Человекоподобные роботы в бою

В романе «Красный анклав» Центром Специальных Вооружений «30-30», а затем и армией СССР в бою применяются шагающие оружейные платформы ТАКТы (Танк Автономный Кибернетический Тактический) в формате человекоподобных роботов высотой от 2.5 до 3 метров. В чём преимущества такого форм-фактора, какие задачи способна решать подобная машина и какие у неё недостатки?

Есть распространённое мнение, что человек не способен сам придумать ничего нового и лишь берёт идеи из окружающего мира. Это в высшей степени справедливо в области робототехники — собственно сама идея робота это гуманистическое прочтение идеи раба, то есть подневольного человека, выполнявшего бы работу по указанию других людей и в их же интересах.

В конструкции робота человек снова обратил свой взор на живую природу, которая миллионы лет методом проб и ошибок искала оптимальные форм-факторы для живых существ.

Условно разделим робота на 3 секции: низ, середина, верх и поговорим о каждой отдельно.

Низ робота, он же шасси, отвечает за передвижение в пространстве. В природе по суше существа передвигаются либо ногами, либо ползком. К этому набору человек ещё и колесо придумал. Итого у нас 3 варианта передвижения по суше: ползком, качением, шагом.

Передвижение ползком — сложная инженерная задача, которую пока внятно никому решить не удалось. Это высокий износ движущейся поверхности, сложность агрегатов, осуществляющих движение и высокие затраты энергии. На данный момент эта технология в качестве боевого робо-шасси не рассматривается. Частным случаем ползущего шасси можно назвать шнэкоход, но его преимущества в проходимости компенсируются чудовищным расходом топлива и необратимым уродованием ландшафта. Также, несмотря на повышенную проходимость, шнэки отвратительно влияют на стабильность положения машины и крайне нечувствительны к точному управлению.

Колёса\гусеницы — наиболее распространённый вид сухопутного военного и гражданского шасси, все современные наземные боевые роботы работают по такой схеме и она считается основной. К преимуществам такого способа передвижения относится высокая скорость, стабильность положения машины в пространстве, высокая грузоподъемность, хорошая проходимость. Недостатком схемы является ограничение степеней свободы перемещения. Машина на колёсах/гусеницах может совершать два независимых действия: ехать вперёд-назад и поворачиваться. Таким образом в условиях боя для ориентации орудий машине, помимо движения самого орудия в ограниченных плоскостях, необходимо подруливать сериями независимых действий шасси. Это потраченное время и заметно сниженная манёвренность. А в бою манёвренность важнее скорости линейного перемещения. На данный момент эта технология применяется ввиду технической безальтернативности.

Ноги — самый универсальный вид наземного транспорта в живой природе и очень перспективное шасси для боевых машин. Главное преимущество передвижения на ногах — возможность мгновенной смены направления движения. То, на что у ног уходит 1 движение, колёсная/гусеничная платформа делает минимум в 2! Ноги позволяют максимально точно позиционировать робота на местности, помогая системам управления вооружением быстрее захватывать и поражать цели.

Теперь надо определиться с количеством этих ног: 2, 4, 6 или более?

