Miinojen havaitsemisrobotti ja siihen liittyvät tekniikat humanitaariseen miinanraivaukseen

Humanitaarinen miinanraivaus: Innovatiiviset ratkaisut ja tekniikan haasteet Kuva 1 Mekaaniset miinanraivauslaitteet Kuva 2 Myrsky raivaussahalle Kuva 3 Nelijalkainen miinanetsintärobotti Kuva 4 Miinahavaintorobottikomeetta Kokonaispaino on noin 1000 kg, koko on 4 metriä pitkä 2

5 m leveä ja 0 8 m korkea COMET-Ill:ssä on 40 litran bensiinisäiliö, joka toimii jatkuvasti 4 tuntia, ja 700 cc:n bensiinimoottori tuottaa tasavirtaa ja käyttää hydraulimoottoria. ja siksi COMet-III isra tekee online-kartoituksen ja lentoradan suunnittelun, joten täysin automaattinen havaitsemisrobotti Tämän tyyppinen robotti on kolmas kehittyneen robotiikkaan perustuva miinanraivaustyyppi, ja se on tulevaisuuden lähestymis- ja kulunvalvontatutkimus- ja kehitystyö humanitaarisen miinan toiminnan hankkeeseen. pyrkimyksemme metsästää pientä ajoneuvoa miinojen havaitsemiseen ja raivaukseen Tämä pieni ajoneuvo (MHv), erityisesti weoffreedom-robotti, jota kutsutaan nimellä SCARAtoburied antipersonnel, on jakanut projektin väliset tehtävät yhteistyöhön Fuji Heavy Industriesin ja Saton ryhmän kanssa Tohokun yliopistosta sekä Arain ryhmän kanssa yliopistosta. Electro-Communications on ehdottanut pientä etäkäyttöön perustuvaa ajoneuvopohjaista järjestelmää. Maamiinojen havaitsemisesta huolehtii Saton grouat Tohoku University, joka kehittää ryhmätyylistä maatutkaa (SAR)

e Detection Robot ja siihen liittyvät tekniikat humanitaariseen miinanraivaukseen Kuva 13 Havaitseminen Kuva 14 3-D-kartoitus45 Liikeradan suunnittelu 3-D ViDatan avullaKirtasuunnittelun tuottaa off-line. Nimittäin aluksi 3-ulotteinen havaintoalueelle, kuten 1m x Im tuotetaan stereovision perustuvan nage-käsittelyn avulla, jonka jälkeen lentoradan suunnittelu tehdään automaattisesti. Kohde Kuitenkin stereovision kameran raaka syvyystieto sisältää suuren datavolyymin ja myös kohinaa Tämä suuri tietomäärä on hankalaa lentoradan suunnittelussa.

Siksi alkuperäisestä syvyysnäkökamerasta on luotu työsyvyystieto f(r, nn) ​​sen näytteiden ottamisen jälkeen ruudukkovälillä dgNäin ollen työsyvyystiedot f(ml, z) voidaan kirjoittaa muodossa1] ja n2 ovat oletetut kokonaisluvut Tämä työskentelysyvyystieto f(nL, n2) ruudukossa lentoradan suunnittelualgoritmin CMDe-ilmaisun lähtöpisteen Pa liikerata rinnakkain thev:n kanssa, ja vo muuttaa pisteen maanpinnan nopeuksia Kuitenkin kokeen aikana nopeudetRadan suunnittelun aikana, ensin päätetään sijainti ja asentopää jokaisessa ruudukkopisteessä fnm, n2); sitten nämä diskreetit pointeby suorit viivat jatkuvan liikeradan luomiseksi Tyytyväiset liikeradan suunnittelun aikana1 Anturin pää pitää itsensä suunnilleen yhdensuuntaisena maanpinnan kanssa

Humanitaarinen miinanraivaus Innovatiiviset ratkaisut ja teknologian haasteet3n skannausskannaus Kuva 15 Trajektori451 Asentokulmien päätös Anturipään kohdeasentokulmat a ja a, jotka täyttävät ensimmäisen tavoitteen, voidaan saada syvyystiedoista grourThe X, kaltevuuksina, aksiaalinen kaltevuus maanpinnan ruudukkopisteessä (nl, 12) määräytyy vähimmällä6e päätetään samalla tavalla missä ks määritellään kaltevuuskertoimeksi, asentokulmat kuitenkin päätetään yhdessä mekanismin uudelleen siirrettävistä alueista

