무인 지상 차량 (UGV)은 사람과의 접촉없이 지상과 접촉하면서 작동하는 차량입니다. UGV는 불편하거나 위험하거나 사용자 조작원이 존재하지 않을 수있는 많은 어플리케이션에 사용될 수 있습니다. 일반적으로 차량에는 환경을 관측 할 수있는 일련의 센서가 있으며, 자발적으로 행동에 대한 결정을 내리거나 원격 조작을 통해 차량을 제어 할 다른 위치의 정보를 운전자에게 전달합니다.
UGV는 무인 공중 차량 및 원격으로 작동되는 수중 차량에 대한 육상 기지의 대응 물입니다. 무인 로봇은 다양한 무딘, 더럽고 위험한 활동을 수행하기 위해 민간 및 군사용으로 활발히 개발되고 있습니다.
역사
RCA의 World Wide Wireless 매거진의 1921 년 10 월호에 원격 조정 차량이보고되었습니다. 자동차는 무인으로 라디오를 통해 무선으로 제어되었습니다. 기술이 언젠가 탱크에 적용될 수 있다고 생각했습니다. 1930 년대에 소련은 다른 탱크에서 라디오로 원격 제어되는 기관총 탱크 인 Teletanks를 개발했습니다. 이들은 핀란드와의 겨울 전쟁 (1939-1940)에서 사용되었고 독일이 1941 년에 소련을 침략 한 후 동부 전선의 시작에서 사용되었습니다. 2 차 세계 대전 중 영국군은 1941 년에 마틸다 2 보병 탱크의 무선 조종 버전을 개발했습니다 “블랙 프린스 (Black Prince)”로 알려진이 카드는 은밀한 대전차 총기의 발사 또는 철거 임무에 사용되었을 것입니다. 탱크의 전송 시스템을 Wilson 유형 기어 박스로 전환하는 비용 때문에 60 개의 탱크 주문이 취소되었습니다.
1942 년부터 독일군은 원격 파괴 작업을 위해 골리앗 추적 광산을 사용했습니다. 골리앗은 통제 케이블을 통해 인도 된 폭발 혐의 60kg을 들고있는 작은 추적 차량이었습니다. 그들의 영감은 프랑스가 1940 년에 패배 한 후 발견 된 소형 프랑스 차량이었습니다. 비용, 저속, 제어 케이블에의 의존, 무기에 대한 열악한 보호의 조합은 성공으로 간주되지 않았 음을 의미했습니다.
Shakey라고 명명 된 최초의 주요 이동 로봇 개발 노력은 1960 년대에 DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency)에 대한 연구 조사로 창안되었습니다. Shakey는 TV 카메라, 센서 및 명령을 기반으로 특정 지역에 나무 블록을 집어 올리는 탐색 작업을 안내하는 컴퓨터가있는 바퀴 달린 플랫폼이었습니다. DARPA는 종종 일련의 자율 및 반 자치 지상 로봇을 개발했으며 종종 미국 군대와 연계하여 작업을 수행했습니다. 전략적 컴퓨팅 구상 (Strategic Computing Initiative)의 일환으로 DARPA는 자율적으로 도로를 자유로운 속도로 자유로이 탐색 할 수있는 최초의 UGV 인 Autonomous Land Vehicle을 시연했습니다.
오늘
러시아와 중국은 신속히 무인 지상 차량 개발의 지휘관이된다. 러시아에는 광범위한 무장 전쟁 로봇이 있습니다. 중국은 군사 로봇 분야에서 미국의 우위를 우회하는 것뿐만 아니라 지역 우위를 공고히하고있다. 중국과 이웃 국가 간의 일련의 뜨거운 영토 분쟁은 도쿄, 서울 및 싱가포르에 대한 군사 투자를 촉진합니다.
디자인
응용 프로그램에 따라 무인 지상 차량은 일반적으로 플랫폼, 센서, 제어 시스템, 안내 인터페이스, 통신 링크 및 시스템 통합 기능과 같은 구성 요소를 포함합니다.
