Mehitamata maismaasõiduk

Mehitamata maismaasõiduk (inglise keeles unmanned ground vehicle, lühend UGV) on maismaasõiduk, mille pardal ei ole juhti. Sõiduk töötab kas iseseisvalt või kaugjuhtimisega (ingl k remotely operated vehicle, lühend ROV). UGV-sid on võimalik kasutada olukordades, mis oleksid juhile ohtlikud, ebamugavad või võimatud. UGV-sid kasutatakse peamiselt transpordi-, ründe-, eridemineerimis- ja luure-eesmärgil. UGV-sid on võimalik liigitada nende suuruse ja otstarbe järgi. Paljud UGV-d on modulaarsed ning seetõttu saab nende otstarvet muuta ja ühel platvormil võib olla rohkem kui üks otstarve. EOD (ingl k explosive ordnance disposal) – kasutatakse eridemineerimistöödel. TUGV (ingl k tactical unmanned ground vehicle) – mehitamata taktikalised maismaasõidukid. Kasutatakse luure- ja transpordieesmärgil. UGCV (ingl k unmanned ground combat vehicle) – mehitamata lahingurobotid. UGV (ingl k unmanned ground vehicle) – üldiselt kõik mehitamata maismaasõidukid. NUGV (ingl k nano unmanned ground vehicle) – kõige väiksemad mehitamata maismaasõidukid. MUGV (ingl k micro unmanned ground vehicle) – väga väikesed mehitamata maismaasõidukid. SUGV (ingl k small unmanned ground vehicle) – väikesed mehitamata maismaasõidukid. Kasutatakse raskesti ligipääsetavates kohtades. LUGV (ingl k large unmanned ground vehicle) – suured mehitamata maismaasõidukid. Esimene kaugjuhitav tank leiutati 1930. aastal. Tanki lõi Jaapani armee ohvitser, major Nagayama. Tank suutis liikuda kiirusega kuni 5 miili tunnis (~8 km/h). 1937. aastal leiutasid jaapanlased Type 98 Ya-I Go, mille eesmärk oli Nõukogude kaitserajatiste lõhkamine. Kokku toodeti sõidukeid 300 tükki, neist ühtegi lahingus ei kasutatud. Kõik hävitati pärast sõja lõppu. NSV Liit kasutas 1930. aastatel välja töötatud teletanke Talvesõjas Soome vastu ja Teise maailmasõja algusaastatel. Teletank on mehitamata kaugjuhitav tank, mis sõltuvalt mudelist on varustatud kuulipilduja, leegiheitja, suitsukanistri või 200–700 kg pommiga. Teletanke toodeti kuni 1940. aastate algusaastateni. Alates 1942. aastast kasutas Saksamaa lõhkamistöödel Goliathi tanke (saksa keeles Leichter Ladungsträger Goliath). Need on mehitamata, lõhkeainega varustatud roomiksõidukid. Sõidukit juhiti puldiga, mis edastas käske kaabli kaudu. Esimene autonoomne robot valmis 1966. aastal. Roboti kõrge massikeskme ja seetõttu rappuva liikumise pärast sai robot endale nimeks Shakey (ingl k shake – raputama, värisema, lõdisema). 1980. aastatel algatas DARPA (The Defense Advanced Research Projects Agency) ALV (ingl k Autonomous Land Vehicle – autonoomne maasõiduk) programmi. Programmi eesmärgiks oli luua autonoomne militaarse rakendusega sõiduk. 1985. aastal suutis sõiduk läbida ettemääratud 1 km pikkuse sirge teelõigu, liikudes täielikult autonoomselt. Maksimaalne sõiduki kiirus oli 3 km/h. 1986. aastast sai sõiduk ka manööverdada ja teravaid kurve läbida. Sõiduk läbis 4,5 km pikkuse teelõigu, kus suurim kiirus oli 10 km/h. 1987. aastal läbis sõiduk 4,5 km pikkuse teelõigu. Sõiduk arvestas tee laiust, tuvastas ja vältis teel olevaid takistusi. Sõiduki keskmine kiirus oli 14,5 km/h ja suurim kiirus 21 km/h. 1988. aastal demonstreeritakse sõiduki oskusi maastikul. Sõiduk läbis 0,6 km pikkuse maa, vältides seejuures kraave, puid, kive ja muid väiksemaid takistusi. Sõiduk liikus kiirusega kuni 3 km/h. 1985. aastal loodi robot Flakey, mis