أصبح استخدام المركبات السطحية وتحت الماء غير المأهولة من مختلف الأنواع ، فضلاً عن الأنظمة الروبوتية الأخرى في حل مجموعة واسعة من المهام لصالح القوات البحرية وخفر السواحل في الدول الرائدة في العالم ، منتشرًا في السنوات الأخيرة ويميل إلى لمزيد من التطور السريع.
أحد أسباب الاهتمام الذي يوليه المتخصصون البحريون لإنشاء روبوتات تحت الماء هو الكفاءة العالية لاستخدامهم القتالي مقارنة بالوسائل التقليدية الموجودة تحت تصرف قيادة القوات البحرية لدول العالم حتى الآن. على سبيل المثال ، خلال غزو العراق ، تمكنت قيادة مجموعة البحرية الأمريكية في الخليج العربي باستخدام مركبات ذاتية التشغيل بدون طيار تحت الماء من إزالة الألغام والأشياء الخطرة الأخرى من الألغام والأشياء الخطرة الأخرى من منطقة المياه في الخليج باستخدام مساحة ربع ميل مربع (حوالي 0.65 كيلومتر مربع) ، على الرغم من حقيقة أنه ، كما أشار أحد ممثلي البحرية الأمريكية لمراسل وكالة الأسوشييتد برس ، كان من الممكن أن يأخذ انفصال نموذجي من عمال المناجم الغواصين 21 يومًا للقيام بذلك.
في الوقت نفسه ، تتوسع باستمرار قائمة المهام التي يتم حلها بواسطة المركبات غير المأهولة تحت الماء ، بالإضافة إلى المهام التقليدية والأكثر شيوعًا - البحث عن الألغام والأشياء المتفجرة ، وتوفير مختلف العمليات تحت الماء ، وكذلك الاستطلاع والمراقبة - يتضمن بالفعل حل مهام الصدمة والعمل على "الروبوتات في أحزمة الكتف" الأكثر تعقيدًا والتي تعذر الوصول إليها سابقًا في المنطقة الساحلية ، حيث يتعين عليهم تدمير الألغام وغيرها من عناصر دفاع العدو المضاد للبرمائيات. الشروط المحددة لاستخدامها القتالي هي المياه الضحلة ، والتيارات المدية القوية ، والأمواج ، والطبوغرافيا الصعبة للقعر ، إلخ. - ونتيجة لذلك ، فإنها تؤدي إلى إنشاء آليات تتميز بدرجة عالية من التعقيد التقني وأصالة الحلول المستخدمة. ومع ذلك ، فإن هذه الأصالة غالبًا ما تكون جانبية بالنسبة لهم: العميل ليس مستعدًا بعد للإدخال الهائل لمثل هذه الوحوش من صنع الإنسان في القوات.
مركب معدني "سرطان"
من أوائل الروبوتات العسكرية التي تم إنشاؤها للعمل في منطقة "الشاطئ" استعدادًا للعملية البرمائية ، يمكن اعتباره روبوتًا صغيرًا يعمل تحت الماء من القشريات ذاتية التحكم يُعرف باسم Ambulatory Benthic Autonomous Underwater Vehicle ، والذي يمكن ترجمته من الإنجليزية إلى "قاع المشي" (أسفل) مركبة تعمل تحت الماء مستقلة ".
تم تطوير هذا الجهاز الذي يزن 3.2 كجم فقط على أساس مبادرة من قبل متخصصين من مركز العلوم البحرية بجامعة نورث إيسترن ، الموجود في بوسطن ، ماساتشوستس (الولايات المتحدة الأمريكية) ، تحت قيادة الدكتور جوزيف آيرز. كان عميل العمل هو مديرية أبحاث البحرية الأمريكية (ONR) ووكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة التابعة لوزارة الدفاع الأمريكية (DARPA).
الجهاز عبارة عن روبوت سفلي مستقل لما يسمى فئة المحاكاة الحيوية (روبوتات تشبه بعض عينات عالم الحيوان. - V. المنطقة وعلى الخط الساحلي الأول ، وكذلك في قاع الأنهار والقنوات وغيرها من الخزانات الطبيعية والاصطناعية الضحلة.
