science >> Wetenschap >  >> anders

Hoe militaire robots werken

De Mega Hurtz is een tactische robot van militaire kwaliteit met een gepantserde luifel en een niet-dodelijk Paintball-geweer dat op een torentje is gemonteerd. Chris Rogers / Getty Images

Iedereen weet dat soldaat zijn een gevaarlijke baan is, maar sommige taken die soldaten moeten doen, zijn gevaarlijker dan andere. Wandelend door mijnenvelden, het onbruikbaar maken van niet-ontplofte bommen of het opruimen van vijandige gebouwen, bijvoorbeeld, zijn enkele van de gevaarlijkste taken die een persoon moet uitvoeren in de lijn van zijn taak.

Wat als we robots zouden kunnen sturen om dit werk te doen in plaats van mensen? Vervolgens, als er iets mis is gegaan, we zouden alleen het geld verliezen dat het kostte om de robot te bouwen in plaats van een mensenleven te verliezen. En we kunnen altijd meer robots bouwen.

Het Amerikaanse leger ontwikkelt al jaren robotsystemen voor allerlei soorten banen, en sommigen van hen staan ​​zelfs in de frontlinie in Irak. In dit artikel, we zullen enkele van de nieuwste robotsoldaten van het leger ontmoeten, ontdek wat voor soort banen ze kunnen doen en krijg een glimp van wat de toekomst in petto heeft voor militaire robots.

Als je geïnteresseerd bent in wat achtergrondinformatie over robots in het algemeen voordat je leert over legerspecifieke robots, bekijk hoe robots werken.

Nutsvoorzieningen, laten we beginnen.

Inhoud
  1. Basistraining
  2. Kleine Bots:TALON
  3. Kleine bots:Packbot
  4. Kleine bots:MATILDA
  5. Grote bots:ACER
  6. Grote bots:KUNST, RAAS en ARV
  7. Vliegende bots:Global Hawk en Pointer
  8. Vliegende Bots:Roofdier

Basistraining

Deze versie van de ACER-robot ruimt antipersoonsmijnen op. Foto met dank aan Mesa Robotics

Het leger gebruikt niet het soort humanoïde aanvalsrobots die we gewend zijn van films als 'The Terminator'. Of een robot op een mens lijkt of niet, maakt in de huidige militaire toepassingen niet veel uit. Robots zijn er in vele soorten en maten, en hoewel er niet echt een enkele definitie van een robot is, een algemene definitie is deze:een machine die wordt bestuurd, geheel of gedeeltelijk, door een boordcomputer. Robots hebben ook sensoren waarmee ze informatie uit hun omgeving kunnen halen, een vorm van voortbeweging en een krachtbron.

Als militaire robots niet de vorm hebben van mensen, in welke vormen komen ze? Het hangt af van het soort taken waarvoor de robot is gebouwd. Robots die over moeilijk terrein moeten rijden, gebruiken tanktreden. Vliegende robots lijken veel op kleine vliegtuigen. Sommige robots zijn zo groot als vrachtwagens, en ze lijken veel op vrachtwagens of bulldozers. Ander, kleinere robots hebben een zeer laag profiel om grote wendbaarheid mogelijk te maken.

De militaire robots van vandaag doen niet veel alleen. Hun computerbrein is niet erg geavanceerd op het gebied van kunstmatige intelligentie (AI). AI is een vorm van computerprogramma waarmee de robot informatie kan verwerken en zelf beslissingen kan nemen. In plaats van onafhankelijke AI, de meeste militaire robots zijn: afstandbestuurbaar door menselijke operators. Het leger gebruikt de term 'robot' meestal niet - het noemt ze onbemande grondvoertuigen (UGV's) of Onbemande luchtvoertuigen (UAV's).

De MATILDA-robot van 61 pond (28 kg) kan tot 215 kg trekken. Foto met dank aan Mesa Robotics

Een ander belangrijk ding om te onthouden over militaire robots:robots die zijn ontworpen om soldaten op het slagveld te helpen, moeten door die soldaten naar het slagveld worden gedragen. Om die reden, robotbouwers proberen "door de mens draagbare" ontwerpen te ontwerpen. EEN draagbare robot kan worden gedragen door een enkele soldaat, meestal in een speciale rugzak.

Volgende, we zullen ontdekken waarom kleiner soms beter is als het gaat om militaire robots.

