História [ editar ]
Um carro de trabalho controle remoto foi publicado na edição de outubro 1921 da RCA 's Mundial Wireless Wide revista. O carro não era controlado e controlado sem fio via rádio; Pensou-se que a tecnologia poderia algum dia ser adaptada aos tanques. [1] Na década de 1930, a URSS desenvolveu Teletanks , um tanque armado com metralhadora controlado remotamente por rádio de outro tanque. Estes foram usados na Guerra de Inverno (1939-1940) contra a Finlândia e no início da Frente Oriental depois da invasão da URSS pela Alemanha em 1941. Durante a Segunda Guerra Mundial, os britânicos desenvolveram uma versão de controle de rádio de sua Matilda II.tanque de infantaria em 1941. Conhecido como "Príncipe Negro", teria sido usado para atrair o fogo de canhões antitanque ocultos, ou para missões de demolição. Devido aos custos de conversão do sistema de transmissão do tanque para caixas de engrenagens tipo Wilson , um pedido de 60 tanques foi cancelado. [2]
A partir de 1942, os alemães usaram a mina de Golias para o trabalho remoto de demolição. O Golias era um pequeno veículo de esteira que transportava 60 kg de carga explosiva dirigida por um cabo de controle. Sua inspiração foi um veículo francês miniatura encontrado após a França ter sido derrotada em 1940. A combinação de custo, baixa velocidade, dependência de um cabo para controle e pouca proteção contra armas significava que não era considerado um sucesso.
O primeiro grande esforço de desenvolvimento de robôs móveis chamado Shakey foi criado durante a década de 1960 como um estudo de pesquisa para a Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa (DARPA). Shakey era uma plataforma de rodas que tinha uma câmera de TV, sensores e um computador para ajudar a guiar suas tarefas de navegação de pegar blocos de madeira e colocá-los em certas áreas com base em comandos. A DARPA desenvolveu subseqüentemente uma série de robôs terrestres autônomos e semi-autônomos, freqüentemente em conjunto com o Exército dos EUA. Como parte da Iniciativa de Computação Estratégica , a DARPA demonstrou o Veículo Terrestre Autônomo, o primeiro UGV que podia navegar completamente de forma autônoma dentro e fora das estradas a velocidades úteis [3] .
Design [ editar ]
Com base em sua aplicação, os veículos terrestres não tripulados geralmente incluem os seguintes componentes: plataforma, sensores, sistemas de controle, interface de orientação, links de comunicação e recursos de integração de sistemas. [4]
Plataforma [ editar ]
A plataforma pode ser baseada em um projeto de veículo todo-o-terreno e inclui o aparato locomotivo, sensores e fonte de energia. Faixas, rodas e pernas são as formas comuns de locomoção. Além disso, a plataforma pode incluir um corpo articulado e alguns são feitos para se juntar a outras unidades. [4] [5]
Sensores [ editar ]
Um objetivo principal dos sensores UGV é a navegação, outro é a detecção do ambiente. Os sensores podem incluir bússolas, odômetros, inclinômetros, giroscópios, câmeras para triangulação, localizadores de alcance de laser e ultrassom e tecnologia de infravermelho. [4] [6]
Sistemas de controle [ editar ]
Os veículos terrestres não tripulados são geralmente considerados de operação remota e autônoma, embora o controle de supervisão também seja usado para se referir a situações em que há uma combinação de tomada de decisão de sistemas UGV internos e o operador humano remoto. [7]
Operação remota [ edit ]
Um UGV operado remotamente é um veículo que é controlado por um operador humano por meio da interface. Todas as ações são determinadas pelo operador com base na observação visual direta ou no uso remoto de sensores, como câmeras de vídeo digitais. Um exemplo básico dos princípios da operação remota seria um carro de brinquedo de controle remoto.