يحتوي الروبوت على جسم مصنوع من مادة مركبة متينة ، بطول 200 مم وعرض 126 مم ، وثماني أرجل ميكانيكية بثلاث درجات من الحرية لكل منها ، بالإضافة إلى زوج من الأرجل الأمامية ، تشبه مخالب السلطعون أو السلطعون ، وواحد خلفي ، يشبه ذيل السلطعون ، أسطح التثبيت الهيدروديناميكي للروبوت تحت الماء يبلغ طول كل منها 200 مم تقريبًا (أي أن كل سطح يمكن مقارنته في الطول بجسم الإنسان الآلي). يتم ضبط الأرجل الميكانيكية بواسطة عضلات اصطناعية مصنوعة من سبائك النيكل والتيتانيوم مع تأثير ذاكرة الشكل (سبيكة ذاكرة على شكل NiTi) ، وقرر المطورون استخدام تعديل عرض النبضة في محركات الأقراص.
يتم التحكم في تصرفات الروبوت باستخدام وحدة تحكم الشبكة العصبية التي تنفذ نموذجًا سلوكيًا استعاره المطورون من حياة الكركند وتكييفه مع ظروف الاستخدام القتالي لهذه الروبوتات. علاوة على ذلك ، اختار المتخصصون في جامعة نورث إيسترن الكركند الأمريكي كمصدر لتطوير النموذج السلوكي للروبوت المعني.
قال رئيس المشروع الدكتور جوزيف آيرز من مركز العلوم البحرية بجامعة نورث إيسترن: "إن الطرق والسلوكيات التي استخدمها الكركند في العثور على الطعام لآلاف السنين يمكن أن يستخدمها الروبوت جيدًا للعثور على المناجم".
يعتمد نظام التحكم على متن روبوت السرطان على نظام حوسبة من نوع Persistor يعتمد على معالج دقيق Motorola MC68CK338 ، وتضمنت الحمولة الصافية للجهاز نظام اتصال صوتي مائي وبوصلة ومقياس ميل / تسارع قائم على MEMS (MEMS - نظام كهروميكانيكي دقيق).
بدا السيناريو النموذجي للاستخدام القتالي لهذا الروبوت هكذا. يتم تسليم مجموعة من جراد البحر الآلي إلى منطقة التطبيق باستخدام ناقل نقل خاص على شكل طوربيد (كان من المفترض إنشاء شيء مثل نسخة تحت الماء من حاوية شحن صغيرة مستخدمة في سلاح الجو). بعد التشتت ، كان على الروبوتات ، وفقًا لبرنامج محدد مسبقًا ، إجراء استطلاع أو استطلاع إضافي للمنطقة المحددة ، وتحديد عناصر نظام الدفاع المضاد للبرمائيات للعدو ، خاصة فيما يتعلق بالألغام والأشياء المتفجرة الأخرى ، إلخ. في حالة الإنتاج على نطاق واسع ، يمكن أن يكون سعر شراء سرطان آلي واحد حوالي 300 دولار.
ومع ذلك ، يبدو أن الأمر لم يتجاوز بناء العديد من النماذج الأولية واختباراتها القصيرة. العميل المحتمل الرئيسي ، البحرية ، التي خصصت في البداية حوالي 3 ملايين دولار لهذه الدراسات ، لم تعرب عن مزيد من الاهتمام بالمشروع: في المرة الأخيرة التي تم فيها عرض تطوير جامعة نورث إيسترن للمتخصصين في قيادة البحرية الأمريكية ، على ما يبدو ، في 2003. ربما لم يكن هناك عملاء من بين المشاركين في تلك المعارض حيث تم عرض هذا الاختراع.