플랫폼
이 플랫폼은 모든 지형 차량 설계를 기반으로 할 수 있으며 기관차 장치, 센서 및 전원을 포함합니다. 궤도, 바퀴 및 다리는 일반적인 운동 양식입니다. 또한 플랫폼에는 굴절 식 바디가 포함될 수 있으며 일부는 다른 장치와 결합됩니다.
센서
UGV 센서의 주된 목적은 내비게이션이며 또 다른 목적은 환경 감지입니다. 센서에는 컴파스, 주행 계, 경사계, 자이로 스코프, 삼각 측량 용 카메라, 레이저 및 초음파 거리 측정기, 적외선 기술이 포함될 수 있습니다.
제어 시스템
무인 지상 차량은 일반적으로 원격 조정 및 자치로 간주되지만, 감독 통제는 내부 UGV 시스템과 원격 작업자의 의사 결정 조합이있는 상황을 나타 내기 위해 사용됩니다.
원격 작동
원격 작동 UGV는 인터페이스를 통해 조작자가 제어하는 차량입니다. 모든 동작은 디지털 비디오 카메라와 같은 센서의 직접적인 시각적 관찰 또는 원격 사용을 기준으로 작업자가 결정합니다. 원격 조작의 원리에 대한 기본 예제는 원격 제어 장난감 자동차입니다.
원격 작동 UGV 기술의 몇 가지 예는 다음과 같습니다.
무인 스 내치 랜드 로버.
전선 로보틱스 원격 작동 UGV (TUGV)
검투 사 전술 무인 지상 차량 (미국 해병대에서 사용)
iRobot PackBot
세르비아 군이 사용하는 무인 지상 차량 Miloš
포스터 밀러 TALON
Remotec ANDROS F6A
자율 솔루션
Mesa Associates 전술 통합 경량 전개 어셈블리 (MATILDA)
Vecna Robotics 전장 추출 보조 로봇 (BEAR)
G-NIUS 자율 주행 무인 지상 차량 (이스라엘 항공 우주 산업 / Elbit Systems 합작 회사) Guardium
Robowatch ASENDRO
Ripsaw MS1
DRDO Daksh
독사 같은 사람
DOK-ING 광산 청소, 소방 및 지하 광산 UGV
MacroUSA Armadillo V2 마이크로 UGV (MUGV) 및 전갈 SUGV
노바 5
Krymsk APC
자발적인
자율 UGV는 본질적으로 인간 컨트롤러가 필요없는 자율 로봇입니다. 차량은 센서를 사용하여 환경에 대한 제한된 이해를 개발하고, 제어 알고리즘이 인간이 제공 한 임무 목표의 맥락에서 취할 다음 조치를 결정하는 데 사용합니다. 이것은 UGV가 완료하고있는 일상적인 작업을 인간이 감시 할 필요가 완전히 없어진다.
완전히 자율적 인 로봇은 다음과 같은 기능을 수행 할 수 있습니다.
건물 내부의지도 제작과 같은 환경에 대한 정보를 수집합니다.
사람이나 차량과 같은 관심 대상을 탐지합니다.
사람의 탐색 보조없이 웨이 포인트 간 이동.
사람의 개입없이 장기간 작업하십시오.
사람, 재산 또는 그 자체에 유해한 상황을 피하십시오. 단, 설계 사양에 포함되어 있지 않은 경우
폭발물을 해제하거나 제거하십시오.
외부 지원없이 스스로 수리하십시오.
로봇은 자율적으로 학습 할 수도 있습니다. 자율 학습에는 다음과 같은 기능이 포함됩니다.
외부 지원없이 새로운 기능을 배우거나 습득하십시오.
주변 환경에 따라 전략을 조정하십시오.
외부의 도움없이 주변 환경에 적응하십시오.
