Техническое зрение и дополненная реальность: новые исследования Армии США

Современные робототехнические комплексы умеют выполнять часть задач в автономном режиме, например, двигаться по заданному маршруту с учетом особенностей местности и с преодолением препятствий. Также разрабатываются новые системы, способные вести наблюдение и разведку, обрабатывать данные и выдавать готовую информацию человеку. Недавно эксперименты такого рода прошли в США.

Последние разработки

О проведении новых экспериментов и испытаний 24 августа сообщили Командование по развитию боевых возможностей и Научно-исследовательская лаборатория Армии (Army Research Lab – ARL). Вместе с рядом других организаций они реализуют программу Artificial Intelligence for Mobility and Maneuver Essential Research Program, целью которой является создание средств искусственного интеллекта для наземных РТК и обеспечение его взаимодействия с человеком.

К настоящему времени в рамках этой программы создано несколько экспериментальных образцов техники. Последние из них оснащены перспективными средствами наблюдения, обеспечивающими автономное ведение разведки и выдачу данных человеку посредством системы дополненной реальности.

Для проведения испытаний были изготовлены два опытных РТК с отличающимся оснащением и программным обеспечением, а также комплект аппаратуры для человека. Все эти изделия работали на реальном полигоне и в целом подтвердили свои возможности. Роботы успешно выявляли подозрительные объекты на местности, а операторы буквально видели результаты разведки.

Опытная техника

В недавних испытаниях использовались два РТК схожего облика. Их построили на основе платформы Warthog UGV от компании Clearpath Robotics. Это четырехколесная полноприводная машина компактных размеров с электродвигателями, способная нести груз или специальное оснащение, в т.ч. интегрируемое в контуры управления. Такая платформа способна работать по командам оператора или в автономном режиме.

Для наблюдения за обстановкой в опытах использовались сканирующие лидары двух типов. Одна машина Warthog получила систему VLP-16 LiDAR от компании Velodyne; вторую оснастили изделием Ouster OS1 LiDAR. Средства технического зрения соединили с вычислительными блоками и аппаратурой передачи данных.

Принцип действия робототехнических разведчиков двух типов достаточно прост. Работая на местности, РТК должен «осмотреть» окружающую обстановку и создать трехмерную базовую картину. Затем лидары продолжают сканирование, а электроника сравнивает новые данные с базовыми. При выявлении каких-либо изменений автоматика должна моментально определить их характер, оценить риски и известить человека.

Для оператора такого комплекса предназначаются очки дополненной реальности и некоторое сопутствующее оборудование. Информация о подозрительных объектах и изменениях выдается в графическом виде в режиме реального времени. Очки показывают отметку на конкретной точке местности и сопровождают ее кратким описанием – дальность, степень опасности и т.д. Получив наиболее полную информацию, оператор может определять дальнейшие действия, как свои, так и роботов.

Результаты испытаний

В ходе недавних испытаний получил подтверждение общий потенциал новой технологии. Кроме того, уточнили требования к компонентам. Так, оказалось, что даже простые и относительно недорогие лидары с низким разрешением способны эффективно дополнять человеческое зрение. Соответственно, пропадает необходимость в более сложных и дорогих изделиях – без потери в эффективности работы и с некоторым ростом производительности.



В ходе испытаний лидары обновляли картину до нескольких десятков раз в секунду. Разрешение – 10 см. Этого было достаточно для эффективной работы, обнаружения условных целей и выдачи данных оператору.

В открытых публикациях упоминается наличие двух опытных платформ с разными комплексами аппаратуры, но различия, которые они могли проявить на испытаниях, не раскрываются. Кроме того, не уточняются особенности прошедших тестов – тип местности, условные цели, быстродействие всего комплекса и отдельных систем и т.д.

Направления развития

Опытные РТК на базе Warthog UGV являются исключительно демонстраторами технологии. С их помощью ARL проверила работоспособность новой аппаратуры и ПО для нее. При этом закладывается фундамент для создания принципиально новых систем, способных найти применение в армии. На базе нынешних наработок в будущем могут быть созданы новые комплексы аппаратуры, пригодные для внедрения на практике.

Разработчики проекта считают, что подобные технологии обязательно должны дойти до армии. Совместная работа людей и техники позволит эффективнее вести наблюдение и выявлять больше опасных объектов. РТК смогут находить засады противника, взрывные устройства и другие угрозы – не подвергая опасности живых солдат.

Необходимо проработать вопросы обратной связи. Оператор, получив данные о найденном объекте, сможет вносить свои замечания и поправки, а робот должен будет обрабатывать и учитывать их. Кроме того, не исключается создание обучаемых систем – в таком случае РТК сможет использовать накопленный опыт и более правильно реагировать на ситуацию.

Еще одна перспективная идея, отрабатываемая в нынешней программе, – создание средств защиты органов зрения с функцией дополненной реальности. Необходимость подобных технологий считают очевидной и обязательной в контексте дальнейшего развития боевой экипировки. Очки могут выдавать самую разную информацию, и не только данные от робота-разведчика.

Следует напомнить, что нынешние работы являются частью более объемной программы Artificial Intelligence for Mobility and Maneuver Essential Research Program. Ее целью является создание РТК, способного самостоятельно определять все особенности и параметры местности, адаптироваться к ним и свободно перемещаться и маневрировать. Предлагаемые средства технического зрения можно будет использовать в качестве универсального компонента для сбора всех данных, для вождения, разведки, стрельбы и т.д.

Пошаговое развитие

К настоящему времени в США и других странах созданы робототехнические комплексы военного назначения, оснащенные средствами технического зрения с теми или иными функциями. Так, уже освоено самостоятельное перемещение по различным местностям или наблюдение за обстановкой с выявлением целей. Часть задач пока приходится решать при помощи операторского пульта.

Одной из актуальных задач является повышение эффективности работы в уже освоенных сферах – улучшение «умений» по вождению или более точное распознавание целей. Также создаются технологии для эффективного взаимодействия РТК с людьми, чем сейчас занимается Лаборатория Армии США.

В отдаленной перспективе нынешние и будущие проекты должны привести к весьма интересным результатам. В армейских частях сможет появиться широкий круг роботов разных классов и назначения. Они будут сопровождать солдат на поле боя и брать на себя часть задач, а также моментально обмениваться с ними информацией. РТК уже снизили нагрузку на бойцов, и в дальнейшем эта тенденция сохранится.

Таким образом, достижения науки и техники вновь могут изменить облик и возможности армии. По всей видимости, первой новые средства разведки освоит американская армия. Однако в будущем схожие системы должны будут появиться и у других стран. К чему приведут такие события – покажет время.