Alguns exemplos de tecnologia UGV operada remotamente são:
- Snatch não tripulado Land Rover . [8]
- UGV Teleoperado de Robótica Frontline (TUGV) [9]
- Veículo Terrestre Não Tripulado Gladiador Tático (usado pelo Corpo de Fuzileiros Navais dos Estados Unidos )
- iRobot PackBot
- Veículo terrestre não tripulado Miloš utilizado pelas forças armadas sérvias
- Foster-Miller TALON
- Remotec ANDROS F6A
- Soluções Autônomas [10]
- Assembléia de Implantação de Força Leve Integrada Tática Mesa Associates ( MATILDA )
- Robô de Assistência a Extração Vecna Robotics Battlefield (BEAR)
- Veículos terrestres autônomos não-tripulados G-NIUS ( joint venture entre Israel Aerospace Industries / Elbit Systems ) Guardium
- Robowatch ASENDRO
- Ripsaw MS1
- DRDO Daksh
- Víbora
- DOK-ING desminagem, combate a incêndio e mineração subterrânea UGV
- MacroUSA Armadillo V2 Micro UGV (MUGV) e Scorpion SUGV
- Nova 5
- Krymsk APC [11]
Autônomo [ editar ]
Um UGV autônomo é essencialmente um robô autônomo que opera sem a necessidade de um controlador humano com base em tecnologias de inteligência artificial . O veículo usa seus sensores para desenvolver uma compreensão limitada do ambiente, que é então usado por algoritmos de controle para determinar a próxima ação a ser tomada no contexto de uma meta de missão fornecida pelo ser humano. Isso elimina totalmente a necessidade de qualquer ser humano cuidar das tarefas domésticas que a UGV está realizando.
Um robô totalmente autônomo pode ter a capacidade de:
- Colete informações sobre o ambiente, como a construção de mapas de interiores de edifícios.
- Detectar objetos de interesse, como pessoas e veículos.
- Viaje entre waypoints sem assistência de navegação humana.
- Trabalhe por longos períodos sem intervenção humana.
- Evite situações que sejam prejudiciais às pessoas, à propriedade ou a si próprio, a menos que façam parte de suas especificações de design
- Desarme ou remova explosivos.
- Repare-se sem assistência externa.
Um robô também pode aprender autonomamente. A aprendizagem autônoma inclui a capacidade de:
- Aprenda ou ganhe novos recursos sem assistência externa.
- Ajuste estratégias com base nos arredores.
- Adapte-se ao ambiente sem ajuda externa.
- Desenvolva um senso de ética em relação aos objetivos da missão.
Robôs autônomos ainda exigem manutenção regular, como em todas as máquinas.
Um dos aspectos mais cruciais a considerar ao desenvolver máquinas autónomas armadas é a distinção entre combatentes e civis. Se feito incorretamente, a implantação do robô pode ser prejudicial. Isto é particularmente verdadeiro na era moderna, quando combatentes intencionalmente se disfarçam como civis para evitar a detecção. Mesmo que um robô tenha 99% de precisão, o número de vidas civis perdidas ainda pode ser catastrófico. Devido a isso, é improvável que qualquer máquina totalmente autônoma seja enviada para a batalha armada, pelo menos até que uma solução satisfatória possa ser desenvolvida.
