Система управления наведением гидроразрушителя мобильного робототехнического комплекса

Д ля 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

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-приемника на пульте управления видеосигнал отображается на ТВ-мониторе, а аудиосигнал поступает на модуль телеметрии,

Бортовая часть системы

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) MR, 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.

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