологии.

Система ночного видения, радары, контроль стабильности, антиблокировка тормозов, круиз-контроль и тому подобное названы одним словом «e-safety». Все это сделало ULTRA AP, по словам его строителей, самым «продвинутым» транспортным средством вооруженных сил (рис. 40).

Рис. 40. Устройство патрульного автомобиля ULTRA AP: слева – «бронированная ракушка» для экипажа, справа в углу – броня из 5 слоев: 1 – материал Linex и краска (внешняя сторона корпуса), 2 – алюминий, 3 – композит алюминийполимер, 4 – сталь, 5 – снова Linex

До недавнего времени в американской армии активно использовался созданный в 1970-х гг. Humvee. Джип хорошо себя показал в районе Персидского залива, в Боснии, Косове и других местах.

Однако война в Ираке выявила слабые стороны этой машины. Поэтому сначала армии пришлось дополнительно бронировать Humvee и закупать больше моделей с установленной на заводе броней. Затем выяснилось, что Humvee не справляется с лишним весом добавленной брони: переворачивается, зарывается в песок.

Многие недостатки невозможно устранить без полной модернизации, т.е. без создания принципиально новой машины, которая будет изначально ориентирована на использование в бою, а не в тылу, как Humvee. В связи с этим разрабатывается новый вариант военного джипа ULTRA 3T (рис. 41).

52

Впередней части Shadow установлен современный дизель (объем 2,5 л, турбонаддув, охлаждение наддувного воздуха, общая топливная рампа, непосредственный впрыск). Его номинальная мощность составляет 114 кВт. Дизель приводит в действие генератор на постоянных магнитах мощностью 110 кВт.

Вкаждое колесо машины встроен электромотор мощностью 50 кВт. Максимальная скорость машины 112 км/ч (рис. 43). На одном из военных полигонов Shadow установил рекорд прохождения внедорожной трассы – 13 мин 50 с.

Рис. 43. Shadow на испытательной трассе

Нетрудно заметить, что суммарная мощность электромоторов превышает мощность генератора. Дополнительную энергию в случае необходимости поставляет комплект литиево-ионных аккумуляторов. Их генератор заряжает при спокойном движении. Разумеется, и колесные моторы могут выступать как генераторы при торможении или спуске под уклон.

Емкость батарей составляет 20 кВт ч, а пиковая выходная мощность – 80 кВт. Применение гибридного привода имеет ряд достоинств. Прежде всего, это

дает экономию топлива, что важно для военной машины.

Во-первых, экономия позволяет машине дольше работать на одной заправке. Для Shadow этот параметр составляет 758 км при баке емкостью всего 95 л.

Во-вторых, экономия может оказаться необходимой в условиях перебоев с поставками топлива из тыла.

В-третьих, затраты на маневры, учения и даже войну все же считают. Во всяком случае, американские военные с гордостью сообщают, что за один месяц типичной расширенной разведывательной миссии один такой автомобиль потратит 200 кг топлива, в то время как Humvee – 472 кг.

54

Из гибридного привода военные извлекли еще несколько выгод. Внутренний объем в салоне у этой машины такой же, как у «Хаммера», а внешние габариты меньше. Ведь громоздкой механической трансмиссии тут вообще нет. А это важно не только для транспортировки, но и для выживаемости на поле боя.

Двигаться машина может и при поломке дизеля (если остался запас энергии в батареях), и даже при поломке трех электромоторов из четырех.

Благодаря пневмоподвеске на всех колесах положение кузова может меняться в широких пределах, что дает возможность комбинировать высокую проходимость (когда нужно) с малой заметностью.

Минимальный дорожный просвет может быть уменьшен до 10 см (рис. 44). Нотак как никаких выступающих частей под днищем нет, а само днище выгнуто дугойвцентре, тодажевтакомположениимашинаможетподползатькпротивнику.

Рис. 44. Нижнее положение кузова

Тут и пригодится еще одно преимущество гибридного привода – возможность движения только на аккумуляторах (пробег на полной зарядке – 32 км). При этом шум от машины почти исчезает, как и ее тепловой след.

«Тень» может двигаться на любом сочетании источников энергии: на ДВС и батареях, только на ДВС (сохраняя заряд аккумуляторов про запас) или только на батареях.

Возможность приседать позволяет этой машине втиснуться в грузовой отсек боевого самолета вертикального взлета.

Благодаря алюминиевому корпусу (с дополнительными элементами бронирования, устанавливаемыми в зависимости от задачи) машина имеет сравнительно низкую массу, что облегчает ее транспортировку различными моделями вертолетов и транспортных самолетов.

55

Как и положено наследнику «Хаммера» (видимо, такую роль пророчат «Тени» ее создатели), машина может быть оборудована для выполнения самых разных миссий (передовое охранение, передовой контроль воздушной обстановки, разведка, санитарная машина, ПВО, курьерские задачи, противотанковое средство, мобильный миномет, мобильный командный или связной пункт).

Машина может комплектоваться пулеметами различного калибра, гранатометами, минометом или пусковыми установками противотанковых ракет.