Toinen on kunkin ruudukkopisteen väliset rajat, jotka ottavat huomioon asentoliikkeen er ja a pisterajojen ohitusnopeuden Dr ja ty, jotka on esitetty alla. Missä amAx näyttää 452 linkin pituuden päätöksen 3 Linkin pituus I3 3, joka täyttää aiemmin mainitun toisen tavoitteen, päätetään pallonivelen asenteellaPapoint Po on Ps=l,de, n, d, Pe -d, -Is Missä pisteen Pa kiinteäksi korkeudeksi oletetaan p lisäksi etäisyyttä pisteen p ja pisteen pa välillä

e Detection Robot ja siihen liittyvät tekniikat humanitaariselle miinanraivaukseksi on dg. Kun sijainti S keskipisteessä S pohjassa on seuraava asennevektorien Xs ja Y kanssa, kussakin ruudukkopisteessäWhere Is määritellään etäisyydeksi pisteen Pa ja piste s Tällä hetkellä kaikki pään pohjan kece Iugr pintaan, Siksi maksimipituus I3 päätetään edellä täytettynä. Kuitenkin15koneen liikkuva alue päätetään uudelleen, että anturin pää ei kosketa maan pintaa viiveestä huolimatta, aiheutuu linkkien inach-vaste.Kirjan im-ruudukon pisteessä, jonka XY-vaihe kulkee, suunnatun asema on a(, a (i )ja linkin 3 pituudeksi oletetaan b(tässä tutkimuksessa Cmd suorittaa seuraavat kolme operaatiota thetume1

Anturin pään3 XI- ja Yo-aksiaalisten liikkeiden asentomuutokset XY-vaiheessaTässä linkin 3 pituus ls(päätetään uudelleen, jotta CMD mukautuu turvallisesti näiden kolmen toiminnon aiheuttamaan aikaviiveeseen. Tässä näiden kolmen toiminnon oletetaan olevan2 saapumisajalla dy/'us, dy/uy seuraavaan ruudukon pointe-pituus l(o) päätetään uudelleen niin, että kaikki anturipään alaviiveen pisteet thed Kuitenkin l3() päätetään rajoitussiirrettävällä alueella. mekanismin ja laajennuksien ldr ja ly rajat, jotka ottavat huomioon thelaxin ja lay:n raja-arvojen ohitusnopeuden, Dx ja Dy, on esitetty alla. Missä UMAX oletetaan linkin 3 maksimilaajenemisen kiihtyvyydeksi. Kuva 17 esittää kohteen liikeradan

248Humanitaarinen miinanraivaus Innovatiiviset ratkaisut ja teknologian haasteetGroundKuva 16 Päätös200200Kuva 17, Trajecto46 Kokeet kuvasta

18 3D-etäisyystietoa havainnollistavasta kokeesta ja kohderata generoidaan käyttämällä aiemmin mainittuja menetelmiä. Tässä jokainen ohjaustulo CMD:n moottoriajureille generoidaan takaisinkytkentäohjausjärjestelmän PID-säätimellä, jotta jokainen laajennus kohderata Kun näytteenottotaajuudella on 50 HzLisäksi PID-säätimen jokainen vahvistus on esitetty taulukossa 3 ja jokainen parametri suunnittelussa on esitetty taulukossa 4.

e Detection Robot ja siihen liittyvät tekniikat humanitaariseen miinanraivaukseen 18 Havaintoalue kokeelle Taulukko 4 Liikeradan parametrit gTaulukko 3, pid controllo Kuva 19 näytti generoidun kohteen ja tulospään pohjan kokeessa. rako tlr-pään pohjan ja maanpinnan välillä

Kuva 20 ei näytä todellista dataa, vaan lopullista dataa PC:lle kirjautumisen jälkeen. Lisäksi nämä piikkihuiput ovat diskreettejä tietoja, kuten kuva 16. Lisäksi linkkien 1, linkin 2 ja linkin 3 kunkin laajennuksen kohderata ja vaste. koe alkaa neljän sekunnin ajan aremm]-200-20Kuva 19 Anturin pään liikerata