Alguns exemplos de tecnologia UGV autônoma são:
- Veículos desenvolvidos para o DARPA Grand Challenge
- Carro autônomo
- Utilidade multifuncional / veículo de logística e equipamento
- Britador desenvolvido pela CMU para DARPA
Interface de orientação [ editar ]
Dependendo do tipo de sistema de controle, a interface entre a máquina e o operador humano pode incluir joystick, programas de computador ou comando de voz. [4]
Links de comunicação [ editar ]
A comunicação entre o UGV e a estação de controle pode ser feita via controle de rádio ou fibra ótica. Também pode incluir comunicação com outras máquinas e robôs envolvidos na operação. [4]
Integração de sistemas [ edit ]
A arquitetura de sistemas integra a interação entre hardware e software e determina o sucesso e a autonomia da UGV. [4] [12]
Usos [ edit ]
Há uma grande variedade de UGVs em uso atualmente. Predominantemente, esses veículos são usados para substituir seres humanos em situações perigosas, como o manuseio de explosivos e em veículos que desativam bombas , onde é necessária força adicional ou tamanho menor, ou onde humanos não podem ir facilmente. Aplicações militares incluem vigilância, reconhecimento e aquisição de alvos. [7] Eles também são usados em indústrias como agricultura, mineração e construção. [13] Os UGVs são altamente eficazes em operações navais e têm grande importância na ajuda do combate do Corpo de Fuzileiros Navais; Eles também podem aproveitar as operações de logística para a terra e à tona. [14]
Os UGVs também estão sendo desenvolvidos para operações de manutenção da paz , vigilância de solos, operações de gatekeeper / checkpoint, presença de ruas urbanas e para aumentar os ataques policiais e militares em ambientes urbanos. Os UGVs podem "pegar fogo primeiro" dos insurgentes - reduzindo as baixas militar e policial. [15] Além disso, os UGVs agora estão sendo usados em missões de resgate e recuperação e foram usados pela primeira vez para encontrar sobreviventes após o 11 de setembro no Ground Zero. [16]
Aplicações Espaciais [ editar ]
NASA 's Mars Exploration Rover projeto inclui dois UGVs, Spirit e Opportunity, que ainda estão realizando além dos parâmetros do projeto original. Isso é atribuído a sistemas redundantes, manuseio cuidadoso e tomada de decisões de interface de longo prazo. [4] O Opportunity (rover) e seu veículo gêmeo, Spirit (rover) , de seis rodas, movidos a energia solar, foram lançados em julho de 2003 e pousaram em lados opostos de Marte em janeiro de 2004. O Spirit rover operou nominalmente até ficar preso em areia profunda em abril de 2009, durando mais de 20 vezes mais do que o esperado. [17] Oportunidade, por comparação, está operacional há mais de 12 anos além da expectativa de vida de três meses. Curiosidade (rover) aterrissou em Marte em setembro de 2011, e sua missão original de dois anos já foi estendida indefinidamente.
Aplicações civis e comerciais [ edit ]
Diversas aplicações civis de UGVs estão sendo implementadas em processos automáticos em ambientes de produção e produção. [18] Eles também foram desenvolvidos como guias turísticos autônomos para o Museu Carnegie de História Natural e a Exposição Nacional de Exposições da Suíça. [4]
Agricultura [ edit ]
UGVs são um tipo de robô agrícola . Os tratores de colheita não tripulados podem ser operados 24 horas por dia, possibilitando o manuseio de janelas curtas para a colheita. Os UGVs também são usados para pulverização e desbaste. [19] Eles também podem ser usados para monitorar a saúde das colheitas e do gado. [20]
Fabricação [ edit ]
No ambiente de fabricação, os UGVs são usados para transportar materiais. [21] Eles são frequentemente automatizados e chamados de AGVs. As empresas aeroespaciais usam esses veículos para posicionamento preciso e transporte de peças pesadas e volumosas entre as fábricas, que consomem menos tempo do que o uso de grandes guindastes e podem impedir que as pessoas se envolvam em áreas perigosas. [22]
Mineração [ edit ]
UGVs podem ser usados para atravessar e mapear túneis de minas. [23] Combinando sensores de radar, laser e visuais, os UGVs estão em desenvolvimento para mapear superfícies de rochas 3D em minas a céu aberto. [24]
Cadeia de suprimentos [ editar ]
No sistema de gerenciamento de armazém, os UGVs têm múltiplos usos, desde a transferência de mercadorias com empilhadeiras e transportadores autônomos até o estoque de escaneamento e inventário. [25] [26]
Resposta de emergência [ editar ]
Os UGVs são usados em muitas situações de emergência, incluindo busca e resgate urbano , combate a incêndio e resposta nuclear. [16] Após o acidente da Usina Nuclear de Fukushima Daiichi em 2011 , os UGVs foram usados no Japão para mapeamento e avaliação estrutural em áreas com muita radiação para garantir a presença humana. [27]
Aplicações militares [ editar ]
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O uso de UGV pelos militares salvou muitas vidas. As aplicações incluem o descarte de explosivos (EOD), como minas terrestres, o carregamento de itens pesados e a reparação das condições do solo sob fogo inimigo. [7] O número de robôs utilizados no Iraque aumentou de 150 em 2004 para 5000 em 2005 e eles desarmaram mais de 1000 bombas no Iraque no final de 2005 (Carafano & Gudgel, 2007). Em 2013, o Exército dos EUA adquiriu 7.000 dessas máquinas e 750 foram destruídas. [28] Os militares estão usando a tecnologia UGV para desenvolver robôs equipados com metralhadoras e lançadores de granadas que podem substituir os soldados. [29] [30]
Exemplos [ editar ]
SARGE [ editar ]
O SARGE é baseado em um veículo todo terreno com tração nas 4 rodas; o quadro da Yamaha Breeze . Atualmente, o objetivo é fornecer a cada batalhão de infantaria até oito unidades SARGE (Singer, 2009b). O robô SARGE é usado principalmente para vigilância remota; enviado à frente da infantaria para investigar possíveis emboscadas.
