РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС РАЗМИНИРОВАНИЯ Российский патент 2016 года по МПК F41H11/16 

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано подразделениями силовых структур.

Из уровня техники известен робот-сапер (патент на изобретение RU №2405122, опубл. 27.01.2010), состоящий из множества одноосных самоходных модулей, доставляемых на место разминирования посредством отдельного транспортного средства и осуществляющих коллективными действиями разминирование отдельных боеприпасов или минных полей, отличающийся тем, что одноосные самоходные модули выполнены автономными с возможностью обмена информацией между ними и составляющими мультиагентную систему, при этом они снабжены навигационными системами с устройствами ориентации относительно реперов и/или спутниковой навигационной системой, оборудованием для дистанционного обнаружения и идентификации боеприпасов, исполнительными механизмами для их маркирования и уничтожения, и нейросетевыми устройствами обработки информации и выработки команд для исполнительных механизмов в режиме коллективного управления.

Из уровня техники также известен мобильный носитель поискового оборудования и способ управления им (патент на изобретение RU №2168146, опубл. 27.05.2001), который содержит датчики отсчета пройденного пути и измерения углов крена и дифферента транспортного средства, оснащенное ЭВМ устройство управления и оснащенную приводами и датчиками определения ее положения относительно транспортного средства и амортизаторами и датчиками столкновения с препятствием шарнирно-рычажную подвеску с закрепленным на ней поисковым оборудованием, представляющим собой линейку размещенных над грунтом локаторов зондирования приповерхностных слоев грунта, причем способ управления носителем содержит начальную установку зазоров между поисковым оборудованием и грунтом, поддержание в заданных пределах их величины во время движения транспортного средства путем воздействия на приводы подвески и остановку носителя при столкновении с препятствием и по результатам обработки показаний датчиков в ЭВМ.

Наиболее близким аналогом, известным из уровня техники, является устройство разминирования минных полей (патент на изобретение RU №2511755, опубл. 27.01.2010), содержащее как минимум одно самодвижущееся в безэкипажном режиме наземное транспортное средство с давлением опорного элемента на грунт или иным инициирующим действием, достаточным для подрыва мин, отличающееся тем, что в нем указанное транспортное средство является бывшим в употреблении и подлежащим утилизации и, кроме того, дополнительно оснащено автотранспортным прицепом, который выполнен в виде множества бывших в употреблении и подлежащих утилизации колес или резиновых покрышек самоходных транспортных средств гражданского назначения, при этом колеса или их покрышки установлены параллельно друг другу посредством общей оси с возможностью их качения по опорной поверхности.

Недостатком всех названных технических решений является низкая адаптивность движущихся по земле технических средств разминирования к рельефу территории разминирования вследствие неиспользования информации воздушной разведки.

Технической задачей предлагаемого изобретения является реализация возможностей воздушного поиска мин и воздушного мониторинга рельефа территории при проведении разминирования в условиях военного времени. Решение технической задачи достигается тем, что робототехнический комплекс разминирования включает самодвижущееся в безэкипажном режиме наземное транспортное средство с давлением опорного элемента на грунт или с иным инициирующим действием, достаточным для подрыва мин, и связанный с ним по радиоканалу беспилотный летательный аппарат, оборудованный навигационной системой и поисковым оборудованием, обеспечивающим обнаружение мин с выдачей навигационной информации в наземное транспортное средство, отличается тем, что:

включает выносной пульт управления, обеспечивающий управление функционированием комплекса с расстояния, превышающего 1 км;

наземное транспортное средство и беспилотный летательный аппарат оборудованы модулем расчета резервного времени сохранения работоспособности;

наземное транспортное средство оборудовано бронированными листами, а беспилотный летательный аппарат выполнен с защитой от поражающего действия мин при их подрыве;

радиоканал связи наземного транспортного средства с беспилотным летательным аппаратом выполнен в защищенном исполнении.