sarnanes oma eelkäija Shakeyga. Juulis 1992. aastal toimunud AAAI robotivõistlusel saavutas Flakey 2. koha, jäädes alla Michigani Ülikooli CARMEL-ile. Kõik UGV-d võib liigitada juhtimismeetodi järgi kahte klassi: autonoomsed ja kaugjuhitavad. Kaugjuhitavad UGV-d on kõik sõidukid, mida juhendab operaator kaugjuhtimispuldi abil. Kõik sõiduki tegevused sõltuvad selle operaatori antud käskudest. Sõiduk võib saata operaatorile erinevate sensorite andmeid ja/või kaamerapilti. Tänapäeval on kaugjuhitavad UGV-d levinuimad. Valdavalt kasutatakse neid inimeste asemel ohtlike ülesannete täitmiseks, näiteks lõhkeseadete demineerimistöödel. UGV-d võimaldavad operaatoril saada ülevaadet olukorrast, kus selle operaatori kohalolek võib olla ohustatud. Näiteks 2011. aastal Jaapanis Fukushima tuumakatastroofis saadeti kõige esimesena uurima ja selle kahjusid hindama vähemalt seitse UGV-d ja kaks UAV-d (mehitamata õhusõidukit). Need olid varustatud (termo)kaameratega, kiirgusanduritega, mikrofonidega ja muude vahenditega, mis aitasid inforatsiooni ohutult koguda. Kogumine oleks muidu olnud radioaktiivse kiirguse tõttu äärmiselt ohtlik. Kaugjuhitavaid UGV-sid kaasatakse pääste- ja rahutagamisoperatsioonidel, seiretel ja patrullimistel. Politsei ja sõjavägi kasutab relvastatud UGV-sid (ehk UGCV) tulevahetustes, vähendades nii inimohvreid. Autonoomset UGV-d võib käsitleda kui robotit. See ei vaja juhtimiseks operaatorit. Autonoomne UGV kasutab oma sensoreid ümbruskonna mõistmiseks ja ülesande täitmiseks. Sensor on seade, mis reageerib mingile füüsikalisele või keemilisele välistoimele ja muundab selle elektrisignaaliks, sest seda on hõlpus mõõta, võimendada, rakendada infotöötluseks või automaatseadme töölerakendamiseks. UGV-des kasutatavad sensorid on näiteks ultrahelisensor, aktseleromeeter, güroskoop, magnetomeeter ja infrapunaandur. Autonoomsed UGV-d suudavad Tegutseda ilma operaatorita. Koguda informatsiooni ümbruskonna kohta. Tuvastada objekte, nagu näiteks inimesi, sõidukeid ja takistusi. Vältida olukordi, mis võivad olla ohtlikud. Liikuda iseseisvalt ühest punktist teise. Teha kahjutuks lõhkeaineid. Parandada ennast või muid objekte. Õppida iseseisvalt ja muuta vastavalt oma strateegiat. Autonoomse relvastatud UGV (ehk UGCV) puhul on peamine proovikivi tsiviilisikute ja võitlejate eristamine. Seetõttu on vähetõenäoline, et lahingutes kasutatakse autonoomseid UGCV-sid, vähemalt seni, kuni leitakse töötav lahendus. Kõik DARPA Grand Challenge'i sõidukid Google'i isesõitev auto MDARS VisLabi autonoomne sõiduk XUV TAGS-CX Kairos Autonomi - Pronto4 System CMU Crusher UGV Future Combat Systems MULE UGV Robowatch OFRO SPAWAR Urban Exploration System SPAWAR Man-portable Robotic System MARTI® SUMET ASSCM UGV-d peavad olema võimelised liikuma eri maastikel ja vältima takistusi. Selleks rakendatakse eri süsteeme, mis seda võimaldavad. Sõidukid peavad olema võimelised liikuma nii tasasel kui ka ebatasasel pinnal, kaldpindadel, treppidel. Nad peavad ületama äärekive ja muid takistusi, mille ületamine on loomulik inimestele ja loomadele. Rattad on vanim UGV-de liikumisviis, kuid selle võimalused on piiratud. Lisaks tavalistele ratastele kasutatakse ka näiteks Mecanumi, omni- ja Galileo rattaid. Mecanumi rattad – rattad, mille peale on paigutatud rullid 45-kraadise nurga all. Sõiduk on väga stabiilne ja võimeline liikuma igas suunas, ilma et kere suunda