선교 목표와 관련된 윤리 의식을 개발하십시오.
자율 로봇은 모든 기계와 마찬가지로 정기적 인 유지 보수가 필요합니다.
무장 한 자율 기계를 개발할 때 고려해야 할 가장 중요한 측면 중 하나는 전투원과 민간인을 구분하는 것입니다. 잘못 수행되면 로봇 배치가 위험 할 수 있습니다. 이것은 전투원이 의도적으로 탐지를 피하기 위해 민간인으로 위장한 현대 사회에서 특히 그러합니다. 로봇이 99 %의 정확도를 유지한다고해도, 잃어버린 민간인의 수는 여전히 치명적일 수 있습니다. 이 때문에 최소한 만족스러운 해결책이 개발 될 때까지 모든 자율 기계가 무장 된 전투에 투입 될 가능성은 거의 없습니다.
자치 UGV 기술의 몇 가지 예는 다음과 같습니다.
DARPA 그랜드 챌린지를 위해 개발 된 차량
자치 자동차
다기능 유틸리티 / 물류 및 장비 차량
DARPA를 위해 CMU에서 개발 한 크러셔
안내 인터페이스
제어 시스템의 유형에 따라 기계와 조작자 간의 인터페이스에는 조이스틱, 컴퓨터 프로그램 또는 음성 명령이 포함될 수 있습니다.
통신 링크
UGV와 제어 스테이션 간의 통신은 무선 제어 장치 또는 광섬유를 통해 수행 할 수 있습니다. 또한 작업과 관련된 다른 기계 및 로봇과의 통신도 포함될 수 있습니다.
시스템 통합
시스템 아키텍처는 하드웨어와 소프트웨어 간의 상호 작용을 통합하고 UGV의 성공과 자율성을 결정합니다.
용도
현재 UGV는 다양하게 사용되고 있습니다. 주로 이러한 차량은 폭발물을 취급하거나 폭탄을 사용하지 못하는 차량, 추가적인 강도 또는 더 작은 크기가 필요한 곳 또는 사람이 쉽게 갈 수없는 곳과 같은 위험한 상황에서 인명을 대체하기 위해 사용됩니다. 군대 용도로는 감시, 정찰, 표적 획득 등이 있습니다. 그들은 또한 농업, 광업 및 건설과 같은 산업에서 사용됩니다. UGV는 해상 작전에서 매우 효과적이며, 해병대 전투의 도움으로 매우 중요합니다. 토지 및 해상에 대한 물류 운영을 추가로 이용할 수 있습니다.
UGV는 또한 평화 유지 활동, 지상 감시, 문지기 / 검문소 작전, 도시 거리 존재 및 도시 환경에서 경찰과 군대 급습을 강화하기 위해 개발되고 있습니다. UGV는 저항 세력으로부터 “첫 발화”를 불러올 수있어 군대와 경찰의 사상자를 줄입니다. 또한 UGV는 현재 구조 및 복구 임무에 사용되고 있으며 Ground Zero에서 9/11에 이어 생존자를 찾는 데 처음으로 사용되었습니다.
우주 어플리케이션
NASA의 화성 탐사 로버 프로젝트에는 두 가지 UGV 인 Spirit 및 Opportunity가 포함되어 있으며 원래의 설계 매개 변수 이상으로 성능을 발휘합니다. 이는 중복 시스템, 신중한 취급 및 장기적인 인터페이스 결정에 기인합니다. 기회 (로버)와 그 쌍둥이, 성령 (로버), 6 륜, 태양 강화 지상 차량은 2003 년 7 월에 발사되었고 2004 년 1 월 화성의 반대편에 상륙했다. 정신 로버는 깊은 모래에 갇히게 될 때까지 명목상으로 움직였다. 2009 년 4 월 예상보다 20 배 이상 오래 지속되었습니다. 비교하면, 기회는 3 개월의 예정 수명을 넘어 12 년 이상 운영되었습니다. 호기심 (로버)은 2011 년 9 월 화성에 상륙했으며 원래 2 년 임무는 무기한 연장되었습니다.