كراب "ARIEL II"
كما قام متخصصون في شركة "AyRobot" الأمريكية بمحاولة إنشاء روبوت على أساس السمات الهيكلية لـ "المأكولات البحرية" ، وعلى وجه التحديد - سرطان البحر. تعد الشركة اليوم واحدة من الشركات الرائدة في العالم في تطوير وتصنيع الروبوتات بمختلف أنواعها للأغراض العسكرية والمدنية ، وقد قدر حجم عمليات تسليمها بالملايين منذ فترة طويلة. تأسست في عام 1990 ، وقد شاركت الشركة بانتظام منذ عام 1998 في مصالح DARPA أو الأقسام الأخرى للوكالات العسكرية والأمنية للولايات المتحدة ، بالإضافة إلى دول أخرى في العالم.
تم تسمية الروبوت الذي طوره متخصصو الشركة باسم Ariel II وتم تصنيفه على أنه مركبة ذاتية التشغيل تحت الماء (ALUV). وهي مصممة للبحث عن الألغام والعقبات المختلفة وإزالتها في نظام الدفاع البرمائي للعدو الموجود في منطقة المياه الضحلة الساحلية وعلى "الشاطئ".من ميزات الروبوت ، وفقًا للمطورين ، قدرته على الاستمرار في العمل حتى في حالة مقلوبة.
يزن "آرييل 2" حوالي 11 كجم ويمكنه حمل حمولة تصل إلى 6 كجم. يبلغ طول جسم الجهاز 550 مم ، ويبلغ الحد الأقصى لطول المتلاعبين ببوصلة وميل 1150 مم ، والعرض 9 سم في الوضع المنخفض و 15 سم - على "الأرجل" المرتفعة. الروبوت قادر على العمل على أعماق تصل إلى 8 أمتار مصدر الطاقة - 22 بطارية من النيكل والكادميوم.
من الناحية الهيكلية ، فإن "آرييل 2" هو جهاز يشبه السلطعون مع جسم رئيسي وستة أرجل متصلة به ، والتي تتمتع بدرجتين من الحرية. يجب وضع جميع المعدات الإلكترونية المستهدفة الموضوعة على متن "السلطعون في زي رسمي" ، وفقًا لخطة المطورين ، في وحدة مختومة. يتم توزيع نظام إدارة الحمل المستهدف. تم تنفيذ العمل على هذا الروبوت للأعمال المتعلقة بالألغام بموجب عقود صادرة عن وكالة DARPA ومكتب أبحاث البحرية الأمريكية.
يشبه سيناريو الاستخدام القتالي لهذه الروبوتات من نواحٍ عديدة ذلك الموصوف أعلاه ، مع اختلاف واحد فقط: الروبوت لديه وضع تدمير الألغام. بعد العثور على لغم ، توقف الروبوت واتخذ موقعًا في المنطقة المجاورة مباشرة للغم ، في انتظار الأمر. عند تلقي الإشارة المقابلة من مركز القيادة ، قام الروبوت بتفجير لغم. وهكذا ، فإن "قطيع" هذه الروبوتات يمكن أن يدمر في نفس الوقت بشكل شبه كامل أو حتى بالكامل حقل الألغام المضاد للحوادث في منطقة الهبوط الهجومي البرمائي المخطط له. اقترح المطور أيضًا خيارًا لم ينص على دور الكاميكازي: وضع الروبوت ببساطة عبوة ناسفة على اللغم وتراجع إلى مسافة آمنة قبل الانفجار.
أحد النماذج الأولية للروبوت - الباحث عن الألغام "آرييل". صورة من www.irobot.com
أظهر آرييل الثاني قدرته على العثور على الألغام خلال ثلاثة اختبارات على الأقل. تم إجراء الأول في منطقة ساحلية ضحلة في منطقة ريفييرا بيتش ، بالقرب من مدينة ريفييرا ، ماساتشوستس ؛ والثاني في مدينة بنما ، منطقة فلوريدا ، بتمويل من شركة بوينغ ، والثالث في منطقة خليج مونتيري لمجموعة ناشيونال جيوغرافيك. على ما يبدو ، لم يتلق هذا المشروع مزيدًا من التطوير (بما في ذلك بسبب النتائج البعيدة عن الغموض لهذه الاختبارات) ، ويُزعم أن العميل العسكري ، الذي مول العمل في المرحلة الأولى ، اعتبر تطويرًا آخر لنفس الشركة أكثر واعدة ، والمعروف باسم "Transfibian" ومناقشته أدناه. على الرغم من أنه هنا أيضًا ، ليس كل شيء بهذه البساطة.