Кроме того, на вершине выдвижной мачты (длина 3 м) размещено оборудование, представляющее собой «глаза» машины (рис. 45). Это, например, телевизионные системы наблюдения, действующие в видимом и инфракрасном спектрах, лазерный дальномер и целеуказатель, радарные и лазерные предупреждающие датчики.

Рис. 45. Выдвижная мачта с различным оборудованием

Компьютеризированная система обработки данных, спутниковая навигация и инерционная система навигации, электронный компас, коротковолновые и спутниковые коммуникации дополняют этот набор.

56

III.МОБИЛЬНЫЕ РОБОТЫ НА СЛУЖБЕ ОМОНА, МЧС И ФСБ

3.1.Виды роботов, используемых на армейской и гражданской службе, и их особенности

Факторами эффективности применения мобильных роботов в операциях, проводимых МЧС и ФСБ, являются:

а) мобильность в экстремальных условиях, не допускающих участие человеческого персонала;

б) повышение быстродействия, точности и стабильности основных показателей вооружения и военной техники;

в) сокращение численности людей и выведениеихиззон, опасныхдляжизни; г) исключение ошибок операторов.

По назначению средств робототехники мобильные роботы могут быть наземного, воздушного и водного базирования и выполнять задачи боевого, соци- ально-технического и тылового обеспечения.

Рассмотрим роботы, которые используются на армейской и гражданской службе. МРК-27 (рис. 46) весит 65 кг, управляется по радио, передвигается со скоростью до 0,65 м/с и может подниматься по лестнице. Он снабжен манипулятором, способным поднимать грузы до 40 кг и имеющим 5 степеней свободы. Предусмотрены возможности установки восьми цветных телекамер с подсветкой, что позволяет получить адекватную информацию о рабочей зоне даже при незначительной освещенности. Питается МРК-27 от двух аккумуляторов, что предусмотрено базовой комплектацией, они обеспечивают непрерывную работу робота в течение трех часов.

Рис. 46. МРК-27

57

Данный робот может использоваться службами МЧС для обследования труднодоступных мест при пожарах, взрывных работах и различных диверсиях. Работники ФСБ могут использовать МРК-27 для обезвреживания бомб, несения караульной службы, минирования и разминирования местности, а также в различных действиях на поле боя.

Другой робот – МРК-02 (рис. 47) – меньше размером и передвигается на шести колесах значительно быстрее гусеничного. Прежде всего он предназначен для проведения видеоразведки объектов и территорий в условиях слабопересеченной местности, в городах и помещениях. Он укомплектован двумя цветными телекамерами и шестью небольшими аккумуляторами (по числу колес), обеспечивающими непрерывную работу в течение трех часов. МРК-02 также оснащен манипулятором с пятью степенями свободы и грузоподъемностью 10 кг.

Рис. 47. МРК-02

МРК-27ВУ (рис. 48) предназначен для проведения взрывотехнических работ: визуальной разведки потенциально опасных зон, поиска, эвакуации или уничтожения взрывных устройств (ВУ). Он дополнительно оснащен гидроразрушителями, набором сменных губок, выносной телекамерой, тележкой с прицепным устройством, взрывозащитным контейнером.

Для проведения работ в условиях химического заражения разработан МРК-27Х (рис. 49). Он может проводить визуальную разведку опасных зон и экспресс-анализ воздуха, транспортировать и укладывать в спецконтейнер химически опасные предметы, брать пробы жидкостей и грунта. Для этого робот оборудован спектрометром ионной подвижности (СИП), пробоотборниками жидкости и грунта.

58

Рис. 48. МРК-27ВУ

Рис. 49. МРК-27Х

Функциональные особенности этих роботов определяются мобильностью. Эти мобильные роботы обладают релейной системой управления. Причем аппаратная часть робота устроена таким образом, что минимальное время между командами управления должно быть менее 110 мс. Кроме того, частая смена команд управления может попасть в резонанс с колебаниями корпуса, что мо-

На вход нечеткой системы управления (рис. 51) поступают следующие сигналы:

–опасность направлений движений к зоне L, 0 и R (подаются на входы DL, D0 и DR соответственно);

–пеленг и расстояние до целевой точки (Aц и Dц);

–текущая скорость поворота Qspd;

–последние командные значения скорости поворота Q0 и скорости V0, формируемые на выходе системы управления движением;

–значение декрементного таймера, отсчитывающего время от 1000 до 0 мс от момента подачи последней команды управления.

Декрементный таймер запускается сигналом от формирователя событий (ФС). Формирователь событий формирует на выходе единичный сигнал каждый раз при изменении одного из двух сигналов на своем входе.

Рис. 51. Структура системы управления движением

Сигнал о наличии целевой точки управляет пятью программными переключателями, которые в разомкнутом состоянии подключают соответствующий выход к нулю. Это обеспечивает остановку робота по прибытии к целевой точке.

Подробнее рассмотрим МРК, предназначенные для разведки и проведения взрывотехнических работ.

60