Для повышения качества и дополнительного контроля разминирования территорий робототехнический комплекс разминирования может включать дополнительное поисковое оборудование, представляющее собой линейку размещенных над грунтом локаторов зондирования приповерхностных слоев грунта.

Робототехнический комплекс разминирования, включающий дополнительное поисковое оборудование, представляющее собой линейку размещенных над грунтом локаторов зондирования приповерхностных слоев грунта, для повышения качества функционирования может включать дополнительный модуль автоматического поддержания величины требуемых зазоров между поисковым оборудованием и грунтом во время движения транспортного средства.

Для визуального контроля функционирования и процесса разминирования наземное транспортное средство может быть оборудовано видеокамерой.

Для визуального контроля функционирования и процесса разминирования беспилотный летательный аппарат может быть оборудован видеокамерой.

Для повышения маневренности и улучшения качества определения оптимальных траекторий движения робототехнического комплекса разминирования беспилотный летательный аппарат может быть оборудован модулем автоматического распознавания препятствий движению наземного транспортного средства.

Для повышения маневренности и улучшения качества определения оптимальных траекторий движения робототехнического комплекса разминирования наземное транспортное средство может быть оборудовано модулем автоматического распознавания препятствий движению.

Для удобства эксплуатации робототехнического комплекса разминирования наземное транспортное средство может быть оборудовано приспособлением для беспилотного летательного аппарата, обеспечивающим его запуск, посадку, закрепление и подзарядку аккумуляторов во время движения.

Для документирования процесса функционирования (разминирования) робототехнический комплекс разминирования может быть оборудован устройством записи информации с видеокамер в накопитель информации с энергонезависимой памятью.

Для документирования процесса функционирования (разминирования) робототехнический комплекс разминирования может быть оборудован устройством для передачи информации с видеокамер по радиоканалу.

Для повышения маневренности и улучшения качества определения оптимальных траекторий движения робототехнического комплекса разминирования наземное транспортное средство может быть оборудовано модулем интеллектуальной обработки информации, обеспечивающим автоматическую прокладку траекторий движения.

Для разминирования больших территорий робототехнический комплекс разминирования может включать несколько наземных транспортных средств, связанных по радиоканалу с беспилотным летательным аппаратом, причем выбор траекторий движения наземных транспортных средств осуществляют на одном из них (с учетом траекторий движения других), используя для передачи информации радиоканал, который может быть выполнен в защищенном исполнении.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение живучести робототехнического комплекса в условиях военного времени. Под живучестью понимается способность робототехнического комплекса выполнять основные свои функции, несмотря на полученные повреждения.

Реализация (применение) заявляемого робототехнического комплекса разминирования заключается в том, что:

1) Робототехнический комплекс разминирования, который включает самодвижущееся в безэкипажном режиме наземное транспортное средство и беспилотный летательный аппарат, доставляют в район разминирования.

2) Запускают беспилотный летательный аппарат, который оборудован навигационной системой и поисковым оборудованием, обеспечивающим обнаружение мин. Управление полетом беспилотного летательного аппарата осуществляют с помощью оператора или в автоматическом режиме. Информация с беспилотного летательного аппарата: координаты обнаруженных мин и уточненная (с обозначениями фактически существующих препятствий движению наземного транспортного средства) цифровая карта местности по радиоканалу передается в наземное транспортное средство.

3) В наземном транспортном средстве осуществляют обработку информации, поступающей с беспилотного летательного аппарата, определяя оптимальную траекторию (по критерию обезвреживания максимального количества мин за минимальное время) его движения.

4) Наземное транспортное средство движется по сформированной траектории, осуществляя разминирование территории подрывом мин вследствие давления опорного элемента на грунт или с помощью иного инициирующего действия (неионизирующее электромагнитное излучение, вибрация корпуса, импульсное акустическое, ультразвуковое или инфразвуковое воздействие, гидродинамический удар).