"ترانسفيبيا" من ماساتشوستس
مركبة أخرى تعمل تحت الماء بدون طيار للعمل في المنطقة الساحلية ، وهي مدرجة من قبل شركة "AyRobot" ، لم يتم تطويرها في الأصل من قبل المتخصصين ، ولكنها موروثة من شركة "Nekton Corporation" ، التي استحوذت عليها في سبتمبر 2008 مقابل 10 ملايين دولار أمريكي.
أطلق على هذا الجهاز اسم "Transphibian" (Transphibian) وقد تم إنشاؤه لصالح الجيش للبحث عن الألغام بمختلف أنواعها وتدميرها عن طريق التفجير الذاتي باستخدام عبوة ناسفة محمولة على متن الطائرة تزن 6 و 35 كجم وإشارة مقدمة من عامل بعيد.
"Transfibian" هي مركبة صغيرة الحجم (محمولة) تعمل بدون طيار تحت الماء يبلغ طولها حوالي 90 سم. والفرق الرئيسي بينها وبين الغواصات الأخرى لإزالة الألغام في المنطقة الساحلية هو استخدام طريقة مشتركة للحركة: في عمود الماء ، يتحرك الجهاز بمساعدة اثنين من أزواج من "الزعانف" ، مثل سمكة أو حيوان ثديي ، وعلى طول القاع ، بمساعدة نفس "الزعانف" ، يتم الزحف بالفعل. في الوقت نفسه ، في المواد المخصصة لهذا التطور ، قيل إن "الزعانف" تتمتع بست درجات من الحرية. كما تصورها المطورون ، يوفر هذا إمكانية الاستخدام الفعال للجهاز قيد الدراسة سواء في المياه الضحلة أو في أعماق كبيرة ، كما يزيد بشكل كبير من قدرته على الحركة والقدرة على التغلب على العقبات ذات الطبيعة المختلفة.
كحمولة ، تم التخطيط لاستخدام معدات بحث متنوعة تصل إلى كاميرا إلكترونية ضوئية كبيرة الحجم ، والتي كان من المقرر تعليقها على حوامل خاصة أسفل الجزء المركزي من جسم السيارة.
حالة التطوير ليست واضحة تمامًا حاليًا ، حيث إن القسم المخصص للمركبة غير المأهولة تحت الماء "ترانسفيبيان" غائب حتى على موقع الويب الخاص بالشركة المطورة. على الرغم من أن عددًا من المصادر يدعي أنه كان لصالح هذا الجهاز الذي أعطته الإدارة العسكرية الأمريكية الأفضلية ، متخلية عن التطوير الذي تم اعتباره سابقًا لنفس الشركة - السيارة غير المأهولة تحت الماء Ariel II. ومع ذلك ، فمن المحتمل أن يكون المشروع قد تم إغلاقه أو تجميده ، لأن المتخصصين في البحرية الأمريكية كانوا ، بعبارة ملطفة ، غير راضين عن عدد من المعايير المهمة للمركبة غير المأهولة تحت الماء المعنية.
تتبع البرمائيات
تم إنشاء العينة الأخيرة من المركبات غير المأهولة المصممة للبحث عن الألغام وتدميرها ، وكذلك إجراء استطلاع للدفاع الدفاعي البرمائي للعدو في ما يسمى بمنطقة الأمواج ، والتي سننظر فيها هنا ، من قبل متخصصين من شركة Foster الأمريكية الشهيرة- Miller ، التي تخصصت في تطوير الروبوتات العسكرية والشرطية. تم تنفيذ العمل على هذا الجهاز ، المسمى الروبوت القابل للتكيف التكتيكي ، في إطار برنامج MCM في منطقة المياه الضحلة جدًا / منطقة الأمواج ، بتمويل من إدارة الأبحاث في البحرية الأمريكية.