muudaks. Sõiduk suudab liikuda külgsuunas ja diagonaalselt, pöörata kohapeal. Neid rattaid kasutab näiteks 1985. aastal loodud Uranus. Galileo rattad – rattad, mis on võimelised dünaamiliselt muutuma roomikuks ja tagasi. Roomiku puhul jaotatakse sõiduki raskus suuremale alale, mis kahjustab vähem pinnast ja sõit on ebaühtlasel pinnal stabiilsem. Iisraeli ettevõte Elbit Systems kasutab seda liikumislahendust oma sõjaväerobotis VIPeR. Rataste tehnoloogia patent kuulub Iisraeli firmale Galileo Mobility Instrument. Omnirattad – rattad, mis sarnanevad Mecanumi ratastega. Erinevus seisneb rullides, mis on paigutatud risti. Sõit on ebaühtlasem võrreldes Mecanumiga. Kaherealine omniratas on stabiilsem kui üherealine. Sõiduk on võimeline liikuma igas suunas ilma kere suunda muutmata, samuti külgsuunas ja diagonaalselt. Mecanumi ratas Omniratas Roomikud on levinuim UGV-de liikumisviis. Roomikutel on kõige suurem kokkupuutepind maaga ning seetõttu on ebaühtlasel pinnal sõiduk kõige stabiilsem. Seetõttu on roomikud ideaalsed EOD robotitele ja UGCV-dele. Jalad on UGV-de kõige keerulisem viis liikumiseks. Sõidukiga pääseb peaaegu igale poole, kuhu on võimalik inimesel minna. Kõige enam jalgadega sõidukeid on valmistanud Boston Dynamics. Ettevõte asutati 1992. aastal ning on Google'i tütarettevõte. Boston Dynamics jalgadega robotid: LS3 – neljajalgne robot, mis on mõeldud sõdurite varustuse kandmiseks ja maastikul liikumiseks. Sõiduk järgib oma juhti ja suudab korraga kanda ligi 180 kg varustust. Atlas – humanoid. Robotil on kaks kätt ja kaks jalga. Suudab liikuda maastikul ning tõsta ja kanda esemeid. PETMAN – inimesetaoline robot, mis on mõeldud kaitsevarustuse ja -riietuse testimiseks. Cheetah – kõige kiirem jalgadega robot. Roboti tippkiirus on ~46,7 km/h. BigDog – neljajalgne robot, mis suudab kanda 155 kg varustust. BigDog suudab liikuda maastikul, lumes, vees ja mööda 35-kraadist kallakut. RHex – kaugjuhitav kuuejalgne robot. Robotit on võimalik juhtida kuni 700 meetri kauguselt ja see on varustatud (infrapuna)kaamera ja valgustitega. RiSE – kuuejalgne robot, mis suudab liikuda mööda vertikaalseid pindu, nagu näiteks seinad ja aiad. LittleDog – väike neljajalgne robot, mis on loodud mehaanika õppimise ja demonstratiivse eesmärgiga. Atlas BigDog Milrem Robotics, äriettevõte Eestis, mis valmistab UGV-sid. Popular science monthly, NO MEN IN RADIO OPERATED TANK (Aug, 1930) https://web.archive.org/web/20140817073823/http://blog.modernmechanix.com/no-men-in-radio-operated-tank/ Type 98 Mini Engineer Vehicle "Ya-I Go", veebilehekülg, http://www3.plala.or.jp/takihome/i-go.htm Erik Sofge, Tale of the Teletank: The Brief Rise and Long Fall of Russia’s Military Robots Markus Wagner, Autonomy in the Battlespace: Independently Operating Weapon Systems and the Law of Armed Conflict Douglas W. Gage, UGV HISTORY 101: A Brief History of Unmanned Ground Vehicle (UGV) Development Efforts, 1995 Robin R. Murphy, Introduction to AI Robotics, 2000 Robin R. Murphy, Disaster Robotics, 2014 Boston Dynamics, koduleht, https://web.archive.org/web/20141224160028/http://www.bostondynamics.com/index.html 15. september 2015, Vahur Koorits, Milrem esitleb maailma esimest hübriidajamiga mehitamata roomikut, delfi.ee 16. oktoober 2015, Tuuli Jõesaar, EPL: Eesti insenerid arendavad unikaalset taskutanki, delfi.ee MILREM: Mehitamata roomiksõiduk Unmanned Ground Vehicles (UGV Robots)