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30毫秒低延时无线图传解决在地下操作机器人操作通信问题

发布时间:2019/07/19

机器人在隧道侦察任务中看到。机器人使用机载照明来照亮场景。 它还可以使用热像仪进行更隐蔽的监视。

 

 

机器人在隧道侦察任务中使用机载照明来照亮场景。它还可以使用热像仪进行更隐蔽的监视。机器人使用Cofdm无线图传无线电进行通信。为了实现扩展链接,机器人可以在其路径上部署无线电“面包屑”,以建立临时网络连续性,使机器人能够传输实时视频,语音和数据。

 

 

 

 

 

隧道-4002
微型战术地面机器人通过绳索降低到洞穴。这款超移动机器人重8.6千克(19磅),可携带9千克(20磅)的有效载荷,包括手柄,红外摄像头、无线图传或其他系统。

 

 

 

 

 

地面机器人可以协助地下人类活动,有时甚至可以替代某些应用中的人工操作。机器人承担的任务通常比人类更安全,在某些应用中更快,更准确。作为人类,机器人也有局限性 - 特别是在自主性,对其对操作员输入的依赖的情境理解,这需要可靠的通信,直接或通过实体,不断地将地下操作员连接到地面。

地下环境 - 机器人视角

当代地面机器人以“遥控”模式操作,需要良好的操作技能来移动机器人,了解其周围环境并操纵其有效载荷。一些机器人已经支持半自动操作,使得无人驾驶车辆能够通过单个指令跟随相对复杂的命令集。

 

半自动能力,例如爬楼梯,抓住物体或翻身经常需要大量控制,这需要战斗员专注于机器人操作,而不是他自己的生存,因此,使机器人在复杂地形的战斗中无关紧要。因此,半自动操作必须使机器人战斗有效。半自动操作的应用通常利用先进而简单的操作人机界面和先进的机器人操作系统。

 

 

 

 

 

 

 

 

具有挑战性的通信和控制在建筑物和地下环境中的操作中也很常见,否定了基于GPS的位置定位和通信。集成差分GPS,(DGPS),干涉射频(DF),声学(声纳)处理,惯性测量以及方位角和距离测量可以补偿GPS拒绝环境中的更好定位。这些传感器中的一些还可以实现某种程度的半自动操作,并且允许多个机器人在单个控制器下同时操作,从而实现更快的区域覆盖,尤其是在室内和地下侦察操作中。

目前使用的一些措施也可以为地下运营挑战提供解决方案。例如,通常通过通风管降入隧道的隧道侦察机器人正在使用系绳 - 这条系绳还可以提供与平台之间的电力和通信链路,使机器人能够无限制地部署其任务。电源或通信范围,实时向地面操作员提供图像和数据。

 

 

 

CaveCrawler
来自CMU的Cave Crowler是为地下科学活动而开发的一个研究项目,有助于探索考古遗址和洞穴。照片:CMU

 

 

 

从洞穴爬行者到隧道侦察兵

在21世纪初期,卡内基梅隆大学开发的Groundhog和Cave Crowler等研究项目为机器人洞穴探测和地下考古研究铺平了道路。这些项目后来演变为Gemini Scout--一个在桑迪亚实验室开发的搜救机器人。Gemini Scout协助矿山和隧道的救援行动。然而,这个大型机器人缺乏适合战术任务的规模和灵活性。

近年来,五角大楼以及最近在美国国防部下运作的机构间打击恐怖主义技术支持组织(CTTSO)。国防部的资金用于地下作战,测绘,态势感知,航行,避障等。以色列国防军(IDF)和英国陆军也获得了大量的机器人,用作微型士兵便携式UGV。其中一些机器人已经投入使用并参与作战行动。

 

 

 

 

SAN-DIEGO-隧道特遣部队
圣地亚哥隧道特遣部队正在使用机器人侦察连接墨西哥城市蒂华纳和圣​​地亚哥的走私隧道。通过机构间打击恐怖主义技术支持组织(CTTSO)提供的机器人为国家和地方执法机构提供了35个此类机器人,用于评估和业务使用。

 

 

 

 

 

微型战术地面机器人

其中一个被发现适合地下作业的机器人是由Roboteam开发的Micro Tactical Ground Robot。2013年,CTTSO拨款1560万美元用于评估和测试这些机器人到2015年。大约100台机器人已经在陆军特种作战司令部,海军特种作战司令部的战斗队以及联邦调查局 - 人质救援等机构间战术部队中运作。边境巡逻特种作战小组,他们最近参加了在蒂华纳的美墨边境探测隧道。CTTSO计划向机构间战术单位或国内运营提供35个机器人。以色列和英国陆军最近跟随CTTSO,部署了便携式微型机器人。最近分配给的任务包括地下隧道侦察,

除了美国,特种部队和英国军队的特种部队和其他步兵部队外,加利福尼亚海关和边境巡逻队(CBP)隧道特遣部队一直在使用美国 - 墨西哥边境的扩大了他们的监视能力,并引入了CTTSO提供的机器人。这些机器人已经证明他们值得探测连接蒂华纳和圣​​地亚哥的走私隧道。

位于加利福尼亚州圣地亚哥圣地亚哥隧道特遣部队的隧道工作队得到国土安全部调查(HSI)的支持; 海关与边境保护局(CBP) - 边境巡逻队; 缉毒局(DEA)和美国检察官办公室。

 

 

 

 

 

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在Nogales,Az的边境巡逻人员正在使用Pointman机器人清除他们发现的隧道,以提供对潜在威胁的初步评估,以及在隧道中发现武器或违禁品的潜在人员。在代理商冒险进入现场之前,机器人还可以帮助评估隧道结构良好的天气。

 

 

 

 

 

Pointman SUGV

适用于隧道监视的另一个机器人是Pointman Small UGV(SUGV)。根据ARA,50多个Pointman Tactical Robots已经部署在美国各地的警察,特警,政府和第一响应团队。ARA建造的这种轮式机器人目前最近用于隧道探测,在亚利桑那州边界的Nogales附近运行。

 

 

 

 

 

Counter Tunnel机器人配置为在隧道内移动,使用“坦克模式”并行移动两个轨道。 在协商障碍时,机器人可以转换为以蛇式运动。 照片:美国海军。
Counter Tunnel机器人配置为在隧道内移动,使用“坦克模式”并行移动两个轨道。在协商障碍时,机器人可以转换为以蛇式运动。该机、Cofdm无线图传器人配备了立体相机和2D激光雷达有效载荷。

 

 

 

 

 

快速反应隧道检测(R2TD)

国防部长办公室(OSD)联合地面机器人企业(JGRE)在快速反应隧道探测(R2TD)联合能力技术演示(JCTD)下推出的反隧道系统项目于2011年启动并已达到有限的领域在2013年进行测试。用于反隧道操作的原型机器人系统,Counter Runnel机器人设计用于对具有高度自治的隧道进行勘探,绘图和表征,为三维(3D)定位提供安全有效的解决方案,映射和隧道环境的表征。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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