Vojenská robotika

Armáda české republiky Univezita obrany

pplk. Ing. Jan MAZAL, Ph.D. Katedra vojenského managementu a taktiky

Fakulta ekonomiky a managementu Jan.Mazal@unob.cz

Univerzita obrany • Univerzita obrany byla zřízena 1. září 2004

• Univerzita obrany vznikla splynutím tří institucí

o Vysoké vojenské školy pozemního vojska ve Vyškově,

o Vojenské akademie v Brně

o 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 Kasárna Šumavská

o Kasárna Černá pole

o Kasárna Jan Babáka

o Kasárna Židenice

Hradec Králové-Fakulta vojenského zdravotnictví

o Třebešská 1575

Vyškov- Ústav ochrany proti zbraním hromadného ničení

o Víta Nejedlého

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.

Univerzita obrany

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 908040 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

Futuristický pohled na bojiště 21. století z devadesátých let minulého století

Futuristický pohled na bojiště 21. století z devadesátých let minulého století

IMOPAT VIDEO

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

Historie Historie vojenských robotů se

datuje již do doby před a

zejména v průběhu 2 světové války: o 1898 - Nikola Tesla - rádiově řízený člun

o Německo 2. sv. válka - Goliath

o 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

The Goliath

Sovětské rádiově

řízené tanky

BOZENA 4 • verze 4 • Úspěšně použita v

zahraničních operacích při odminování - Jordánsko.

• Délka prostředku 5 280 mm (3305 mm)

• Šířka 2 840 mm (1 985 mm)

• Výška 2 270 mm

• Hmotnost 6 983 kg (5 576 kg)

• Šířka odminovacího pásu 2,2 m

• Hloubka odminování max 250 mm

• Odolnost 9 kg TNT (PT miny)

• Rotace odminovací lišty 350 – 500 min-1

• Pracovní plocha (max) 2 500 m2 za hodinu

• Průchodnost vegetací– průměr/výška 30 cm/4 m

• Kapacita nádrže 140 l

• Max. rychlost 9 km/h

• Dálkové řízení – (max) 5 000 m/11 h

BOZENA v.4

Úspěšně použita v zahraničních operacích při odminování - Jordánsko, Afghanistan, Afrika, Kambodža, Irák a další. • Délka prostředku 7 320mm (5 020mm)

• Šířka 3 350 mm (2 400mm)

• Výška 2 270 mm

• Hmotnost 12 340kg (10 240kg)

• Šířka odminovacího pásu 2,6 m

• Hloubka odminování 300/350mm (cepák/fréza)

• Odolnost 9 kg TNT (PT miny)

• Rotace odminovací lišty 300 – 500 min-1

• Pracovní plocha (max) 5 000 / 6 000 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) 5 000 m/11 hrs

BOZENA 5

Bozena v.5

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 2005.

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°

tEODor

• 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

TALON

TALON

RAVEN • Poskytuje maximální přehled v operačním prostoru až na

vzdálenost 10 km od pozemní řídící stanice.

• Prostředek se používá pro: o dálkový průzkum a pozorování; o ochrana vlastních sil (monitorování perimetru); o bezpečnost konvojů; o akvizice cílů; o 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

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 2011.

• Neznalost mnoha aspektů při provozu vedla ke zřícení

a destrukci letounu.

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 4

570 m Letová výška - 400 až + 1200 m od výšky Povětrnostní podmínky Směr vzletu vždy proti větru

Maximální rychlost větru při vzletu 12,8 m/s Srážky - drobný déšť

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: 46-152 m nad povrchem • Nejnižší nadmořská výška: 23 m

• Rychlost: 32-64 km/h

• Nominální dosah: 3-5 km

• Výdrž: 45 min.

• Otáčení: cca 360° za 20 sekund • Stoupání: 152 m/min.

