Агентство DARPA совместно с лабораторией моделирования боевых действий (MCWL) КМП США провело в районе базы «Форт Пикетт» (шт. Вирджиния) двухнедельные испытания экспериментальной шагающей роботизированной машины LS3 (Legged Squad Support System).
Фото darpa.mil
Аппарат разработан компанией «Бостон Дайнемикс».
По заявлению руководителя проекта подполковника Джозефа Хита, DARPA реализует программу создания роботизированной машины LS3 с целью решения проблемы снижение нагрузки на военнослужащих Сухопутных войск и Корпуса морской пехоты (КМП) США по переноске грузов во время ведения боевых действий. Стандартно масса переносимого каждым военнослужащим груза составляет около 45 кг. Целью проекта является разработка роботизированной системы, оборудованной ходовой частью с опорно-шагающим шарнирным движителем, способной в течение 24 ч в автономном режиме транспортировать груз массой 400 фунтов (182 кг) на расстояние более 32 км. Аппарат должен перемещаться вместе с обеспечиваемым подразделением и не отставать от него в ходе марша.
Опытный образец представляет собой оснащенный комплектом датчиков аппарат на четырех опорных поверхностях, длина которого составляет около 1,1 м, высота – 80 см, а вес – 109 кг. Информация от датчиков, включая инфракрасные/электроннооптические камеры и лазерный локатор (LIDAR), поступает на бортовой компьютер, который поддерживает равновесие, проводит мониторинг состояния всех систем, оценку маршрута и управляет перестановкой «лап». В ходе испытаний опытный образец развивал скорость 4 мили/час и преодолевал подъемы крутизной 35 град.
Согласно требованиям, управление и мониторинг состояния платформы LS3 должны быть максимально упрощены. Это требует высокого уровня автоматизации, который фактически позволит отказаться от ручного управления аппаратом. Устройство LS3 оборудовано тактическим роботизированным контроллером (Tactical Robotic Controller).
При реализации программы LS3 основное внимание разработчики уделяют обеспечению мобильности, возможности восприятия окружающей обстановки, а также организации взаимодействия между платформой и оператором.
В ходе испытаний в «Форт Пикетт» были продемонстрированы пять новых возможностей LS3: восприятие голосовых команд, проведение операций в ночное время суток, выполнение команды на прибытие в назначенную точку, оценка окружающей обстановки, а также действие алгоритма постановки сочлененных опорных поверхностей ходовой части во время движения.
Голосовые команды интегрированы в систему управления с целью облегчения управления аппаратом. Предполагается, что вместо подачи множества голосовых команд оператор будет использовать десять точных и четких вербальных сигналов в различных комбинациях, что позволит выполнять поставленные задачи в сложных условиях обстановки. Голосовые команды могут различаться по сложности – от элементарных (на выполнение функции включения аппарата) до команд на выполнение задачи следования за оператором.
В ходе ночных испытаний аппарат действовал при практически нулевом освещении. Используя GPS-приемник, LS3 в автономном режиме выработал маршрут движения и успешно выполнил перемещение в заданную точку.
Помимо функции передвижения по маршруту с заданными координатами, роботизированная машина LS3 также продемонстрировала способность выполнять маневры при передвижении на требуемую дальность в указанном направлении.
Фото darpa.mil
Разработка алгоритма постановки сочлененных опорных поверхностей (ног) является ключевым параметром, позволяющим LS3 перемещаться в условиях сложного рельефа.
Восприятие окружающей обстановки является одним из самых сложных аспектов автономного функционирования LS3. Аппарат продемонстрировал способность различать тип поверхности, по которой он способен пройти (например, установлено, что аппарат способен преодолеть заросли травы высотой 1,5 м). В случае, если бортовой процессор определяет, что местность непроходима, система управления аппаратом автоматически начинает поиск альтернативного маршрута.
Аппарат может передвигаться еще в трех режимах: «следования за лидером» – перемещение за оператором на заданном расстоянии или примерно по тому же маршруту; «следования за оператором по собственному коридору», при котором аппарат перемещается за оператором, но по самостоятельно выбранному маршруту; «продвижение по заданным точкам маршрута», при котором аппарат выполняет движение к/через заданные (с использованием GPS) точки маршрута или в указанном направлении на требуемую дальность. Во всех режимах аппарат способен обнаруживать и обходить препятствия на своем пути.
По заявлению Д.Хита, в ходе испытаний бортовой микропроцессор функционировал без сбоев, а использованные в аппарате готовые технологии, используемые в гражданской сфере (COTS – Commercial Off-The-Shelf), соответствуют потребностям разработчиков по скорости обработки данных и передачи информации.
Испытания позволили оценить не только возможности аппарата, но и действия, которые он выполнять не способен. Предполагается, что основными трудностями при реализации программы могут стать создание системы оценки окружающей обстановки, а также эксплуатационная надежность платформы.
В ходе испытаний датчики и процессор платформы функционировали успешно, однако остаются проблемы с программными алгоритмами и логикой элемента, ответственного за восприятие окружающей обстановки. Разработчики продолжают совершенствовать эти системы, и намерены оценить их работоспособность в ходе последующих испытаний в различных условиях (испытания в «Форт Пикетт» проходили в лесистой местности). Запланированные тесты на военной базе «Кэмп Пендлтон» предусматривают проверку систем в пустынной местности. Применение аппарата в населенных пунктах также будет серьезным испытанием для LS3, поскольку ему потребуется строить маршрут движения на узких улицах, в проходах между домами, а также заранее проводить предварительную оценку при подборе альтернативных маршрутов.
Фото darpa.mil
Оценивая требуемый уровень эксплуатационной надежностью платформы, Д.Хит заявил, что LS3 также должна быть устойчива к «нарушению правил эксплуатации платформы» военнослужащими ВС США.
При создании аппарата LS3 используются наработки НИОКР, проведенные DARPA в последние 10 лет в сфере обеспечения автономности управления наземными роботизированными платформами, восприятия ими окружающей обстановки, а также повышения мобильности. Эти же технологии применяются DARPA при создании роботизированных платформ в рамках программ «Чита» (Cheetah), ATLAS и «Роботик Челлендж» (Robotic Challenge).
Проведенное в «Форт Пикетт» испытание стало первым тестированием платформы в реальных условиях. Окончательной целью программы LS3 является передача КМП США в течение двух лет роботизированной системы, которая будет способна действовать вместе с ротой морской пехоты и выполнять совместно с ней различные маневры.
До передачи техники заказчику испытания платформы будут проводиться ежеквартально. Они будут проходить в Твентинайн Палмз, (шт. Калифорния); Бриджпорте (шт. Калифорния), Кэмп Пенделтон, (шт. Калифорния), Кэмп Лэджун (шт. Северная Каролина) и Форт Беннинг (шт. Джорджия). На заключительной стадии проекта возможности LS3 будут оценены в ходе учений RIMPAC-2014.