Transporte Tático Multitarefa [ editar ]
Construído pela General Dynamics Land Systems , o Mult-Utility Tactical Transport ("MUTT") vem em variantes de 4, 6 e 8 rodas. Atualmente está sendo testado pelos militares dos EUA. [31]
X-2 [ editar ]
O X-2 é um UGV de rastreio de tamanho médio criado pela Digital Concepts Engineering. Ele é baseado em um sistema robótico autônomo anterior projetado para uso em EOD, busca e salvamento (SAR), patrulha de perímetro, relé de comunicação, detecção e limpeza de minas e como plataforma de armas leves. Mede 1,31 m de comprimento, pesa 300 kg e pode atingir velocidades de 5 km / h. Ele também irá percorrer encostas íngremes até 45 'e atravessar lama profunda. O veículo é controlado usando o sistema Marionette, que também é usado em robôs EOD Wheelbarrow . [32] [33]
O guerreiro [ editar ]
Um novo modelo do PackBot também foi produzido, conhecido como o Guerreiro. É mais de cinco vezes o tamanho de um PackBot , pode viajar a velocidades de até 15 mph e é a primeira variação de um PackBot capaz de transportar uma arma (Singer, 2009a). Como o Packbot, eles desempenham um papel fundamental na verificação de explosivos. Eles são capazes de transportar 68 kg e viajar a 8 km / h. O Warrior custa cerca de 400.000 e mais de 5000 unidades já foram entregues em todo o mundo.
TerraMax [ edit ]
O pacote TerraMax UVG foi projetado para ser integrado a qualquer veículo de rodas tático e está totalmente incorporado nos freios, direção, motor e transmissão. Veículos equipados mantêm a capacidade de serem operados por motorista. Os veículos fabricados pela Oshkosh Defense e equipados com o pacote competiram nos Grandes Desafios DARPA de 2004 e 2005, e no Desafio Urbano DARPA de 2007. O Laboratório de Combate do Corpo de Fuzileiros Navais selecionou MTVRs equipados com TerraMax para o projeto Cargo UGV iniciado em 2010, culminando em uma demonstração de conceito de tecnologia para o Escritório de Pesquisa Naval em 2015. Os usos demonstrados para os veículos atualizados incluem a liberação de rota não tripulada (com um rolo de mina) e a redução do pessoal necessário para os comboios de transporte.
O Talon [ editar ]
O Talon é usado principalmente para o descarte de bombas e foi incorporado com a capacidade de ser à prova d'água a 100 pés, para que ele também possa procurar explosivos nos mares. O Talon foi usado pela primeira vez em 2000 e mais de 3.000 unidades foram distribuídas em todo o mundo. Em 2004, o Talon foi usado em mais de 20.000 missões separadas. Essas missões, em grande parte compostas de situações, foram consideradas muito perigosas para os seres humanos (Carafano & Gudgel, 2007). Estes podem incluir a entrada de cavernas armadilhadas, procurando por IEDsou simplesmente explorando uma zona de combate vermelha. O Talon é um dos mais rápidos veículos terrestres não tripulados no mercado, mantendo o ritmo de um soldado correndo. Pode operar por 7 dias fora de uma carga, e é até capaz de subir escadas. Este robô foi usado no Ground Zero durante a missão de recuperação. Como seus pares, o Talon foi projetado para ser incrivelmente durável. Segundo relatos, uma unidade caiu de uma ponte em um rio e os soldados simplesmente ligaram a unidade de controle e a expulsaram do rio.