كانت هذه العينة عبارة عن مركبة برمائية بدون طيار ومتعقبة تم تطويرها باستخدام التطورات التي حصل عليها Foster-Miller عند إنشاء روبوت أرضي صغير الحجم Lemming ، بتكليف من DARPA. وبالتالي ، فإن هذا الجهاز قادر على العمل في قاع البحر في المياه الضحلة بالقرب من الساحل (في نهر ، بحيرة ، إلخ) وعلى الساحل. في الوقت نفسه ، قدم المطور إمكانية تزويد الجهاز بخيارات مختلفة لعناصر الطاقة (البطاريات القابلة لإعادة الشحن) وأجهزة الاستشعار والحمولة الصافية الأخرى ، والتي كانت موجودة في حجرة بحجم مفيد يبلغ حوالي 4500 متر مكعب. بوصة (حوالي 0.07 متر مكعب).
يتميز النموذج الأولي للجهاز بالخصائص التكتيكية والتقنية التالية: الطول - 711 مم ، العرض - 610 مم ، الارتفاع - 279 مم ، الوزن (في الهواء) - 40 ، 91 كجم ، السرعة القصوى - 5.4 كم / ساعة ، أقصى إبحار المدى - 10 أميال. كحمولة ، تم التخطيط لتطوير مستشعرات اللمس (مستشعرات اللمس) ، مقياس تدرج مغناطيسي ، مستشعر مغناطيسي حثي للكشف عن الأشياء غير المتصلة ، إلخ.
من المفترض أن تشتمل المعدات الموجودة على متن الروبوت البرمائي على مساعدات ملاحية (نظام متعدد المستشعرات لتحديد الموقع المكاني للسيارة باستخدام مرشح كالمان ؛ نظام ملاحة للعمل في المياه الضحلة SINS (نظام ملاحة السباح) ؛ مستقبل التفاضل النظام الفرعي لنظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (DGPS) ؛ بوصلة ثلاثية المحاور ؛ عدادات المسافة ؛ مستشعر الدوران لمعدل الانعراج ، وما إلى ذلك) والاتصالات (مستقبل راديو ISM ومودم صوتي تحت الماء) ، ويستند نظام التحكم على متن الطائرة إلى PC / 104 كمبيوتر قياسي.
يتم إرسال نتائج مسح المنطقة المخصصة لمنطقة المياه (قاع البحر) بواسطة كل روبوت برمائي مخصص لهذا - ويتم التخطيط للعملية باستخدام مجموعة من الأجهزة المماثلة - إلى وحدة تحكم المشغل ، حيث يتم إرسال جهاز رقمي تم تشكيل خريطة هذه المنطقة على أساسها.
أجرى المتخصصون من فوستر ميلر وقسم الأنظمة الساحلية في مركز الحرب السطحية بالبحرية الأمريكية دورة اختبار لنموذج أولي للنظام المعني ، كان عليهم خلالها إثبات قدرة الروبوت البرمائي على حل المهام التالية:
- البحث عن كائنات مختلفة في المنطقة المخصصة لمنطقة المياه ؛
- البحث والتعرف على الأشياء في قاع البحر ؛
- مسح كامل وشامل للمنطقة الساحلية (منطقة ركوب الأمواج) في موقع العملية الهجومية البرمائية القادمة ؛
- الحفاظ على اتصال ثنائي الاتجاه مع المشغل على متن السفينة الحاملة أو مركز القيادة الساحلي ؛
- حل المهام المطلوبة حاليا.
في يوليو 2003 ، تم عرض هذا الروبوت البرمائي على الجميع في بوسطن كجزء من معرض نظمته إدارة أبحاث البحرية الأمريكية خلال مهرجان بوسطن هاربورفيست ، وفي وقت سابق ، في عام 2002 ، استخدم الجيش الأمريكي هذه الأجهزة في نسخة محسنة للاستخدام على الأرض ، خلال عملية مسح الكهوف في جبال أفغانستان.