Humanitaarinen miinanraivaus: Innovatiiviset ratkaisut ja tekniikan haasteetM20Kuva 20 Anturin hpään ja maanpinnan välinen rako(a)Li(b) LinkLink 3Kuva 21

Havaitsemistyön linkkien liikeratareaktiot ja turvallinen kosketus maanpinnan kanssa on saavutettu. Näissä kokeissa määritetty turvaraja Jokaisella linkillä on erinomainen liikerata suorituskyvyn jälkeen pienellä ylityksellä ja vastaavasti viiveellä, kuten on esitetty kohdassa47 Sijainnin arviointimenetelmät of Buried Landmines Haudattujen maamiinojen sijainnin arvioiminen maamiinan havaitsemisantureiden tiedoilla on tärkeää havainnointityössä bdetection robotit Käytetyllä tutkimuksella metallinpaljastimella on ominaisuus, että lähdön taajuus muuttuu ennen metallia ja sen jälkeen

e Detection Robot ja siihen liittyvät tekniikat humanitaariseen miinanraivaukseen fre m hehe Xh akselilla ja positiivinen arvo, kun maamiina on vasemmalla puolella anturin pään keskeltä Haudatun maamiinan sijainti arvioidaan metallinpaljastimen prosessoidulla teholla. osa esittää menetelmän havainnointialueen haudatun sijainnin arvioimiseksi vain yhdellä haudatulla maamiinalla jokaisessa X, aksiaalisesti skannaamalla, metallireaktion voimakkuus: m; ja haudatun maamiinan ehdokassijainti: [ ri yi] päätetään metallinpaljastimen lähdön perusteella. Loppujen lopuksi (Nbanning on valmis, haudatun maamiinan arvioitu sijainti päätetään kunkin metallireaktion voimakkuuden ja haudatun maamiinan ehdokaspaikan mukaan Missä i-skannauksessa bilandminehe keskipisteen ehdokassijainti paikoista, joissa metallireaktiot ylittävät kynnyksen vav]taiValv pitkin Xb:tä aksiaalisesti pitäen lähtö incLisäksi niiden vahvuudeksi oletetaan eron maksimiarvojen välillä. ja minimiarvot että va02 V ja N=I,/yd+ 1 tässä tutkimuksessaEhdokaspaikkaKuva 22 Ehdokaspaikan määritelmät (im scanning4

8 Kokeilualue (x ly) kuvassa 18 esitettyä hiekkaa, ja CMD:n suorittamat maamiinan havaitsemiskokeet suoritetaan. Hautamiinan sijainti arvioidaan metallinpaljastimen hankituilla tiedoilla ja anturin pään tehokkaalla ja asennonsäädöllä. maamiinan havaitsemissuorituskyky on varmistettu Tässä ohjausmenetelmän oletetaan olevan sama kuin lentoradan seurannan kokeissa osiossa 464, maamiinan ehto. Tässä kokeessa on määritelty kolme erilaista lentorataa, joilla varmistetaan välin ja asenteen hallinnan tehokkuus maamiinan havaitsemissuorituskykyyn, ja niitä verrataan.

e Detection Robot ja siihen liittyvät tekniikat humanitaariseen miinanraivaukseenGPR) Ou asennetaan miinanraivausmanipulaatioon ja miinanraivauskäsittelyyn kuin yksi tekniikka Nämä järjestelmät, vaikka ovatkin erittäin käyttökelpoisia monimutkaisia ​​ja joustamattomia A httor toisaalta kädensijaa sivulle liikkuessaan eteenpäin maahan Toiminnan seuraamalla maaprofiilia ilmaisimen ollessa lähellä maata osumatta maahan tai Vaihtele pyyhkäisyleveyttä tietyn tilanteen mukaan, eikä sitä yleensä rajoita maasto