Espada Robô [ editar ]
Logo após o lançamento do Warrior, o robô SWORDS foi projetado e implantado. É um robô Talon com um sistema de armas conectado. SWORDS é capaz de montar qualquer arma que pesa menos de 300 libras. [34] Em questão de segundos, o usuário pode colocar armas como um lançador de granadas, lançador de foguetes ou metralhadora de 12,7 mm. Além disso, os SWORDS podem usar suas armas com extrema precisão, atingindo o alvo de um alvo 70/70 vezes. [35] Estes robôs são capazes de suportar muitos danos, incluindo múltiplas balas de 0,50 polegadas, ou uma queda de um helicóptero em concreto. [36] Além disso, o robô SWORDS é capaz de percorrer praticamente qualquer terreno, inclusive submerso. [34]Em 2004, apenas quatro unidades SWORDS existiam, embora 18 tenham sido solicitadas para serviços no exterior. Foi nomeado como uma das invenções mais surpreendentes do mundo pela revista Time em 2004. O Exército dos EUA enviou três para o Iraque em 2007, mas depois cancelou o apoio ao projeto.
Tecnologia de Aprimoramento de Mobilidade de Pequena Unidade (SUMET) [ edit ]
O sistema SUMET é um pacote de percepção, localização e autonomia eletro-ótica independente de hardware e plataforma, desenvolvido para converter um veículo tradicional em um UGV. Realiza diversas manobras logísticas autônomas em ambientes fora de estrada severos e austeros, sem depender de um operador humano ou de um GPS. O sistema SUMET foi implementado em diversas plataformas táticas e comerciais e é aberto, modular, escalável e extensível.
Máquina autônoma de construção de pequena escala (ASSCM) [ edit ]
O ASSCM é um veículo terrestre civil não tripulado desenvolvido na Universidade Yuzuncu Yil por um projeto científico concedido pela TUBITAK (projeto código 110M396). [37] [ carece de fontes? ] O veículo é uma máquina de construção de pequena escala de baixo custo que pode classificar o solo macio. A máquina é capaz de classificar autonomamente a Terra dentro de um polígono, uma vez que a borda do polígono é definida. A máquina determina sua posição por CP-DGPS e direção por medições de posição consecutivas. Atualmente, a máquina pode classificar autonomamente polígonos simples. O algoritmo de graduação autônoma e o sistema de controle da máquina são desenvolvidos.
Taifun-M [ editar ]
Em abril de 2014, o Exército russo revelou a Taifun-M UGV como uma sentinela remota para proteger os mísseis de alto risco RS-24 Yars e RT-2PM2 Topol-M . O Taifun-M possui mira a laser e um canhão para realizar missões de reconhecimento e patrulha, detectar e destruir alvos estacionários ou móveis, e fornecer suporte de fogo para o pessoal de segurança em instalações vigiadas. Eles são atualmente operados remotamente, mas os planos futuros incluem um sistema de inteligência artificial autônomo. [38] [39]
Uran-9 [ editar ]
Em 2015, a Rostec revelou o veículo terrestre de combate Urano-9 não tripulado. [40] De acordo com um comunicado da Rosoboronexport, o sistema será projetado para fornecer unidades combinadas de combate, reconhecimento e contra-terrorismo com reconhecimento remoto e apoio de fogo. [41] O armamento inclui uma metralhadora de 7,62 mm e quatro mísseis anti-tanque 9M120 Ataka.
Transporte [ editar ]
Veículos que transportam, mas não são operados por um ser humano, não são veículos terrestres tecnicamente não tripulados, no entanto, a tecnologia para desenvolvimento é similar. [7]
Moto sem cavaleiro [ editar ]
A bicicleta elétrica coModule é totalmente controlável via smartphone, com usuários capazes de acelerar, girar e frear a moto, inclinando seu dispositivo. A bicicleta também pode dirigir de forma totalmente autônoma em um ambiente fechado. [42]
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