Сначала разберёмся с паукообразными, как наиболее привлекательным видом шасси с позиции проходимости и позиционирования машины на местности. У проблемы использования такого вида шасси для боевых роботов две основы: природная и инженерная. С природой всё просто — вы когда-нибудь видели паука, размером с лошадь? Нет. И вряд ли увидите — с ростом размеров живого существа соотношение массы\силы\прочности начинает меняться. Поэтому муравей, конечно, сильнее слона, но только в микромире муравья. А в мире больших животных слон опирается на массивные тумбы ног, снабжённые прочными костями и мощными мышцами. Для создания боевого робота на шасси паука потребуются очень прочные материалы, иначе его грузоподъемность и возможность бронирования будут сильно снижены. Сами по себе паучьи ноги будут очень уязвимы, так как нагрузка их дополнительным бронированием приведёт к росту требований по моторам, что опять же повлияет на итоговую массу, делая конструкцию бесперспективной. Вторая проблема — инженерная. Люди пока не очень понимают, как эффективно управлять многоножием — у передовой компании в области робототехники Boston Dynamics на текущий момент едва получилась прыгающая как паралитик на ходулях собачка, не идущая ни в какое сравнение с собакой настоящей по подвижности. При этом двуногий человекоподобный робот демонстрирует чудеса акробатики и баланса, которым может позавидовать средний человек. Человеку, будучи самому двуногим, куда проще в итоге смоделировать подобное себе шасси. 4 ноги уже не имеют никакого преимущества перед 2 потому, что выход из строя даже 1 из 4-х лишит робота подвижности. Резерв подвижности начинается от 6-и ног, которые сами по себе уже имеют кучу инженерных недостатков и сложностей в исполнении/управлении.

Середина — рабочая область робота, место сосредоточения важнейших узлов и агрегатов, силовой установки, боекомплекта и орудийных систем. Самый важный узел, как и у человека содержащий в себе жизненно важные органы и инструменты. Самая защищённая область машины и самая функциональная. Эта часть должна свободно вращаться как минимум вокруг своей вертикальной оси, дабы не дожидаясь коррекции ног помогать орудийным системам наводиться на цель. В размещении самих орудийных систем на выносных кронштейнах с суставами тоже есть значительный смысл — опять же подглядываем за природой: размещённое на условной «руке» орудие будет обладать значительно большей скоростью и точностью наведения благодаря многосуставчастости. Там, где условно «танкообразный» робот должен совершить кучу действий, корректируя своё местоположение для того, чтобы орудие имело оптимальную линию стрельбы по цели — подвижный кронштейн используя одновременно рычаг каждого сочленения моментально придаст орудию правильное положение, подходящее именно для текущих условий боя.

В сочетании с многосуставными ногами количество степеней свободы орудия увеличивается до огромных величин, ведь шагающее шасси позволяет очень быстро менять рост проекции робота, его наклон и направление движения.

Верх — как и голова человека, голова робота — это командный пункт всей орудийной платформы. В ней расположены все ключевые сенсоры — на максимальной высоте над землёй, дабы иметь наиболее полную картину поля боя. Относительно малый размер делает её более сложной мишенью относительно общей проекции тела робота, а подвижный шарнир позволяет охватывать сенсорами большее пространство не задействуя движение торса или ног.

В итоге мы получаем антропоморфного человекоподобного робота, который пусть и менее устойчивый и скоростной, чем робот на колёсном\гусеничном шасси, но при этом обладает куда большей манёвренностью и универсальностью позиционирования на поле боя, что делает его куда менее уязвимым для вражеского огня. Поведение такого робота, хаотично перемещающегося во всех направлениях по полю битвы будет дезориентировать и сбивать прицел противнику, которому придётся либо увеличивать плотность огня, либо намного более точно целиться. Тут врага будет ждать второй сюрприз — в отличие от солдат, робот идёт в атаку не боясь за свою жизнь. Его шаблон поведения — неистовый натиск и хладнокровная точечная работа по целям. Живой солдат на поле боя действует из укрытия и большую часть боекомплекта расходует на неприцельную настильную стрельбу. Несущийся зигзагами на врага и ведущий на ходу прицельный огонь робот будет вселять ужас в солдат противника, заставляя их вжиматься в землю или бежать в страхе, понимая, что машина только и ждёт момента поймать своими прицельными системами его голову, высунувшуюся из укрытия.

Антропоморфные роботы с высоким числом степеней свободы движения на сложных театрах военных действий будут на порядок более эффективны, чем гусеничные неповоротливые и слепые коробки, которым требуется много лишний движений на осуществление элементарных манёвров и прицеливание.