Стр. 35 - СПЕЦИАЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ ДЛЯ СИЛОВЫХ СТРУКТУР

СБОРНИК ДОКЛАДОВ

35

Основные направления развития экстремальной робототехники

на современном этапе

В случае возникновения техногенных аварий и пожаров, сопряженных с поражением боль-

ших площадей в зонах повышенного риска, обусловленных наличием радиации, химической и

биологической зараженности местности, взрывоопасностью, для подавления пожара, проведе-

ния пожарно-спасательных и аварийно-восстановительных работ необходимо максимально со-

кратить непосредственное нахождение людей в опасных зонах, исключив при этом возможность

их поражения. Для выполнения этих работ наиболее эффективно применять технологии прове-

дения аварийно-спасательных работ с использованием робототехнических комплексов различно-

го назначения. Соответствующий раздел робототехники получил наименование «экстремальная

робототехника в чрезвычайных ситуациях». Область применения экстремальной робототехники в

интересах МЧС России охватывает всю среду обитания человека – на земле, на воде и в воздухе.

Исходя из того, что основное назначение робототехники – выполнение различного рода

работ в экстремальных внешних условиях, опасных и вредных для человека или вообще ис-

ключающих полностью его присутствие, следует, что робототехнические комплексы для чрез-

вычайных ситуаций должны выполнять следующие технологические операции:

- инспекция и обследование аварийных зон с целью визуального контроля, радиационно-хи-

мического контроля, определения местоположения объектов и состояния технологического обо-

рудования в зоне аварии, и выявления мест и характера повреждений аварийного оборудования;

- погрузочно-разгрузочные и транспортные работы с целью доставки технических средств

и материалов в зону работы, проведения инженерных работ по расчистке завалов и разборке

аварийных конструкций, сбора и транспортировки опасных объектов в район их утилизации;

- манипуляционные технологические работы по монтажу и демонтажу оборудования, на-

несению и удалению покрытий, бандажированию течей на трубопроводах и технологических

аппаратах, перемещению радиоактивных и взрывоопасных материалов, установке опор и домкратов, сварке и резке металлоконструк-

ций, сверлению, бурению, резке строительных конструкций, открыванию дверей и люков;

- работы по дезактивации местности, строений и оборудования, сбору и удалению рассыпанных высокотоксичных материалов, от-

качке проливов высокотоксичных веществ;

- пожаротушение, включающее разведку очага пожара, его локализацию и подавление;

- поиск людей в зоне ЧС и их последующая эвакуация.

Созданная в настоящее время оперативная группировка роботизированных наземных пожарно-спасательных средств, обладая до-

статочно высокой мобильностью и оснащенная высокопроизводительным пожарным и инженерным оборудованием, в период 2010-

2011 годов продемонстрировала высокую эффективность при ликвидации пожаров на объектах в условиях повышенной опасности

радиационного и осколочно-фугасного поражения. Однако в процессе проведения операций были выявлены существенные недостатки в

организации проведения и управления работами, выполняемыми робототехническими комплексами на больших площадях и пересечен-

ной местности. Существенные трудности для операторов при управлении роботом вне зоны прямой видимости представляют ситуации

серьезного ухудшения качества или полной потери видеосигнала, принимаемого с расположенных на роботе телекамер, а также ситуа-

ция частичной или полной потери управления и прекращение получения телеметрической информации вследствие прерывания канала

связи. Это обусловлено, в первую очередь, физическими ограничениями на беспроводную передачу сигналов управления и телевидения

с применением передатчиков, усилителей и антенн, работающих в разрешенном диапазоне частот. Причинами этих помех (ограничений)

могут являться как естественные преграды, например железобетонные конструкции, складки местности, растительность, так и искус-

ственные, например сильные индустриальные радиопомехи или работа других приемо-передающих устройств, что характерно при ис-

пользовании нескольких роботов и реализации их группового управления. Опыт эксплуатации робототехнических комплексов позволил

сформулировать требования по частичной или полной автономности ряда основных операций, таких как:

- мониторинг рабочей среды, выявление и анализ опасных факторов, и выявление опасных зон для движения;

- автоматический возврат робота в зону уверенного радиообмена или в точку старта в случае потери связи;

- комплексная защита узлов робота от повреждений при работе в недетерминированной обстановке.

Для решения этих задач, в части автономности движения, необходимо иметь подсистемы технического зрения, навигации, форми-

рования модели внешней среды, планирования и отработки автономного целенаправленного движения. С точки зрения аппаратного

расширения в системах управления должны быть предусмотрены элементы коммутации для внедрения таких составляющих, как си-

стемы сбора информации на основе датчиков, системы технического зрения на основе телекамер и тепловизоров, а также серийно вы-

пускаемых измерительных приборов и устройств, предназначенных для сбора информации об опасных факторах внешней среды (таких,

как химическое и радиоактивное загрязнение). Блоки управления изначально построены по модульному принципу и обладают хорошей

взаимозаменяемостью, поэтому расширение их функциональных возможностей управления не приведет к переделке всей системы.

С точки зрения программного расширения возможностей работы, удобным является применение в системе отлаженных протоколов

обмена информацией, как на борту робота, так и между роботом и пультом управления.

Примером автономного управления мобильным роботом (МР) - в экстремальной ситуации потери связи по каналу управления - яв-

ляется разработанная в настоящее время система автоматического возврата в исходную позицию. В основу её работы положены резуль-

таты работы подсистем технического зрения, формирования модели внешней среды, навигации и планирования траектории в режиме

автономного целенаправленного движения в различных условиях промышленно-городской обстановки.

Предлагаемое техническое решение позволит решить задачу трехмерной визуализации МР в окружающей обстановке с наложением

опасных факторов аварийной ситуации и задачу автономных движений по скорректированным при необходимости траекториям.

Важной задачей при проведении пожаротушения или аварийно-спасательных работ является предоставление оператору возмож-

ности принятия комплексных тактических решений, например, перемещение робота из одной рабочей зоны в другую, или выполнение

оперативно формируемых циклических процессов, таких как постепенное разгребание завалов или поэтапное тушение местности.

Наряду с развитием уровня автономности мобильных роботов, важным звеном, повышающим эффективность управления робота-

ми, является развитие систем связи. Решение этой задачи в настоящее время осуществляется путем разработки защищенной командно-

штабной машины для управления группировкой мобильных роботов путем использования мультиканальных средств связи, базирую-

щихся на различных принципах передачи в зависимости от реальных условий среды проведения операций.

Для проведения разведки и организации канала связи с помощью мобильного ретранслятора на большом удалении будет использо-

ван беспилотный летательный аппарат мультикоптерного типа.

Цариченко Сергей Георгиевич,

Заместитель начальника института

ФГБУ ВНИИПО МЧС России,

начальник научно-

исследовательского центра

«Робототехника», доктор

технических наук, полковник

внутренней службы