Kleine Bots:TALON

TALON-configuraties Foto met dank aan Foster-Miller

De meest voorkomende robots die momenteel door het leger worden gebruikt, zijn klein, platte robots gemonteerd op miniatuur tanktreden. Deze robots zijn taai, kan bijna elk terrein aan en heeft meestal een verscheidenheid aan ingebouwde sensoren, inclusief audio- en videobewaking en chemische detectie. Deze robots zijn veelzijdig, met verschillende sensor- of wapenpakketten beschikbaar die op het hoofdchassis worden gemonteerd. Vrijwel allemaal zijn ze draagbaar.

KLAUW

De TALON is een draagbare robot die op kleine treden werkt. Hij weegt minder dan 100 lbs (45 kg) in zijn basisconfiguratie. TALON is ontworpen om zeer duurzaam te zijn - een van de robots viel naar verluidt van een brug en in een rivier in Irak. Enige tijd later, de soldaten zetten de controle-eenheid van de TALON op en dreven hem gewoon uit de rivier [ref]. Dat brengt een ander belangrijk kenmerk van de TALON naar voren - het is amfibisch .

TALON wordt bediend met een joystickbediening, heeft zeven snelheidsinstellingen (topsnelheid is 1,8 meter per seconde) en kan zijn treden gebruiken om trappen te beklimmen, manoeuvreren door puin en zelfs sneeuw pakken.

Veelzijdigheid is ook in de TALON ontworpen, met meerdere mogelijke configuraties beschikbaar die de robot aanpassen aan de situatie. De basis TALON omvat audio- en video-luisterapparatuur en een mechanische arm. Een lichtgewicht (60 lb/27 kg) versie laat de arm weg. TALON's werden gebruikt voor zoek- en reddingsacties in WTC Ground Zero, en ze zijn gebruikt in Bosnië, Afghanistan en Irak voor de verwijdering van levende granaten, geïmproviseerde explosieven en andere gevaarlijke explosieven.

Onlangs, de TALON was bereid een nog grotere rol op zich te nemen. Alle TALON's zijn nu uitgerust met chemische, gas, temperatuur- en stralingssensoren. Het leger voert zelfs tests uit op TALON's die wapens dragen. "TALON-robots kunnen worden geconfigureerd met M240 of M249 machinegeweren of Barrett 50-kaliber geweren, " volgens fabrikant Foster-Miller.

Aanval TALON Foto met dank aan Foster-Miller

Het leger voert aanvullende tests uit met TALON-robots die zijn uitgerust met granaatwerpers en antitankraketwerpers.

Voor volledige TALON-specificaties, zie Foster-Miller:TALON Robot.

Robots rennen amok?

De gedachte aan rondrijdende robots met dodelijke wapensystemen erop is voor veel mensen verontrustend. Zou een robot gek worden en lukraak op mensen gaan schieten?

Militaire functionarissen en robotontwerpers zeggen dat dit bijna onmogelijk is. De robots opereren niet vaak autonoom, meestal afhankelijk van externe menselijke operators. Zelfs als een robot met een pistool alleen zou mogen opereren, en het liep uit de hand, een druk op de knop op de besturingseenheid is alles wat nodig is om de robot opnieuw op te starten naar de veilige modus.

Lees verder

Kleine bots:Packbot

Een Packbot Scout zoekt naar boobytraps op deze vrachtwagen op het vliegveld van Najaf, Irak, op 31 maart, 2004. Foto met dank aan Army Public Affairs

De Packbot is een andere kleine robot die op treden werkt. Hij is nog kleiner en lichter dan de TALON, met een gewicht van ongeveer 18 kg in de basis Scout-configuratie. Packbot is draagbaar en is ontworpen om in het nieuwe standaardpakket van het Amerikaanse leger te passen, de Modular Lightweight Load Carrying Equipment (MOLLE).

Gecontroleerd door een Pentium-processor die speciaal is ontworpen om bestand te zijn tegen ruwe behandeling, Het chassis van Packbot heeft een GPS-systeem, een elektronisch kompas en ingebouwde temperatuursensoren. Packbot-fabrikant iRobot zegt dat Packbot meer dan 13 km/u kan rijden, kan in enkele minuten worden ingezet en is bestand tegen een val van 1,8 meter (6 voet) op beton -- het equivalent van 400 g kracht .

Amerikaanse soldaten maken regelmatig gebruik van deze robuustheid, Packbot door ramen van vijandige gebouwen gooien en het vervolgens gebruiken om te zoeken en erachter te komen waar vijandelijke strijders zich verbergen. Zelfs als Packbot ondersteboven landt, het kan zichzelf rechtzetten met behulp van krachtige getrapte vinnen, die hem ook helpen om obstakels te beklimmen.