يشار إلى حالة النظام على أنها "قيد التطوير" ، ولم يتم بعد إبرام عقود أي إنتاج متسلسل للروبوتات البرمائية (على الأقل لم يتم الإعلان عن معلومات حول هذا الأمر) ، لذلك من المحتمل أن يكون العميل ، الذي يمثله قيادة البحرية الأمريكية ، لم تظهر اهتمامًا نشطًا لمواصلة العمل في المشروع. بالإضافة إلى ذلك ، لا يوجد أي ذكر لهذا النظام الآلي على موقع البحرية الأمريكية في القسم المخصص لقوات ومنشآت الأعمال المتعلقة بالألغام في برنامج مناطق المياه الضحلة جدًا ومنطقة الأمواج.
خطر محتمل
بشكل عام ، يمكن القول أن مهمة البحث عن الألغام وكشفها وتصنيفها وتدميرها في المنطقة الساحلية وعلى الخط الساحلي الأول ("الشاطئ") ، وكذلك الكشف عن العناصر المختلفة للدفاع البرمائي للعدو لا تزال واحدة من من أهم مكونات العملية المعقدة لأساطيل الدول الرائدة في العالم دعم عمليات الهجوم البرمائي. خاصة تلك التي تحدث على مساحات غير مألوفة من الساحل.
في هذا الصدد ، يمكننا أن نتوقع مزيدًا من التطوير للعمل على إنشاء أدوات روبوتية مصممة لحل المشكلات المذكورة أعلاه. على الرغم من أنه ، كما يتضح من المعلومات المذكورة أعلاه ، فإن مهمة إنشاء مركبات غير مأهولة وخاصة ذاتية القيادة قادرة على العمل في ظروف صعبة للغاية في المنطقة الساحلية (منطقة الأمواج ، على الساحل الأول) ، والتي تتميز بتضاريس قاع معقدة وأعماق ضحلة والتيارات القوية ، ليست بسيطة بأي حال من الأحوال ولا تؤدي دائمًا إلى النتائج المرجوة والمرضية للعميل.
من ناحية أخرى ، في عام 2008 ، على صفحات المصدر عبر الإنترنت NewScientist.com ، تم نشر المواد بناءً على توقعات الخبراء البريطانيين والأمريكيين فيما يتعلق بأخطر التهديدات العلمية والتقنية التي قد تواجه البشرية في المستقبل المنظور. … واللافت للنظر ، وفقًا لمؤلفي التنبؤ ، أن أحد التهديدات بدرجة عالية من الاحتمال قد يكون التطور السريع للغاية لروبوتات المحاكاة الحيوية - الأنظمة التي تم إنشاؤها على أساس استعارة عينات معينة من طبيعة الكوكب. مثل ، على سبيل المثال ، المركبات ذاتية التشغيل بدون طيار تحت الماء ، التي تم إنشاؤها على غرار عينات معينة من الحيوانات البحرية بالمعنى البناء وفيما يتعلق بالنماذج السلوكية المطبقة في أنظمة التحكم الخاصة بهم.
وفقًا لعلماء بريطانيين ، يمكن أن يصبح "التكاثر" السريع لهذا النوع من الروبوتات المحاكاة الحيوية نوعًا جديدًا شاغلًا على كوكبنا ويدخل في مواجهة من أجل امتلاك مساحة معيشية مع مبتكريهم السابقين. رائع؟ نعم ، على الأرجح. لكن منذ قرنين من الزمان ، بدت غواصة نوتيلوس وصواريخ الفضاء وأشعة الليزر القتالية رائعة. ويؤكد اختصاصي الروبوتات الحيوية روبرت فول ، الذي يعمل في جامعة كاليفورنيا في بيركلي: "في رأيي ، في هذه المرحلة ، لا نعرف سوى القليل جدًا عن التهديدات المحتملة للتخطيط الصحيح لتطوراتنا".