민간 및 상업용 애플리케이션
UGV의 여러 민간 응용 프로그램이 제조 및 생산 환경의 자동 프로세스에 구현되고 있습니다. 그들은 카네기 자연사 박물관 (Carnegie Natural History Museum)과 스위스 국립 박람회 박람회 (Swiss National Exhibition Expo)의 자율 투어 가이드로 개발되었습니다.
농업
UGV는 농업용 로봇의 한 유형입니다. 무인 수확 트랙터를 24 시간 운영하여 수확을위한 짧은 창문을 처리 할 수 있습니다. UGV는 또한 분무 및 희석에 사용됩니다. 그들은 또한 작물과 가축의 건강을 감시하는 데 사용될 수 있습니다.
조작
제조 환경에서 UGV는 재료 운반에 사용됩니다. 이들은 종종 자동화되어 AGV로 불립니다. 항공 우주 회사는 대형 크레인을 사용하는 것보다 시간이 덜 소요되고 사람들이 위험한 지역과 접촉하는 것을 방지 할 수있는 제조 스테이션간에 무겁고 부피가 큰 조각을 정밀하게 위치시키고 운송하는 데이 차량을 사용합니다.
채광
UGV를 사용하여 광산 터널을 횡단하고지도로 나타낼 수 있습니다. 레이더, 레이저 및 시각 센서를 결합한 UGV는 오픈 피트 광산에서 3D 바위 표면을 매핑하기 위해 개발 중입니다.
공급망
창고 관리 시스템에서 UGV는 자립 지게차 및 컨베이어로 상품을 재고 스캔 및 재고로 옮기는 데 여러 용도를 사용합니다.
응급 상황 대응
UGV는 도시 검색 및 구조, 소방 및 핵 반응을 포함한 많은 비상 상황에서 사용됩니다. 2011 년 후쿠시마 다이 이치 원자력 발전소 사고 이후, UGV는 인간 존재를 보증하기 위해 방사선이 너무 많은 지역에서 맵핑 및 구조 평가를 위해 일본에서 사용되었습니다.
군용 애플리케이션
군대에 의한 UGV 사용은 많은 생명을 구했습니다. 응용 프로그램에는 지뢰와 같은 폭발물 처리 (EOD), 무거운 물건 적재 및 적의 화재시 지상 상태를 수리하는 것이 포함됩니다. 이라크에서 사용 된 로봇의 수는 2004 년 150 건에서 2005 년 5000 건으로 증가했으며 2005 년 말 이라크에서 1000 건이 넘는 도로 폭탄이 무장 해제되었다 (Carafano & Gudgel, 2007). 미 육군은 2013 년까지 7,000 대를 구매했으며 750 대가 파괴되었습니다. 군대는 UGV 기술을 사용하여 군인을 대체 할 수있는 기관총 및 유탄 발사 장치가 장착 된 로봇을 개발하고 있습니다.
예제들
사지
사지는 4 륜 구동의 모든 지형 차량을 기반으로합니다. 야마하 브리즈의 프레임. 현재, 각 보병 대대에 최대 8 대의 SARGE 유닛을 제공하는 것이 목표입니다 (Singer, 2009b). SARGE 로봇은 주로 원격 감시에 사용됩니다. 잠재적 인 매복을 조사하기 위해 보병 앞에서 보냈습니다.
다중 유틸리티 전술 수송
일반 역학 육지 시스템 (General Dynamics Land Systems)에 의해 구축 된 Mult Utility Taskact Transport ( “MUTT”)는 4, 6 및 8 륜 변종으로 제공됩니다. 그것은 현재 미군에 의해 재판되고있다.