Packbot-beweging

Packbot is er in verschillende versies naast de basis Scout-eenheid. Packbot Explorer voegt een vierkante "kop" toe die omhoog kan gaan op een metalen arm, pannen en kantelen, bieden gun-waarnemingsvideo en fungeren over het algemeen als uitkijk voor soldaten die over obstakels of om hoeken moeten turen. Packbot EOD wordt gebruikt om gevaarlijke explosieven te ontwapenen of veilig tot ontploffing te brengen. Het maakt gebruik van een mechanische arm met een grijphand plus een volledige reeks audio- en visuele sensoren.

Packbot Explorer Foto met dank aan het Amerikaanse leger

Met acht modulaire laadpoorten, Packbot is gebouwd voor verdere aanpassing.

Voor volledige Packbot-specificaties, zie iRobot:Packbot.

Kleine bots:MATILDA

MATILDA met mechanische arm Foto met dank aan het Amerikaanse leger:Redstone Arsenal

MATILDA (de Tactical Integrated Light-Force Deployment Assembly van Mesa Associates), gemaakt door Mesa Robotics, is vergelijkbaar met andere kleine robotontwerpen, maar heeft een hoger profiel dankzij de driehoekige vorm van het loopvlak. Het weegt 61 lbs (28 kg) met de batterijen, kan door één of twee personen worden gedragen en past in de kofferbak van een auto.

MATILDA heeft talloze mogelijke configuraties. Bijvoorbeeld, het kan worden uitgerust met een mechanische arm of een verscheidenheid aan camera's en sensoren, en het kan zelfs een kleine aanhangwagen trekken.

Drie van de mogelijke configuraties van MATILDA

De robot heeft een topsnelheid van 1 meter (3 voet) per seconde en een enkele oplaadtijd van vier tot zes uur. In het geval van loopvlakschade, de snelwisselnummers kan in ongeveer vijf minuten worden verwisseld.

Matilda Manipulator Foto met dank aan Mesa Robotics

MATILDA-specificaties

Platform

  • Breedte:21 inch (53 cm); Hoogte:12 inch (30 cm); Lengte:30 inch (76 cm)
  • Gewicht:61 pond (28 kg)
  • Voeding:vier oplaadbare 12-volt DV NiMH-batterijpakketten
  • Gebruikstijd:vier tot zes uur per lading
  • Snelheid:3 voet per seconde (1 m/s)
  • Afmetingen laadruimte:13,5 x 16,5 inch (34,3 x 41,9 cm)
  • Laadvermogen:150 lbs (68 kg)
  • Trekvermogen:475 lbs (215 kg)
  • RF- en glasvezelbesturing

Aktetas Operator Controle-eenheid

  • Gewicht:25 pond (11 kg)
  • Voeding:12 volt gelijkstroom NiMH, 12 volt wisselstroomadapter
  • 12,1-inch (30,7-cm) in daglicht leesbaar scherm
  • Vier bedieningsjoysticks

Handbediende bedieningseenheid

  • Gewicht:23 pond (10 kg)
  • Voeding:12 volt gelijkstroom NiMH, 12 volt wisselstroomadapter
  • 6,4-inch (16,3-cm) in daglicht leesbaar display
  • Twee bedieningsjoysticks

Tracktypes

  • Gelikt
  • Multifunctioneel
  • Ijs en sneeuw

*Bron:Mesa Robotics:prestatiespecificaties en functies

Mesa Robotics ontwikkelt ook de lichtgewicht MAUD robot en de goedkope MARV , een loopvlakrobot ontworpen om vervangbaar te zijn.

MARV Foto met dank aan Mesa Robotics MAUD weegt minder dan 30 pond (14 kg). Foto met dank aan Mesa Robotics

In de volgende sectie, we zullen leren over enkele grotere militaire robots.

Grote bots:ACER

Gepantserde Gevechtsingenieur Robot (ACER) Foto met dank aan Mesa Robotics

Grotere militaire robots zijn in feite vrachtwagens of tanks met computers erin, bediend met afstandsbediening.

ACER

ACER is een andere robot gemaakt door Mesa Robotics. Deze robot is ongeveer zo groot als een kleine bulldozer of een Zamboni.

ACER kan veel zware taken aan, zoals het opruimen van explosieven met een mechanische arm, obstakels opruimen en omhakken met een ploegmes of een gigantische snijder, het trekken van gehandicapte voertuigen (tot en met bussen), vracht vervoeren in een trailer en dienst doen als wapenplatform. Deze robot kan meerollen met een aan de voorkant bevestigde mijnenveger, een veld met antipersoonsmijnen opruimen voordat mensen daarheen moeten lopen.