5) Функционирование робототехнического комплекса разминирования продолжается до тех пор, пока не будет разминирована вся требуемая территория или пока сохраняется работоспособность комплекса (работоспособность наземного транспортного средства и беспилотного летательного аппарата, определяемая с помощью модулей расчета резервного времени сохранения их работоспособности).

Для обеспечения дистанционного управления функционированием (разминированием) робототехнический комплекс разминирования дополнительно включает выносной пульт управления, обеспечивающий управление функционированием комплекса с расстояния, превышающего 1 км. Такой пульт может быть реализован, в частности, по варианту выносной системы видеонаблюдения «Вепрь» (http://www.robotmobot.ru/vsv.html).

Для повышения живучести (своевременного вывода в безопасный район) наземное транспортное средство может быть оборудовано модулем расчета резервного времени сохранения его работоспособности, выполненным в виде мини(микро)-процессора, связанного с датчиками объективной информации (скорость движения, время движения, остаток топлива и/или энергоресурса, расстояние до точки возврата, наличие отказов систем (оборудования)), на основе которых рассчитывается резервное время сохранения работоспособности. Такой модуль, например, может быть выполнен по схеме, изложенной в патенте на полезную модель RU 136206.

Для повышения живучести (своевременного вывода в безопасный район) беспилотный летательный аппарат может быть оборудован модулем расчета резервного времени сохранения его работоспособности, выполненным в виде мини(микро)-процессора, связанного с датчиками объективной информации (скорость полета, время полета, остаток топлива и/или энергоресурса, расстояние до точки возврата, наличие отказов систем (оборудования)), на основе которых рассчитывается резервное время сохранения работоспособности. Такой модуль, например, может быть выполнен по схеме, изложенной в патенте на полезную модель RU 136206.

Для повышения живучести робототехнического комплекса разминирования наземное транспортное средство может быть оборудовано бронированными листами, устанавливаемыми внутри и/или снаружи корпуса в проекции наименее живучих (применительно к поражению пулями и осколками) агрегатов, оборудования и узлов. Такая защита может быть выполнена, например, в вариантах, изложенных в патентах на полезную модель RU 114519, 133600, 97511, 98564, 135788, 98562, 90383, 112387, 97509, 98563, 137604, 100604, 97510, 98064, 98798, 132535, 134625.

Для повышения живучести робототехнического комплекса разминирования беспилотный летательный аппарат может быть выполнен с защитой от поражающего действия мин при их подрыве, устанавливаемой внутри и/или снаружи корпуса в проекции наименее живучих (применительно к поражению ударной волной, электромагнитным импульсом, пулями, осколками) агрегатов, оборудования и узлов. Такая защита может быть выполнена, например, в варианте, изложенном в патентах на изобретение RU 2310588, 2225330, SU 1840522, 1391471.

Для применения робототехнического комплекса разминирования в военное время радиоканал связи наземного транспортного средства с беспилотным летательным аппаратом может быть выполнен в защищенном исполнении, исключающем (по крайней мере, минимизирующем) риски. Такой канал связи может быть выполнен, например, в варианте, изложенном в патенте на полезную модель RU 59921.

Таким образом, заявляемое изобретение обеспечивает повышение живучести в условиях военного времени за счет того, что:

управление осуществляется с выносного пульта управления, обеспечивающего управление функционированием комплекса с расстояния, превышающего 1 км;

наземное транспортное средство и беспилотный летательный аппарат оборудованы модулем расчета резервного времени сохранения работоспособности;

наземное транспортное средство оборудовано бронированными листами, а беспилотный летательный аппарат выполнен с защитой от поражающего действия мин при их подрыве;

радиоканал связи наземного транспортного средства с беспилотным летательным аппаратом выполнен в защищенном исполнении.

