Система управления наведением гидроразрушителя мобильного робототехнического комплекса

 1

ПЕЛЁВИНА Елена Николаевна

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ НАВЕДЕНИЕМ

гидроразрушителя мобильного

РОБОТОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

В статье описывается система управления специальным оружием (гидроразрушителем) мобильного робототехнического комплекса. На основе выявленных недостатков данной системы предлагается модернизированная система управления наведением специального оружия для обезвреживания боевых целей и обеспечения безопасности личного состава подразделений, выполняющих взрывотехнические работы.

The management system of special weapons (hydro-destroyer) of mobile robotic complexes are described. Based on the identified weaknesses of the system, modernized management system guidance of special weapons for neutralizing of military objectives and security of personnel performing explosive work are proposed.

Для обнаружения взрывных устройств во многих странах созданы специальные мобильные робототехнические комплексы, которые обеспечивают эффективное и безопасное для личного состава подразделений выполнение необходимых взрывотехнических работ [1, 2]. В нашей стране и ряде других стран хорошо зарекомендовали себя такие робототехнические комплексы, как «Варан», «Вездеход — ТМ5», «Богомол» и др.

Данные мобильные робототехнические комплексы (МРК) представляют собой набор механизмов, устройств и приспособлений, предназначенных для выполнения следующих оперативно-тактических задач:

♦ проведения визуальной разведки, поиска и первичного диагностирования подозрительных на наличие взрывного устройства (ВУ) предметов с помощью телевизионных камер и специального навесного оборудования;

♦ обезвреживания ВУ с помощью специального оружия (гидроразрушителя), загрузки ВУ в специальные контейнеры для эвакуации, а также выполнения технологических операций по обеспечению доступа к ВУ [3]. Основным элементом МРК является мобильный робот

(фото 1, 2). Он представляет собой транспортное средство (ТС), в корпусе которого размещены: отсек управления с блоками системы управления, бортовая часть канала связи и система энергообеспечения — отсек аккумуляторный. На корпусе транспортного средства монтируется манипулятор и

сменное технологическое оборудование, подключаемое к мобильному роботу (МР) на панелях управления и распределительной коробке. Мобильный робот оснащен телевизионной системой, системой освещения и каналом акустической связи. Все его исполнительные механизмы — электромеханического типа с двигателями постоянного тока.

МР управляется в командном режиме с поста дистанционного управления.

Основными средствами борьбы с взрывными устройствами, используемыми в таких мобильных робототехнических комплексах, являются ствольные разрушители [4].

Ствольный гидродинамический разрушитель действует по принципу создания мощной гидравлической струи, имеющей скорость до 220 - 300 м/с и способной разрушать взрывоопасные предметы в относительно непрочных корпусах [5].

Структурная схема системы управления представлена на рис. 1.

Система управления МРК делится на три части:

♦ система управления движением;

♦ система управления манипулятором;

♦ система управления обзорно-телевизионной установкой.

Система управления движением осуществляет управление гусеничными движителями.

Система управления манипулятором предназначена для

1 - инженер-конструктор ОАО «Специальное конструкторское бюро приборостроения и автоматики», г. Ковров, аспирант Ковровской государственной технологической академии им. В. А. Дегтярева

Фото 1. Мобильный робот «Варан»»

Фото 2. Гидроразрушитель, установленный на МРК «Вездеход ТМ-5»

Рис. 1. Структурная схема системы управления МРК

осуществления перемещения объекта (либо специального оружия — гидроразрушителя) в пространстве. Данная система управления не обладает достаточной точностью наведения гидроразрушителя, необходимой для надежного обезвреживания взрывоопасных предметов.

Система дистанционного управления (СДУ) предназначена для дистанционного управления исполнительными механизмами и устройствами. Управление осуществляется по радиоканалу на удалении до 1000 м или по кабелю на удалении до 200 м.

По конструктивному признаку СДУ делится на две части:

♦ пультовая часть;

♦ бортовая часть.

Пультовая часть СДУ, расположенная в пульте управления (ПУ) поста дистанционного управления (ПДУ), предназначена для задания команд управления, формирования командных посылок и преобразования их в код, удобный для передачи по кабелю и радиолинии. Задание команд управления осуществляется с помощью ручек управления, переключателей и кнопок, расположенных на панели управления.

Бортовая часть СДУ, расположенная в корпусе транспортного средства МР, предназначена для приема сигналов управления, поступающих в зависимости от режима работы по радиолинии или кабелю, их обработки, усиления и распределения по соответствующим исполнительным устройствам и механизмам.

Для работы в условиях, сложных для прохождения радиоволн (работа в зоне радиотени или работа с постановщиком радиопомех), СДУ снабжена бортовой катушкой с кабелем дистанционного управления, которая устанавливается на стойке в задней части МР.