Drie van ACER's mogelijke configuraties

Een van de meer innovatieve toepassingen van ACER is als brandbestrijding/decontaminatie platform. Uitgerust met een pan-en-tilt-mondstuk, ACER kan zijn eigen voorraad schuimvertrager of ontsmettingsmiddel in een 350-gallon (1, 325 liter) tank. Voor zeer nauwkeurig richten kan ook een mondstuk op een mechanische arm worden gemonteerd.

Foto met dank aan Mesa Robotics

Blijkbaar, ACER is niet draagbaar -- hij weegt 4, 500 pond (2, 040kg). Deze heavy-duty robot heeft een maximale snelheid van 10 km/u en werkt op een dieselmotor. De brandstoftank heeft een inhoud van 19 gallon (72 liter). Voor de volledige specificaties en functies van ACER, zie Mesa Robotics:ACER.

Grote bots:KUNST, RAAS en ARV

KUNST, uitgerust met een Harley Box Rake, begint explosievenopruimingsactiviteiten. Foto met dank aan AFRL Materials and Manufacturing Directorate

KUNST

De Universeel transportsysteem op afstand (ARTS) is ontwikkeld door de Amerikaanse luchtmacht voor één doel:de hulp bij het opruimen van gevaarlijke explosieven. ARTS is eigenlijk een bulldozer, maar in plaats van het blad van een bulldozer, het heeft mijnopruimingsapparatuur, een mechanische arm en een watersnijgereedschap bevestigd. ARTS kan op afstand worden bediend vanaf een afstand van maximaal 5 km met zichtlijn. Het kan ook ladingen instellen om explosieven van een afstand tot ontploffing te brengen. KUNST weegt 7, 500 pond (3, 400kg).

RAAS en ARV

De Robotachtig gepantserd aanvalssysteem (RAAS) en de Gewapend robotvoertuig (ARV) zijn beide in ontwikkeling door het Amerikaanse leger. Dit zijn grootschalige robots (ARV zal 5 tot 6 ton wegen) die tot 1 ton nuttige lading kunnen vervoeren.

Mogelijke wapens die op deze tankachtige robots kunnen worden gemonteerd, zijn het 30 mm Mk 44-kettingkanon of een torensysteem dat Hellfire-raketten kan afvuren. Ze zijn zo ontworpen dat ze kunnen worden vervoerd en ingezet door het primaire vrachtvervoerende vliegtuig van het leger, de C-130 en de CH-47.

C-130 Hercules-vliegtuigen van de Amerikaanse luchtmacht Foto met dank aan Ministerie van Defensie

In de volgende sectie, we zullen robots ontmoeten die de lucht in kunnen.

Meer dan militair

Hoewel de robots in dit artikel in de eerste plaats zijn ontworpen voor gebruik door strijdkrachten, ze hebben ook civiel gebruik. Wetshandhavingsinstanties gebruiken robots om explosieven te ontwapenen of tot ontploffing te brengen -- de kans is groot dat er een robot bij uw lokale politie is. Onbemande aanvalsrobots en verkenningsrobots kunnen nuttig zijn in gewapende impassesituaties.

Gezondheids- en veiligheidsfunctionarissen en brandweerkorpsen vinden ook toepassingen voor deze robots. Industriële branden kunnen dodelijk zijn voor brandweerlieden omdat ze nooit zeker kunnen zijn of er explosieve chemicaliën bij betrokken zijn. Het sturen van een robot om het te controleren kan levens redden. Het vermogen van robots om gevaarlijke stoffen veilig te onderzoeken en te ontsmetten, zou hen tot vaste medewerkers van grote ziekenhuizen en Hazmat-teams kunnen maken.

Lees verder

Vliegende bots:Global Hawk en Pointer

Northrop Grumman RQ-4A Global Hawk Foto met dank aan Air Force Link

Het leger gebruikt verschillende vliegende robots, voornamelijk voor verkenning . In plaats van UGV's, deze staan ​​bekend als UAV's (onbemande luchtvaartuigen), en ze worden soms aangeduid als drones . UAV's zien eruit als modelvliegtuigen, en ze variëren in grootte van kleine vliegtuigen die door een persoon kunnen worden vastgehouden en met een goede worp worden gelanceerd, zoals de FQM-151 Pointer, tot grote vliegtuigen die op afstand worden bediend, zoals de RQ-4A Global Hawk.

