Armáda české republiky. Univezita obrany. Vojenská robotika

Transkript

1 Armáda české republiky Univezita obrany Vojenská robotika pplk. Ing. Jan MAZAL, Ph.D. Katedra vojenského managementu a taktiky Fakulta ekonomiky a managementu Jan.Mazal@unob.cz

2 Univerzita obrany Univerzita obrany byla zřízena 1. září 2004 Univerzita obrany vznikla splynutím tří institucí o o o Vysoké vojenské školy pozemního vojska ve Vyškově, Vojenské akademie v Brně a Vojenské lékařské akademie Jana Evangelisty Purkyně v Hradci Králové. Každá z těchto škol se po 1. září 2004 fakticky stala jednou ze tří fakult Univerzity obrany Dislokace: Brno o Kounicova 65, 44, Tučkova 23 o o o o Kasárna Šumavská Kasárna Černá pole Kasárna Jan Babáka Kasárna Židenice Hradec Králové-Fakulta vojenského zdravotnictví o Třebešská 1575 Vyškov- Ústav ochrany proti zbraním hromadného ničení o Víta Nejedlého

3 Univerzita obrany Katedra vojenského managementu a taktiky: Autonomní a taktická navigace Počítačová podpora taktických rozhodnutí Systémy C4ISTAR Operačně taktické úlohy a optimalizace Návrh a realizace experimentálních bezosádkových a bezpilotních prostředků Interoperabilita systémů ASVŘ A další.

4 Současná situace v oblasti robotiky v AČR Není sjednoceno vývojové úsilí Nadčasovost dané problematiky spojená s neustálou redukcí armádního rozpočtu Výzkumně-vývojové projekty v programech a dalších jsou tematicky a nesystémově roztříštěné Iniciativu přebírá akademická složka budování centra CAFR (Center for Advanced Field Robotics ČVUT, VUT, UO, VŠB, VOP CZ) Dílčí podpora MO Perspektiva a implementace vojenské robotiky je legislativně zakotvena ve strategickém dokumentu rozvoje resortu obrany - Bílá kniha 2011

5 Futuristický pohled na bojiště 21. století z devadesátých let minulého století IMOPAT VIDEO

6 Robotické prostředky v AČR a stručný pohled do historie Současné robotické prostředku v AČR: UGV BOZENA teodor TALON UAV RQ11 B RAVEN SKYLARK I-LE WASP SOJKA do roku 2010

7 Historie Historie vojenských robotů se datuje již do doby před a zejména v průběhu 2 světové války: o o o Nikola Tesla - rádiově řízený člun Německo 2. sv. válka - Goliath Sovětské teleoperované tanky-t26 V průběhu studené války vzniklo mnoho prototypů zejména létajících průzkumných systémů (UAV) 1980s První experimenty s kráčejícími roboty ve vojenství nízká spolehlivost 2002 První souboj mezi MQ-1Predator UAV (stinger) a MIG-25 pilotovaný iráckým pilotem

8 The Goliath

9 Sovětské rádiově řízené tanky

10 BOZENA 4 verze 4 Úspěšně použita v zahraničních operacích při odminování - Jordánsko. Délka prostředku mm (3305 mm) Šířka mm (1 985 mm) Výška mm Hmotnost kg (5 576 kg) Šířka odminovacího pásu 2,2 m Hloubka odminování max 250 mm Odolnost 9 kg TNT (PT miny) Rotace odminovací lišty min-1 Pracovní plocha (max) m2 za hodinu Průchodnost vegetací průměr/výška 30 cm/4 m Kapacita nádrže 140 l Max. rychlost 9 km/h Dálkové řízení (max) m/11 h

11 BOZENA v.4

12 BOZENA 5 Úspěšně použita v zahraničních operacích při odminování - Jordánsko, Afghanistan, Afrika, Kambodža, Irák a další. Délka prostředku 7 320mm (5 020mm) Šířka mm (2 400mm) Výška mm Hmotnost kg (10 240kg) Šířka odminovacího pásu 2,6 m Hloubka odminování 300/350mm (cepák/fréza) Odolnost 9 kg TNT (PT miny) Rotace odminovací lišty min-1 Pracovní plocha (max) / m2 (cepák/fréza) za hodinu Průchodnost vegetací průměr/výška 35 cm/5 m Kapacita nádrže 270 l Max. rychlost 9 km/h Dálkové řízení (max) m/11 hrs