X-2
X-2는 Digital Concepts Engineering에서 제작 한 중형 추적 UGV입니다. 이것은 EOD, 수색 및 구조 (SAR), 주변 순찰, 통신 릴레이, 광산 탐지 및 삭제 및 경 무기 플랫폼 용으로 설계된 이전의 자율 로봇 시스템을 기반으로합니다. 길이는 1.31m, 무게는 300kg이며 속도는 5km / h에 달합니다. 또한 경사면을 45 ‘까지 가파르고 깊은 진흙을 교차시킵니다. 차량은 Wheelbarrow EOD 로봇에도 사용되는 Marionette 시스템을 사용하여 제어됩니다.
전사
PackBot의 새로운 모델도 Warrior로 알려져 있습니다. 그것은 PackBot의 5 배 이상이고, 15mph까지의 속도로 여행 할 수 있으며, PackBot이 무기를 들고 갈 수있는 최초의 변형입니다 (Singer, 2009a). Packbot과 마찬가지로, 그들은 폭발물을 점검하는 데 중요한 역할을합니다. 그들은 68 킬로그램을 들고 8 MPH로 여행 할 수 있습니다. Warrior의 가격은 거의 400,000 개에 이르며 전 세계적으로 5000 개 이상의 유닛이 이미 납품되었습니다.
테라 맥스
주요 기사 : TerraMax (차량)
TerraMax UVG 패키지는 전술 한 바퀴 달린 차량에 통합되도록 설계되었으며 브레이크, 조향 장치, 엔진 및 변속기에 완전히 통합되어 있습니다. 장착 된 차량은 운전자가 운전할 수있는 기능을 유지합니다. Oshkosh Defense가 제조 한 차량 패키지는 2004 년과 2005 년의 DARPA 그랜드 챌린지와 2007 년의 DARPA Urban Challenge에서 경쟁했습니다. Marine Corps Warfighting Lab은 2010 년에 시작된 Cargo UGV 프로젝트를 위해 TerraMax가 장착 된 MTVR을 선정했으며, 2015 년에 해군 Office의 기술 개념 데모에서 업그레이드 된 차량의 용도를 확인했습니다. 업그레이드 된 차량의 용도는 무인 경로 청소 (광산 롤러 사용) 및 수송 호송에 필요한 인원 감축입니다.
탈론
Talon은 주로 폭탄 처리에 사용되며 폭발물에 대한 바다를 검색 할 수 있도록 100ft에서 방수 기능이 통합되었습니다. Talon은 2000 년에 처음 사용되었으며 전 세계적으로 3,000 개 이상의 유닛이 배포되었습니다. 2004 년까지 Talon은 2 만개가 넘는 별도의 임무에 사용되었습니다. 이러한 임무는 주로 인간에게 너무 위험한 상황으로 간주되었다 (Carafano & Gudgel, 2007). 여기에는 부비 트랩 동굴에 들어가거나, IED를 검색하거나, 단순히 적색 전투 지역을 정찰하는 일 등이 있습니다. Talon은 시장에서 가장 빠른 무인 지상 차량 중 하나이며, 달리기중인 병사와 쉽게 보조를 맞 춥니 다. 한 번의 충전으로 7 일 동안 작동 할 수 있으며 계단을 오를 수 있습니다. 이 로봇은 복구 임무 중에 Ground Zero에서 사용되었습니다. 타론과 마찬가지로 타론은 믿을 수 없을 정도로 내구성이 있습니다. 보고서에 따르면 한 유닛이 강으로 다리에서 떨어져 나갔고 병사들은 단순히 컨트롤 유닛을 켜서 강에서 몰아 냈습니다.