Kuitenkin manuaalinen menetelmä työvoimaintensiivinen ja stressaava operaatiolle, joka sen seurauksena voi suorittaa tämän tehtävän vain lyhyitä jaksoja kerrallaan. Tehtävä on myös yksitoikkoinen ja toisinaan Kanadan miinatoimintateknologian keskuksen (CCMAT) oboottinen laite, joka pystyy itsenäisesti liikuttamaan miinanäkijää luonnollisilla maanpinnoilla, mukaan lukien tiet, ja turvaamaan henkilön turvallisuuden

nnel, joka suorittaa miinojen havaitsemisen, tämä tarjoaa myös joustavammat ja halvemmat vyöpinnat, kuten tiet ja pellot, kuin järjestelmät, jotka käyttävät ajoneuvoon asennettujen järjestelmien staattista ryhmää. Vaikka useat ajoneuvoon asennetut järjestelmät on suojattu perinteisiltä panssarintorjuntamiinoilta, ne saattavat silti vaatia ajoneuvon neutralointia jalkaväkimiinat ja kallistustankomiinat CCMaT:n ehdottaman järjestelmän suojaus vähenee huomattavasti ennen kaikkea sen vuoksi, että ajoneuvon anturi ei kosketa maata (GPR) ja infrapuna- ja ultraviolettisäteilyä. Se havaitsi hyvin panssarimiinoja, mutta oli vaikeuksia tunnistaa jalkaväkimiinoja. miinat ja erittäin monimutkaisiksi osoittautunut etsintäjärjestelmä (SAMS) SAM-järjestelmät vähentävät miinanraivaajien uhkia, jotka havaitsevat, merkitsevät ja sallivat metallintunnistusjärjestelmä SAMSmark, ja kartoittavat haudatut miinat käyttämällä metallinilmaisinjärjestelmää ja differentiaalista GPS-paikannuslaitteistoa puoliautonomisella kauko-ohjauksella.

Humanitaarinen miinanraivaus : Innovatiiviset ratkaisut ja tekniikan haasteet Kuva 5 Robottikanneri asennettuna etäohjattavaan Kuva 6 Ajoneuvon miinantunnistimeen (VMMD)[6]toiseen ajoneuvoon asennettuun tunnistusjärjestelmään (VMDS) VMDS-konsepti perustuu kaupalliseen liukuohjattavaan alustaan, joka on muutettu sisältämään kauko-ohjauksen

VMDS-anturipaketti koostuu 2 metriä leveästä Sciebel-metallintunnistusjärjestelmästä Thermal-Neutron Analysis (TNA) -anturista ja infrapuna-anturista. Mittariryhmä havaitsee ajoneuvon reitillä olevat esineet, kun taas TNa osoittaa kohteet, jotka sisältävät räjähdysaineita. mittarin havaitseminen suoriutui erittäin hyvin TNA löysi eniten AT-miinoja, mutta sillä oli vaikeuksia tunnistaa AP-miinoja ja se osoittautui erittäin monimutkaiseksi.3 Mine Hunter Vehicle (MHV)ng:n konsepti ja toteutus raivauksessa ja raivauksessa Tämä pieni ajoneuvo on nimeltään Vehicle (MHv) on varustettu miinalla. tunnistusanturit Yleiset suunnittelunäkökohdat olivat seuraavat;n on helppoa()Ajoneuvojen pääosan paino on 1100kg-1500kg(4)Se on luonteeltaan ympäristönkestävä ja pystyy suorittamaan tietyn toiminnan (5)Ajoneuvo voi kiivetä ylös ja alas vuoristoalueiden rinteissä.(6)Ajoneuvo kestää räjähdyksiä vastaan. m() Luotettava ohjauslaite on kehitettävä kiipeämis- ja käännöskyky()Moottorin kestävyys ja luotettavuustesti sy(4)Akselin kehittäminen, joka on varusteltu jalkatorjuntatason luodinkestävän varusteen väsymis- ja luotettavuustestillä

e Detection Robot ja siihen liittyvät tekniikat humanitaariseen miinanraivaukseen(6)Pölyltä suojaavan luonteen kestävyys- ja luotettavuustesti, joka estää pienen hiekan jne. tarttumisen joustaville alueille(7) Luotettavan kauko-ohjaimen ja varren kehittäminen Dieselmoottori ja -varsi. a HST (Hydraulic Static Transmission) -järjestelmä Fourmendenrsached etuoikealle, eteen vasemmalle, takaoikealle ja takavasemmalle Moottori valittiin soveltuvaksi 2 000 metrin korkeuteen Afganistanissa. Vasen sivulaukku (edessä, takana) ja oikea puoli") on erillinen hydraulipumppu ja hydraulipumppu