Модуль ДУ и ДК (рис. 2) формирует дискретные команды и пропорциональные сигналы управления на модуль управления манипулятором и модуль управления ТС, которые непосредственно управляют приводами. Информация с телекамер, а также с датчиков телеметрии поступает в модуль ДУ и ДК, где формируется видеосигнал и сигнал телеметрии, поступающие на видео и аудио входы ТВ-передатчика. С ТВ-прием-ника на пульте управления видеосигнал отображается на ТВ-мониторе, а аудиосигнал поступает на модуль телеметрии,

Джойстики

Кнопки

Индикаторы

светодиод-

ные

Индикатор

телеметрии

Пульт управления

=Й

модуль управления

Бортовая часть системы управления

модуль управления

Аудио

ТВ-монитор

Видео

V V

ТВ-приемник

Рис. 2. Структурная схема каналов управления: 1 - управление сигналами; 2 - управление телекамерами

где декодируется и отображается на индикаторе.

В связи с имеющимися недостатками системы управления специального оружия (гидроразрушителя) в данной статье предлагается модернизировать систему управления наведением гидроразрушителя. Усовершенствованная система управления представлена на рис. 3, 4.

Управление приводами наведения гидроразрушителя осуществляется оператором с пульта дистанционного управления. Сигнал пропорционального управления с джойстика поступает в АЦП, где преобразуется в цифровой код. В контроллере формируется информационная кодограмма, которая передается по каналу управления: по кабелю или по радио. В зависимости от того, какой из режимов работы МРК выбран, цифровой сигнал управления поступает на радиопе-

редатчик канала дистанционного управления или в кабельный канал связи.

На контроллер бортовой части системы управления поступают цифровые сигналы управления от радиоприемника или кабельного канала связи. В контроллере кодограмма разделяется на сигналы управления, которые распределяются в соответствии с адресом на объекты управления. С выхода контроллера сигнал поступает на блок управления приводом горизонтального или вертикального наведения. Блок управления приводом формирует ШИМ-сигнал управления исполнительным двигателем.

Для обеспечения качественной обратной связи и организации управления приводами используется магнитно-резистивный инкрементный датчик (энкодер) Мк тип М-228179.

Этот датчик работает на магнитно-резистивном эффекте: сопротивление зависит от направления векторов магнитного поля и тока. Если они перпендикулярны друг другу, то сопротивление малое, если нет — сопротивление большое. По выходным сигналам с энкоде-ра, то есть, какой сигнал появился раньше, судят о направлении вращения.

Блок управления ПВН (рис. 4) и механизм вертикального наведения, состоящий из двигателя, редукторов (планетарного и червячного) и энкодера, образуют привод вертикального наведения, а блок управления ПГН и механизм горизонтального наведения образуют привод горизонтального наведения. Видеоизображение, представляющее собой электрический видеосигнал, с ТВ-камеры наведения передается по ТВ-каналу (кабелю или радио), отображаясь на жидкокристаллическом мониторе пульта управления.

В заключение необходимо отметить, что предложенная система управления позволит осуществлять наведение специального оружия на боевую цель с точностью до 0,1°, что является достаточным для ее обезвреживания с высокой степенью вероятности при ограниченном запасе боеприпасов на борту мобильного робота.

Литература

1. Батанов А. Ф., Грицынин С. Н., Муркин С. В. Мобильные роботизированные взрывотехнические комплексы/ Специальная техника. — 1999, № 4, с. 21 — 30.

2. Юревич Е. И. Основы, робототехники. — 2-е изд., перераб. и доп. — СПб.: БХВ-Петербург, 2005. — 416 с.

3. Мобильный робототехнический комплекс «Варан»/ Каталог. — ОАО «Специальное конструкторское бюро приборостроения и автоматики», 2005.

4. Полин А. В., Васейко Ю. М., Голубков И. Н. Дистанционно-управляемый мобильный комплекс для. работы, с взрывоопасными предметами/ Экстремальная робототехника: Сб. трудов VIII Международной научно-технической конференции. — СПб, 1997, с. 179 — 181.

5. Батанов А. Ф., Грицынин С. Н., Муркин С. В. Робототехнические комплексы, для обеспечения специальных операций/ Специальная техника. — 1999, № 6, с. 10 — 17.

6. Пелёвина Е. Н. Гидроразрушители, мобильных роботов — эффективное средство для борьбы, с взрывными устройствами в антитеррористических операциях/ Спецтехника и связь. — 2008, № 1, с. 18 — 21.

Рис. 4. Функциональная схема системы управления вертикальным и горизонтальным наведением гидроразрушителя