13 Bozena v.5

14 teodor Robot je určen k prvotnímu průzkumu nebezpečného materiálu (možného improvizovaného výbušného systému) ve volných prostorech, budovách, pod dopravními prostředky apod. nebo ke zřízení přístupu do uzavřených prostorů. Je vybaven dálkovým ovládáním s videokamerou, rentgenovým zařízením k prohlížení nebezpečného nebo podezřelého předmětu, hydraulickým ramenem k manipulaci s nebezpečným materiálem, rozstřelovacím zařízením k ničení nástražných výbušných systémů, zmrazovacím zařízením k zamezení přechodu iniciačního impulzu od roznětného prvku k výbušnině. Robot může řezat plech, vrtat otvory, rozbit okno a odtáhnout vozidlo. Robot teodor je ve výzbroji AČR od března TECHNICKÁ DATA Rozměry: Délka: 1300 mm Šířka: 680 mm Výška: rozložený: 1100 mm čelist vertikálně/horizontálně: 480/240 cm Vlastní hmotnost s manipulátorem a bateriemi: 360 kg Rychlost: 0 50m/min. Schopnost jízdy do stoupání po schodišti s max. zatížením: 32

15 teodor

16 TALON TALON malý pásový robot určený pro široké spektrum operačního nasazení od průzkumu až po bojovou činnost Hmotnost 45-27kg Jeden z nejrychlejších robotů v dané třídě Schopnost překonávat písčité plochy, vodu, sníh do 30cm a běžné schody Cena cca $230,000 Možnost uchycení širokého spektra příslušenství včetně granátometu, kulometu nebo odstřelovačské pušky

17 TALON

18 RAVEN Poskytuje maximální přehled v operačním prostoru až na vzdálenost 10 km od pozemní řídící stanice. Prostředek se používá pro: o o o o o dálkový průzkum a pozorování; ochrana vlastních sil (monitorování perimetru); bezpečnost konvojů; akvizice cílů; odhad bojových škod. Rozpětí: 1,3 metru Délka: 0,9 metru Hmotnost: 1,9 kg Ovládání: joystick Taktický dolet: 10 kilometrů Vytrvalost: 80 minut letu Rychlost: 45 až 95 km/h Obsluha: 2 osoby

19 SKYLARK I-LE Vzhledem k rostoucím požadavkům na operační využití byl pořízen systém SKYLARK I-LE. Jedinečný ve své třídě díky svým technickým parametrům. Byl dodán ve prospěch 601 skss Byl úspěšně použit v misi 601 skss ISAF v roce Neznalost mnoha aspektů při provozu vedla ke zřícení a destrukci letounu.

20 SKYLARK I-LE TTD Provozní teplota - 20 až + 50 C Napájení UAV určený bateriový box Napětí baterií 27 V (jmenovité) Minimální napětí pro vzlet 27,5 V Minimální napětí pro let 25 V Mezní pokles napětí 21 V - vypnutí motoru 19 V UAV provede automatické okamžité přistání Přesnost přistání do 50 m od zadaného bodu Úhel natočení manipulátoru antény +/- 200 od středové osy Dosahy antén 3 km krátká všesměrová 6 km dlouhá všesměrová 10 km směrová UAV Hmotnost 6,3 kg denní konfigurace 6,5 kg noční konfigurace Výdrž v letu až 150 min. Rychlost letu 43 km/hod minimální 68 km/hod střední 56,54 mil za hodinu maximální Klouzavý poměr při zastavení 1:15 Maximální nadmořská výška m Letová výška až m od výšky Povětrnostní podmínky Směr vzletu vždy proti větru Maximální rychlost větru při vzletu 12,8 m/s Srážky - drobný déšť

21 WASP WASP - technicky vychází z UAV RAVEN. WASP je v AČR používání jednotkou leteckých návodčích jako monitorovací a průzkumný prostředek. TTD parametry systému: Rozpětí křídel: 72 cm Délka: 24 cm Operační nadmořská výška: m nad povrchem Nejnižší nadmořská výška: 23 m Rychlost: km/h Nominální dosah: 3-5 km Výdrž: 45 min. Otáčení: cca 360 za 20 sekund Stoupání: 152 m/min.

22 SOJKA III Sojka III je bezpilotní průzkumný letoun (BPL). Celý komplet Sojky tvoří: 3-4 bezpilotní letouny Vozidlo s opr. a skladovací zařízením Vozidlo se startovací rampou Vozidlo- řídicí a vyhodnocovací středisko Malé terénní dohledávací vozidlo s přívěsem Sojka III je určena pro vzdušný průzkum v reálném čase, sběru optických informací, monitorování dělostřelecké palby, rádiový průzkum, rušení nebo jako vzdušný terč (nosič infračervených zářičů) Vzlet Sojky - primárně ze startovací rampy, pomocí raketového startovacího zařízení, Let do rychlosti větru 8 m/s. Poloautomatický let dovoluje operátorovi měnit pomocí smyček autopilota směr a výšku letu. Automatický let po lomené čáře může mít až 8 otočných bodů se zadanou výškou letu a azimutem. Operátor může do programu letu kdykoliv vstoupit a přepnout jej na poloautomatický nebo letoun navrátit do místa startu. Přistání - buď za pomoci padáku do rychlosti 200 m/s a výšky minimálně 100 m Možnost přistání na spodní části trupu- za pomoci operátora