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

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: 60-100 km

• Rychlost: 130-180 km/h

• Operační výška: 50-4000 m

• Délka: 3,78 m

• Rozpětí křídel: 4,12 m

• Vytrvalost letu: 1 - 3 h

• Maximální vzletová

hmotnost 145 kg

• Užitečné zatížení: 20 - 30 kg

Cube-Y6,

Optoelektron

a Sokol

VTÚL a PVO

Optoelektron Hmotnost cca 6,5Kg

Sokol Hmotnost cca 20Kg

Cube-Y6

TCX-G1

DMRK dálkový monitor radiační

kontaminace

• DMRK – před 3D LIDAR instalací

DMRK

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

Projekt Vojáka 21. století

Integrovaný komplet vojáka

armády USA „Land Warrior“

• 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

Cíl zavádění integrovaných kompletů vojáka 21. století

Cíl zavádění integrovaných kompletů vojáka 21. století

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

laserový

značkovač

Denní optický

zaměřovač náhlavní

komunikačn

í jednotka

přístroj nočního

vidění s hlavovým

zobrazovacím LCD

Ochranná přilba s

identifikačními

senzory

osobní

UKV / VKV

stanice

ovládací a

polohovací

jednotka

datový terminál

s modemem

a GPS/PPS

Zbraňový denní a noční

pozorovací a

zaměřovací systém

podvěsný

granátomet nebo

brokovnice

Přijímací

jednotka

GPS/PPS

Osobní zbraň

řídící jednotka

systému

systém

identifikace

vlastní/nepřítel

balistická vesta s

nosným

systémem ochranné brýle,

nákoleníky, rukavice,

chrániče sluchu a další

ochranné pomůcky

osobní dozimetr,

ochranná maska a

ostatní prostředky

PCHOJ

bateriový blok

s dobíjecími

články

tlumok, vak

na vodu,

potraviny,

vystrojovací a

nosné

prostředky

další volitelné a doplňkové

prostředky pro jednotlivé

moduly kompletu, družstvo,

četu nebo rotu zodolněná

klávesnice ruční zobrazovací LCD

rádiová stanice

UKV / VKV se

zesilovačem

vozidlová a

síťová dobíjecí

stanice Zaměřovací a

pozorovací přístroj

čety, pz družstva

(skupiny)

Jádro systému V21 - MBK

Automatická puška CZ 805

Základní jádro MBK V21

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 350-450 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)

Zkoušky V21

Experimentální robot pro autonomní

navigaci

Simulace

Reálný pokus

LAFETA

Lafeta

Lafeta-nový koncept

Elektro-opticky naváděný

puškový granát • Komponenta systémů V21

• 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

Graf průběhu měření jednoho cyklu zážehu pulzní mechaniky

Graf průběhu měření deseti cyklů zážehu pulzní mechaniky

Výstupy řešení algoritmů hledání optimální trasy

vývoj software pro

Operačně - taktické úlohy optimalizace manévru

vývoj software pro řešení Operačně-taktických úloh

rozložení váhového grafu pragmatičnosti manévru

Optimalizace prostoru pro zaujetí léčky

Vývoj sw pro 3D vizualizaci

vývoj sw pro taktickou 3D vizualizaci bojiště

VBS-2

SIMULATOR

• plně interaktivní taktický virtuální simulátor,

• řadí se do kategorie tzv. „Serious Games“ (doslova „vážných her“),

• zaměřen na přípravu všech příslušníků pěších, výsadkových, mechanizova-

ných a tankových jednotek a jednotek námořní pěchoty od střelce až po velite-

le 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),

Základní moduly simulátoru VBS2

As Samawah Green Zone

Obyvatelstvo, pracující a bojovníci v Afghánistánu a Iráku

IED

Možnosti propojení VBS2

• Prostřednictvím rozhraní HLA (High Level Architecture) nebo DIS

(Distributed Interactive Simulation)

• Nemůže nahradit reálné podmínky/cvičení

Spolupráce s obranným průmyslem

Vývoj, testování,

servis a výroba

Autonomous

Behaviors

Human – Robot Interface

Safe Operations

360° Situational Awareness

Vertical IPM

Education Outreach

Joint Center for Robotics Focus Areas Spolupráce s US ARMY - TARDEC

General Dynamics a autonomní provedení mise v oblasti UGV

Nejpoužívanější/nejznámější roboti

v současných vojenských operacích (Poznámka : Armáda USA v Afghánistánu má nasazeno více než 20 000 robotů)

• Dragon Runner/ThrowBot

• PackBot

• TALON

• UAV RAVEN

• UAV Skylark

• UAV Shadow

• UAV Predator

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.

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.

Vývojové koncepty

• Crusher

• MULE

• SMSS

• BigDog

• …

MULE Multifunction Utility/Logistics

and Equipment

Hmotnost 907 Kg Předpokládaná cena US $300,000 UGV družstva

CRUSHER

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

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

BigDog

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

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