Lisäksi MHV-telaimet voivat pyöriä #25 astetta keskipintojen välillä, liikkua epätasaisessa maassa ja nousta ja laskeutua kaltevassa maassa. Välien ja renkaiden vaihtaminen voidaan helposti irrottaa kahdeksan pulttia, kuten auton renkaan vaihtaminen, erittäin luja teräslevy 4, 5mm kiinnitettiin eteen pulteilla, Akseleiden pyörivä osa on holkkilaakereita, jotka ovat lujia iskunkestäviä eivätkä vaadi hiekan ja pölyn tunkeutumisen laakereihin, öljytiiviste kiinnitetty molemmille puolille Vaikka akselit olisivat veteen upotettuna ei tule vuotoa laite koostuu moduuleista, joihin kuuluu hydraulipaineen säädin, suhteellisuussähkömagneettinen venttiilinohjain, kaukosäädin, kuvansiirtolaitteet, manipulaattorin ohjauslaitteet ja miinan ohjainlaitteet, huoltoluonnoksen inderaatio moduulin varustelu, Runko tuli raskaammaksi vahvistamisen, tiivistyksen, pölysuojauksen ja luodinkestävän tuloksena. Tämän seurauksena tavoitepainorajaksi asetettiin 1 600 kg. Moottorin teho on 39 hv ja hydraulipaine 180 kg. NimellistarkkuusAHV on seuraava: 2) Alennusvaihteet tehtiin reppujärjestelmään harmonisen sijaan3) Itse anturivarren vedenpitävyys on IP30n, kokonainen takin ja vesisuuttimen kanssa pitääkseen aina miinantunnistuksen suunnan (5) SCARA käsivarressa on neljän vapausasteen vapausasteet ovat vaakasuorat, yksi on kohtisuora ja yksi on akselin suunta, ja niitä ohjaa myös Ac. Suurin hyötykuorma on 40 kg Kummankin varren pituus

Humanitaarinen miinanraivaus: Innovatiiviset ratkaisut ja tekniikan haasteet10 m/min ja toiston paikannustarkkuus on tlmm vaakasuunnassa#lmm kohtisuorassa takaisinkuorman koko on 400mm x 400mm x 400mm, ja SCARA-varsi full(8)GPR ja SCARA-varren kärkeen on asennettu metallinpaljastin, jossa on metallinpaljastimen väliohjaus ja lämpöohjauksessa gPcontrol, ja miinanpaljastin, kuvat 7 ja 8 esittävät maaliskuussa Kagawan prefektuurin Sakaidtyssa suoritetun kenttätestin. 2006 Myös MHVMarch 2007 -esitys

Croatia3到manipulaattori Tämän jälkeen mhv:n ohjatun metallinpaljastimen asennusaikataulu selitetään yksityiskohtaisesti. Selvitysjärjestelmän kehitystä kuvataan, keskittyen robottiin.Erityisesti saavutettiin kohtuullinen suorituskyky 6-vapausrobotille, jossa on monitoimityökalu epälineaarisella ohjauksella. "Katso TABLE-kaaviota tai ohjausteoriakaaviota ja myös isäntä-orjakäsiä4 Ohjattu metallinpaljastin, joka on asennettu miinanpaljastukseen. metallinpaljastimia voitaisiin parantaa huomattavasti, jos rako ja sen toiminto suoritettaisiin siellä, missä pää seuraa tarkasti maan pintaa säilyttäen lähes tasaisen raon maanpinnan ja anturipäiden välillä ohjaamalla rakoa ja asentopäitä.

e Detection Robot ja siihen liittyvät tekniikat humanitaariseen miinanraivaukseen Kuitenkin tekijöiden parhaan tietämyksen mukaan tutkimustyössä, joka on kvantitatiivisesti käsitelty uudelleen havaitsemissuorituskykyä ja säätämällä anturin pään rakoa ja asentoa maahan, voi olla huomattava määrä kasvikuvia. CMD:n CCD:n käsittely kasvillisella miinakentällä voidaan välttää Cmd seuraa sitten generoitua liikeradanseurantaohjainta niin, että tehokkuus ja raon ja asenteen hallintaan liittyvä vaikutus CMD:n miinojen suorituskykyyn on osoitettu kokeellisella nastalla. 43 Stereovision kameran kuvaus on esitetty osiossa 44 Liikeradan suunnittelun kuvaus on esitelty jaksossa 45 Rataseurannan kokeiden tulokset on esitetty osiossa 46 Tulokset 48 Ylläolevan valossa tekijöiden tutkimusryhmä on kehittänyt Controlled Metallin. Ilmaisin (CMD), jossa on 3-DOF anturipään mielivaltaista sijoittelua varten CMD-järjestelmä voi luoda nopean 3D-kartoituksen maanpinnasta ja voi luoda G-D:n liikeradat, joita käytetään 3D-kartoinnissa ja robotiikassa (Clark). , F et ai