23 SOJKA III Letoun je vyroben ze skelného laminátu a uhlíkových kompozitních materiálů. Je vybaven CCD TV kamerami, radiovým systémem, padákem, palubní avionikou a motorem s nádrží. Taktický dolet: km Rychlost: km/h Operační výška: m Délka: 3,78 m Rozpětí křídel: 4,12 m Vytrvalost letu: 1-3 h Maximální vzletová hmotnost 145 kg Užitečné zatížení: kg

24 Cube-Y6, Optoelektron a Sokol VTÚL a PVO Optoelektron Hmotnost cca 6,5Kg Cube-Y6 Sokol Hmotnost cca 20Kg

25 TCX-G1

26

27 DMRK dálkový monitor radiační kontaminace

28 DMRK před 3D LIDAR instalací

29 DMRK

30 Projekt Vojáka 21. století Řešen ve spolupráci s UO Brno Katedrou vojenského managementu a taktiky Hlavní řešitel VOP-026 Šternberk UO řešitel kompletní softwarové vrstvy pro modulární komplety V21 Na výstavě Future Soldier 2008 obdržel tento projekt stříbrnou cenu za výsledné řešení, technologii a inovace

31 Cíl zavádění integrovaných kompletů vojáka 21. století snížení počtů vojáků při současném nárůstu jejich výkonu a efektivity začlenění vojáka a malé jednotky do struktury digitalizovaného bojiště a architektury C4ISTAR aplikace nových přístupů k vedení bojové činnosti, organizace a vybavení Integrovaný komplet vojáka armády USA Land Warrior

32 Charakteristika systému V21, zejména jeho SW vrstvy Integrace do struktury digitalizovaného bojiště Komplexní přehled o situaci na bojišti Digitalizace taktické administrativy (historie, kontrola doručení) Digitální hlasová komunikace Digitální přenos videa v reálném čase Systém včasného varování, poplachů a signálů Úkolování podřízených velitelem, plán úkolů Přehled velitele o stavu a situaci podřízených Podpora procesu rozhodování - taktická optimalizace přesunu, výpočet viditelnosti a další. Dvě nezávislé datové radiové sítě Automatická retranslace dat Využitelnost pro další ozbrojené nebo záchranné složky

33

34 Jádro systému V21 - MBK Denní optický zaměřovač Zbraňový denní a noční pozorovací a zaměřovací systém systém identifikace vlastní/nepřítel Ochranná přilba s identifikačními senzory náhlavní komunikačn í jednotka přístroj nočního vidění s hlavovým zobrazovacím LCD Osobní zbraň laserový značkovač Přijímací jednotka GPS/PPS osobní UKV / VKV stanice tlumok, vak na vodu, potraviny, vystrojovací a nosné prostředky podvěsný granátomet nebo brokovnice balistická vesta s nosným systémem ovládací a polohovací jednotka ochranné brýle, nákoleníky, rukavice, chrániče sluchu a další ochranné pomůcky datový terminál s modemem a GPS/PPS řídící jednotka systému osobní dozimetr, ochranná maska a ostatní prostředky PCHOJ bateriový blok s dobíjecími články další volitelné a doplňkové prostředky pro jednotlivé moduly kompletu, družstvo, četu nebo rotu vozidlová a síťová dobíjecí stanice Zaměřovací a pozorovací přístroj čety, pz družstva (skupiny) zodolněná klávesnice ruční zobrazovací LCD rádiová stanice UKV / VKV se zesilovačem

35 Základní jádro MBK V21 Automatická puška CZ 805

36 Komunikace Problémy spolehlivého spojení na velké vzdálenosti v reálném čase Problémy u vysokých frekvencí v taktických podmínkách Implementace komerčních technologií není vždy ideální řešení Optimální pásmo MHz pro vysokorychlostní přenosy v taktických podmínkách Velký potenciál retranslace Vývoj nového vysokorychlostního rádiového modemu (RACOM nabízí - 0.5Mbit v kanálu širokém 200KHz, -stále nevyhovující)

37

38

39

40

41 Zkoušky V21

42 Experimentál ní robot pro autonomní navigaci Simulace Reálný pokus

43 LAFETA

44 Lafeta

45 Lafeta-nový koncept

46 Elektro-opticky puškový granát Komponenta systémů V21 naváděný Možnosti zásahu cíle bez nutnosti jeho přímé viditelnosti v okamžiku odpálení střely Využitelnost jako optické sondy Duální systém navedení s plochou dráhou letu, nebo po balistické křivce