RQ-4A Global Hawk

Global Hawk-specificaties

  • Lengte:44 ft 4,75 inch (13,53 m)
  • Spanwijdte:116 ft 2,5 inch (35,42 m)
  • Hoogte:15 ft 2,5 inch (4,64 m)
  • Gewicht leeg:14, 800 pond (6, 710kg)
  • Maximaal gewicht:25, 600 pond (11, 600kg)
  • Snelheid:403 mph (648 km/u)
  • Plafond:65, 000 voet (19, 800 m)
  • Bereik:11, 730 zeemijlen (21, 720km)
  • Uithoudingsvermogen:36 uur
  • Aandrijving:Rolls-Royce/Allison F137-AD-100 turbofan *Bron:Directory van Amerikaanse militaire raketten en raketten

FQM-151 aanwijzer

Aanwijzerspecificaties

AeroVironment FQM-151 Pointer Foto met dank aan AeroVironment, Inc.
  • Lengte:6 voet (1,83 m)
  • Spanwijdte:9 ft (2,74 m)
  • Gewicht:9,6 pond (4,3 kg)
  • Snelheid:50 mph (80 km/u)
  • Plafond:985 ft (300 m)
  • Missieradius:2,7 nautische mijlen (5 km)
  • Uithoudingsvermogen:Primaire batterijen - 1 uur; Oplaadbare batterijen - 20 min
  • Aandrijving:elektromotor *Bron:Directory of U.S. Military Rockets and Missiles
AeroVironment FQM-151 Pointer Foto met dank aan AeroVironment, Inc.

Vliegende Bots:Roofdier

MQ-1 Predator UAV Foto met dank aan de Amerikaanse luchtmacht

Verkenning speelt een sleutelrol bij militaire planning - drones helpen militaire commandanten hun eigen troepen in de gaten te houden en ook vijandelijke troepen te spotten die mogelijk wachten om Amerikaanse soldaten in een hinderlaag te lokken.

Vliegende robots zoals de Predator bieden constante realtime gegevens over troepenbewegingen, vijandelijke locaties en het weer. In ten minste één geval een vliegende robot deed veel meer dan alleen de vijand spotten:Predators kunnen worden uitgerust met Hellfire-raketten, en toen een van deze luchtmachtdrones in maart 2003 een luchtafweergeschut zag in Zuid-Irak, het gebruikte een van de Hellfires om het uit te schakelen [ref].

De MQ-1 Predator Hunter/Killer is uitgerust met twee Hellfire-raketten en een richtsysteem. Foto met dank aan de Amerikaanse luchtmacht

Voor meer informatie over de Predator, zie Hoe de Predator UAV werkt.

De militaire robots van vandaag zijn beperkt in hun autonomie en hun bereik. Ze zijn in wezen gebonden aan menselijke controllers. Het Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), de Amerikaanse overheidsinstantie die nieuwe technologieën voor militair gebruik financiert en ontwikkelt, heeft onlangs een veel gepubliceerde robotrace gehouden om te zien hoe ver robot-AI was gekomen. Het blijkt dat AI nog steeds vrij beperkt is - geen enkele robot heeft de cursus voltooid. Dus zelfs als de mogelijkheden van robots toenemen, het lijkt erop dat voor de nabije toekomst, een menselijke soldaat zal nog steeds nodig zijn bij de controle-eenheid.

Voor meer informatie over militaire robots, bekijk de links op de volgende pagina.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

  • Hoe robots werken
  • Hoe de Predator UAV werkt
  • Hoe ASIMO werkt
  • Hoe Snakebots zullen werken
  • Hoe landmijnen werken

Meer geweldige links

  • Mesa Robotica
  • DARPA Grand Challenge
  • RDECOM:gewapende robots bieden een glimp van toekomstige oorlogsvoering
  • GlobalSecurity.org:FCS UGV gewapend verkenningsvoertuig
  • Air Force Link:Robots tonen krachtbeschermende vaardigheden

bronnen

  • Air Force Link:Robots tonen krachtbescherming, door James Coburn
  • AUVSI-staf. "Amerikaanse militaire robots ingezet in de oorlog in Irak."
  • Foster-Miller:TALON Robots
  • Rijder, Timothy L. "Robots helpen bij de strijd in Irak."
  • GlobalSecurity.org:FCS UGV gewapend verkenningsvoertuig
  • RDECOM:gewapende robots bieden een glimp van toekomstige oorlogsvoering, door Stephen Trentanelli
  • Berkowitz, Bruce. Het nieuwe gezicht van oorlog. De vrije pers, 2003. 0-7432-1249-5.
  • Schachtman, Noach. "Meer robotgrunts klaar voor gebruik."