2007),(Rochaa, R et al 2005),(Xiao, D, et al 2004) täydellinen tunnistuskyky kuin muut kantaman sensorit42 Tweaktorin ja 3-dof-mekaniikkapulaatiomekanismin ohjattu kohde drctric moottorit Tehty päärungosta CMD, kaksi PC3-D stereotrmuovat kaksiulotteisen liikkeen kolme moottoroitua niveltä (linkki 1, linkki 2 ja linkki 3) kylpykiertoliike translaatioliikkeeksi Linkin 1linkin 2 ja linkin 3 pituuksien pyörintä pystysuuntaan Oikeakätinen Koordinaattijärjestelmä yOt11spektiivisesti) mitataan kulmat, jotka on asennettu jokaiseen linkkiin seuraavassa osiossa kuvatulla laskentamenetelmällä

Humanitaarinen miinanraivaus: innovatiivisia ratkaisuja ja teknologian haasteita CMD on asennettu XY-vaiheen vaaka-asemointivarteen kohtaan P xY-vaiheen vaaka-asemointivarsi, on mahdollista tehdä päätestattu 3-D-stereonolla. metalliosat 600 mm:n säteellä anturin päästä; tämä käytännössä eliminoi kaikki mahdolliset häiriöt metallinpaljastimessa. Taulukko i shehe CMDXY-vaiheen tekniset tiedot Kuva 9 Yleiskuvaus CMD systemoderista[ DC MotorLDetFig 10

CMD-järjestelmän arkkitehtuuri Kuva 11 CMD:n konfigurointi

e Detection Robot ja siihen liittyvät tekniikat humanitaarista miinanraivausta varten on oja pallonivelessä Pa Geometrinen suhde pituuskulman1 10 Pitch, RollTable 1 Kuvassa 12 CMD-pituuskulman O, kallistuskulman ar pään määritykset CMD-järjestelmässä, sen varmistamiseksi, että anturin pää seuraa maanpintaa ilman törmäystä, theta

Sitten pituusmuutokset I1, z lasketaan alla esitetyistä inoista()ja(2)(1214+2/sL sin(6 -arctanLisäksi suora kinematiikka on seuraava6l,“+2,l4-2le arctanMissä linkkien s ja pituudet ja L12 Lisäksi vektorit x yhead määritellään Xe:ksi asentokulmalla 6 a4 Ground Mapping 3-D Std Bumblebee ( Point Gray Research Inc ) kanssa on stereovision pohjainen maakartoitus Tämä stereovision cama rinnakkaiskuvaukset ja optisen akselin x-akselin vasen ja vaaka-akseli ja pystysuora vasen määritellään dinaattijärjestelmäksi Od

244Humanitaarinen miinanraivaus: Innovatiiviset ratkaisut ja teknologian haasteet(a) CMDn rullaus)CMDn-algoritmi etsii fspondenssipisteitä stereovision kameralla saadun vasemman ja oikean kuvan välillä, jonka malli vastaa oikeaa ja vasenta kuvaa seuraavastifBMissä asema Vastaavuuspisteet p ja pon oikealla ja vasemmalla kuvalla määritellään muodossa (a, yr),(rn, y,) Tämän seurauksena kameran koordinaattijärjestelmän maantieteellisten ominaisuuksien tiedot hankitaan.Tämän vuoksi syvyystiedot f(r, y) maassa peruskoordinaattijärjestelmän pinta generoidaan koordinaatiolla

Tässä kuvassa 13 on esimerkki tunnistusalueesta ja 3D-maantieteellisten piirteiden kartta kuvassa 14. Laitteen koko [mm] 160 (L) × 40 (K) × 50) Paino [glPerusviiva [mm ]Polttoväli [mmPixels 320 (H) × 240 (V) kulma [de] Taulukko 2 Stereon tekniset tiedot