검 로봇
Warrior가 출시 된 직후 SWORDS 로봇이 설계되고 배치되었습니다. 그것은 무기 체계가 부착 된 탈론 (Talon) 로봇입니다. SWORDS는 300 파운드 이하의 모든 무기를 장착 할 수 있습니다. 몇 초 안에 사용자는 유탄 발사기, 로켓 발사기 또는 0.50 인치 (12.7mm) 기관총과 같은 무기를 장착 할 수 있습니다. 또한, SWORDS는 70/70 배의 목표물을 과시하여 극도의 정밀도로 무기를 사용할 수 있습니다. 이 로봇은 여러 개의 0.50 인치 총알을 포함하여 많은 손상을 견뎌 낼 수 있거나 헬리콥터에서 콘크리트로 낙하 할 수 있습니다. 또한 SWORDS 로봇은 수중을 포함하여 거의 모든 지형을 통과 할 수 있습니다. 2004 년에는 18 명의 해외 서비스가 요청되었지만 4 대의 SWORDS 유닛 만 존재했습니다. 그것은 2004 년 타임 매거진에 의해 세계에서 가장 놀라운 발명품 중 하나로 선정되었습니다. 미군은 2007 년에 이라크에 3기를 배치했지만 그 후이 프로젝트에 대한지지를 취소했습니다.
소형 유닛 이동성 향상 기술 (SUMET)
SUMET 시스템은 전통적인 차량을 UGV로 변환하기 위해 개발 된 플랫폼 및 하드웨어 독립적 인 저가의 전자 광학 지각, 로컬라이제이션 및 자율 패키지입니다. 작업자 또는 GPS에 의존하지 않고 엄격한 / 거친 오프로드 환경에서 다양한 자율 물류 작업을 수행합니다. SUMET 시스템은 여러 가지 전술 및 상용 플랫폼에 배포되었으며 개방형, 모듈 식, 확장 성 및 확장 성이 뛰어납니다.
자율 소형 건설 기계 (ASSCM)
ASSCM은 TUBITAK (프로젝트 코드 110M396)에 의해 부여 된 과학 프로젝트에 의해 Yuzuncu Yil University에서 개발 된 민간인 무인 지상 차량입니다. 차량은 부드러운 토양을 채점 할 수있는 저렴한 비용의 소형 건설 기계입니다. 기계는 다각형의 경계가 정의되면 다각형 내의 지구를 자율적으로 채점 할 수 있습니다. 기계는 CP-DGPS 및 연속 위치 측정에 의한 방향에 따라 위치를 결정합니다. 현재 기계는 자발적으로 간단한 다각형을 그레이드 할 수 있습니다. 기계의 자율 등급 지정 알고리즘 및 제어 시스템이 개발되었습니다.
타이푼 – 남
2014 년 4 월 러시아 육군은 Taifun-M UGV를 RS-24 Yars 및 RT-2PM2 Topol-M 미사일 현장을 감시하기위한 원격 보병으로 발표했습니다. Taifun-M은 정찰 및 순찰 임무 수행, 고정 또는 이동 목표 탐지 및 파괴, 보안 시설의 보안 요원 지원을 위해 레이저 타겟팅 및 대포 기능을 제공합니다. 그들은 현재 원격으로 운영되고 있지만 미래의 계획은 자율 인공 지능 시스템을 포함해야합니다.
우란 9
2015 년에 Rostec은 Uran-9 무인 전투 차량을 공개했습니다. Rosoboronexport의 발표에 따르면,이 시스템은 원격 정찰과 화력 지원을 통해 전투, 정찰 및 대테러 전투 유닛을 통합 해 제공하도록 설계 될 것입니다. 군비에는 7.62 mm 기관총과 4 개의 9M120 아 타카 대전차 미사일이 포함됩니다.
교통
사람이 가지고 다니지 만 작동하지 않는 차량은 기술적으로 무인 지상 차량이 아니지만 개발 기술은 유사합니다.
무자비한 자전거
coModule 전기 자전거는 스마트 폰을 통해 완벽하게 제어 할 수 있으며 사용자는 장치를 기울여 자전거를 가속, 회전 및 제동 할 수 있습니다. 자전거는 폐쇄 된 환경에서 완전히 자율적으로 운전할 수 있습니다.