47 Graf průběhu měření deseti cyklů zážehu pulzní mechaniky Graf průběhu měření jednoho cyklu zážehu pulzní mechaniky

48 Výstupy řešení algoritmů hledání optimální trasy

49 vývoj software pro Operačně - taktické úlohy optimalizace manévru

50 vývoj software pro řešení Operačně-taktických úloh rozložení váhového grafu pragmatičnosti manévru

51 Optimalizace prostoru pro zaujetí léčky

52 Vývoj sw pro 3D vizualizaci

53 vývoj sw pro taktickou 3D vizualizaci bojiště

54 VBS-2 SIMULATOR

55 plně interaktivní taktický virtuální simulátor, řadí se do kategorie tzv. Serious Games (doslova vážných her ), zaměřen na přípravu všech příslušníků pěších, výsadkových, mechanizovaných a tankových jednotek a jednotek námořní pěchoty od střelce až po velitele roty (praporu) pro plnění úkolů v soudobých operacích (cca 100 rolí), umožňuje velmi realisticky simulovat všechny druhy boje, přesuny, jiné taktické činností včetně činností realizovaných při plnění operačních úkolů v operacích NATO na podporu míru resp. mírových operací v souladu s kapitolou VI. a VII. Charty OSN, specifikou simulátoru je orientace na co nejreálnější simulací operačního prostředí soudobých operací s prvky asymetrického boje probíhajících v Iráku a v Afghánistánu, otevřená architektura umožňuje přidávat další obsah různého druhu (prostředí, vozidla a jednotky, zbraně, chování entit, skriptované funkce) a modularizaci podle charakteru výcviku (modul CFF, modul CAS),

56 Základní moduly simulátoru VBS2

57 As Samawah Green Zone

58 Obyvatelstvo, pracující a bojovníci v Afghánistánu a Iráku

59 IED

60 Možnosti propojení VBS2 Prostřednictvím rozhraní HLA (High Level Architecture) nebo DIS (Distributed Interactive Simulation) Nemůže nahradit reálné podmínky/cvičení

61 Spolupráce s obranným průmyslem

62 Vývoj, testování, servis a výroba

63 Joint Center for Robotics Focus Areas Spolupráce s US ARMY - TARDEC 360 Situational Awarenes Autonomous Behaviors Vertical IPM Safe Operations Education Outreach Human Robot Interface

64 General Dynamics a autonomní provedení mise v oblasti UGV

65 Nejpoužívanější/nejznámější roboti v současných vojenských operacích (Poznámka : Armáda USA v Afghánistánu má nasazeno více než robotů) Dragon Runner/ThrowBot PackBot TALON UAV RAVEN UAV Skylark UAV Shadow UAV Predator

66 Dragon Runner Vojenský minirobot pro městský boj a průzkum. Čtyřkolý robot. Délka 38cm. Šířka 25cm. Výška 12,5. Vyznačuje se vysokou odolností, snese dopady na tvrdé plochy rychlostí více jak 70km/h. Určen pro nebezpečné oblasti nedostupné člověku.

67 PackBot Hmotnost cca 20kg Lehce přenosný Řízený zodolněnou elektronikou (x86 kompatibilní - Pentium) Implicitně - GPS, digitální kompas a teplotní senzory. Odolá pádu z cca 2m na beton Hlavní použití průzkum, manipulace s výbušninami a nebezpečným materiálem.

68

69

70

71

72

73

74

75

76 Vývojové koncepty Crusher MULE SMSS BigDog

77 MULE Multifunction Utility/Logistics and Equipment Hmotnost 907 Kg Předpokládaná cena US $300,000 UGV družstva

78 CRUSHER Hmotnost 6,5 tuny Užitečný náklad 4 tuny Hybridní pohon Max rychlost 26mph

79 Squad Mission Support System (SMSS) Využívá komerční platformu 6x6 ATV (turbo-diesel) Užitečný náklad 450 kg Určeno pro logistické a podpůrné úkoly V současnosti absolvovala platforma úspěšné testování v Afganistanu Hmotnost 1723kg Dojezd 205km Délka 3,68m Šířka 1,8m Výška 2,15m

80 BigDog délka 0.91 m, výška 0.76 m, hmotnost 110 kg, rychlost 6.4 km/h, nosnost 150 kg, stoupání 35 stupňů

81 Závěrem Výzkum a vývoj v dané oblasti je možné realizovat v ČR pouze v kontextu širší spolupráce a zapojení více institucí (VŠ a průmysl) V případě AČR se UAV systémy pomalu etablují, nicméně v případě UGV se jedná o relativně nadčasovou záležitost Budoucnost pravděpodobně spočívá v kooperativní robotice a integraci se systémy V21 a vyššími systémy ASVŘ Postupný zájem i z komerční sféry