Робототехнический комплекс разминирования содержит самодвижущееся в безэкипажном режиме наземное транспортное средство, опорный элемент для подрыва мин, беспилотный летательный аппарат, выносной пульт управления, модуль расчетного резервного времени сохранения работоспособности, модуль автоматического поддержания величины требуемых зазоров между поисковым оборудованием и грунтом, радиоканал связи в защищенном исполнении, устройство записи информации в энергонезависимый накопитель и передачи ее по радиоканалу. Наземное транспортное средство оборудовано бронированными листами, видеокамерой, модулем распознавания препятствий движению, приспособлением для беспилотного летательного аппарата. Беспилотный летательный аппарат содержит защиту от поражающего действия мин, навигационную систему, поисковое оборудование, видеокамеру, модуль автоматического распознавания препятствий движению наземного транспортного средства, модуль интеллектуальной обработки информации. Обеспечивается повышение живучести робототехнического комплекса в условиях военного времени. 11 з.п. ф-лы.

1. Робототехнический комплекс разминирования, который включает самодвижущееся в безэкипажном режиме наземное транспортное средство с давлением опорного элемента на грунт или с иным инициирующим действием, достаточным для подрыва мин, и связанный с ним по радиоканалу беспилотный летательный аппарат, оборудованный навигационной системой и поисковым оборудованием, обеспечивающим обнаружение мин с выдачей навигационной информации в наземное транспортное средство, отличающийся тем, что:
включает выносной пульт управления, обеспечивающий управление функционированием комплекса с расстояния, превышающего 1 км;
наземное транспортное средство и беспилотный летательный аппарат оборудованы модулем расчета резервного времени сохранения работоспособности;
наземное транспортное средство оборудовано бронированными листами, а беспилотный летательный аппарат выполнен с защитой от поражающего действия мин при их подрыве;
радиоканал связи наземного транспортного средства с беспилотным летательным аппаратом выполнен в защищенном исполнении.

2. Робототехнический комплекс разминирования по п.1, отличающийся тем, что он включает дополнительное поисковое оборудование, представляющее собой линейку размещенных над грунтом локаторов зондирования приповерхностных слоев грунта.

3. Робототехнический комплекс разминирования по п.2, отличающийся тем, что он включает модуль автоматического поддержания величины требуемых зазоров между поисковым оборудованием и грунтом во время движения транспортного средства.

4. Робототехнический комплекс разминирования по п.1, отличающийся тем, что наземное транспортное средство оборудовано видеокамерой.

5. Робототехнический комплекс разминирования по п.1, отличающийся тем, что беспилотный летательный аппарат оборудован видеокамерой.

6. Робототехнический комплекс разминирования по п.1, отличающийся тем, что беспилотный летательный аппарат оборудован модулем автоматического распознавания препятствий движению наземного транспортного средства.

7. Робототехнический комплекс разминирования по п.1, отличающийся тем, что наземное транспортное средство оборудовано модулем автоматического распознавания препятствий движению.

8. Робототехнический комплекс разминирования по п.1, отличающийся тем, что наземное транспортное средство оборудовано приспособлением для беспилотного летательного аппарата, обеспечивающим его запуск, посадку, закрепление и подзарядку аккумуляторов во время движения.

9. Робототехнический комплекс разминирования по любому из пп.5 или 6, отличающийся тем, что он оборудован устройством записи информации с видеокамер в накопитель информации с энергонезависимой памятью.

10. Робототехнический комплекс разминирования по любому из пп.5 или 6, отличающийся тем, что он оборудован устройством для передачи информации с видеокамер по радиоканалу.

11. Робототехнический комплекс разминирования по п.1, отличающийся тем, что наземное транспортное средство оборудовано модулем интеллектуальной обработки информации, обеспечивающим автоматическую прокладку траекторий движения.

12. Робототехнический комплекс разминирования по п.1, отличающийся тем, что он включает несколько наземных транспортных средств, связанных по радиоканалу с беспилотным летательным аппаратом.