無人陸上車両 – HiSoUR 芸術文化美術歴史

無人地上車両（UGV）は、地面に接触している間に、また人間の存在の有無にかかわらず動作する車両です。 UGVは、操作者が不便、危険、または不可能な多くの用途に使用することができる。一般に、車両は、環境を観察するための一組のセンサを有し、自律的にその行動に関する決定を下すか、遠隔操作によって車両を制御する別の場所の人間のオペレータに情報を渡す。

UGVは、無人航空機および遠隔操作される水中車両に対する陸上の対応物である。無人ロボットは、様々な鈍い、汚い、危険な活動を行うために、民間用と軍用の両方で積極的に開発されています。

歴史
RCAのWorld Wide Wireless誌の1921年10月号に、リモートコントロールされた作業車が報告されました。車は無人で無線で無線で制御されていた。技術はいつかタンクに適応できると考えられました。 1930年代、ソ連は、別のタンクから無線で遠隔制御された機関銃のタンクであるTeletanksを開発しました。これらは、フィンランドとの冬季戦争（1939-1940）で使用され、ドイツが1941年にソ連邦を侵略した後、東部戦線の始まりになった。第二次世界大戦中、英国は1941年にマチルダII歩兵戦車”ブラックプリンス”として知られていたが、それは隠れた対戦砲の射撃や解体任務のために使われていただろう。タンクのトランスミッションシステムをウィルソンタイプのギアボックスに変換するコストのために、60タンクのオーダーがキャンセルされました。

1942年から、ドイツ人は遠隔解体作業のためにゴリアテ追跡鉱山を使用しました。ゴリアートは、制御ケーブルを介して爆発物を60kg運ぶ小さな追跡車両でした。彼らのインスピレーションは、フランスが1940年に敗北した後に発見された小型のフランスの追跡車両でした。費用、低速、制御用ケーブルへの依存、武器に対する貧弱な保護の組み合わせは、それが成功とはみなされないことを意味しました。

Shakeyと名付けられた最初の主要な移動ロボットの開発努力は、1960年代にDefense Advanced Research Projects Agency（DARPA）の調査研究として作成されました。シェイキーは、テレビカメラ、センサー、および木製ブロックを拾い、コマンドに基づいて特定の領域に配置するナビゲーションタスクを手助けするコンピュータを備えたホイールプラットフォームでした。続いて、DARPAは一連の自律型および準自律型地上ロボットを開発しました。これはしばしば米軍と連携して行われました。戦略的コンピューティング・イニシアチブの一環として、DARPAは、自律的に道路を自律的に有効な速度でナビゲートできる最初のUGVであるAutonomous Land Vehicleを実演しました。

今日
ロシアと中国は迅速に無人陸上車両開発の指揮官になる。ロシアには多種多様な武装戦争ロボットがあります。中国は、軍事ロボットのアメリカの支配を迂回するだけでなく、地域の優位性を強化することを目指している。中国と近隣諸国との一連の激しい領土紛争が、東京、ソウル、シンガポールへの軍事投資を刺激している。

設計
アプリケーションに基づいて、無人陸上車両は、一般的にプラットフォーム、センサー、制御システム、ガイダンス・インターフェース、通信リンク、およびシステム統合機能のコンポーネントを含みます。

プラットフォーム
プラットホームは、全地形の車両設計に基づくことができ、機関車装置、センサ、および電源を含む。軌道、車輪、および脚は一般的な移動形態です。さらに、プラットフォームは、関節接合体を含むことができ、いくつかは、他のユニットと接合するように作られる。

センサ
UGVセンサの主目的はナビゲーションであり、もう一つは環境検出である。センサーには、コンパス、オドメータ、傾斜計、ジャイロスコープ、三角測量用カメラ、レーザーおよび超音波距離計、赤外線技術が含まれます。

制御システム
無人の地上車両は、一般に、遠隔操作型および自律型と考えられているが、監視制御は、内部UGVシステムおよび遠隔操作者からの意思決定の組み合わせがある状況を参照するためにも使用される。

リモート操作
遠隔操作型UGVは、操作者がインタフェースを介して制御する車両である。すべての動作は、デジタルビデオカメラなどのセンサの直接的な視覚的観察または遠隔使用のいずれかに基づいてオペレータによって決定される。遠隔操作の原則の基本的な例は、遠隔操作のおもちゃの自動車である。

遠隔操作されるUGV技術のいくつかの例は、

無人スナッチランドローバー。
フロントラインロボティクス遠隔操作UGV（TUGV）
剣闘士戦術無人地上車両（米国海兵隊が使用）
iRobot PackBot
セルビア軍が使用した無人陸上車両Miloš
フォスター・ミラータロン
Remotec ANDROS F6A
自律型ソリューション
メサアソシエイツTactical Integrated Light Force展開アセンブリ（MATILDA）
ベッカロボティクス戦場採取支援ロボット（BEAR）
G-NIUS自律無人地上車両（イスラエル航空宇宙産業/ Elbit Systems合弁会社）Guardium
ロボウォッチASENDRO
Ripsaw MS1
DRDO Daksh
VIPeR
DOK-ING地雷除去、消防、地下掘削UGV
MacroUSA Armadillo V2マイクロUGV（MUGV）とスコーピオンSUGV
ノヴァ5
クリムスクAPC

自律
自律型UGVは本質的に人間のコントローラを必要とせずに動作する自律型ロボットです。車両は、そのセンサを使用して環境に関するいくつかの限られた理解を発達させ、人間が提供するミッション目標のコンテキスト内で次のアクションを決定するために制御アルゴリズムによって使用される。これにより、UGVが完了している天気の良い仕事を人間が見る必要が完全になくなります。

完全自律型ロボットは、次のことが可能です。

建物のインテリアのマップを構築するなど、環境に関する情報を収集する。
人や車などの関心のある物体を検出する。
人間のナビゲーション支援なしでウェイポイント間を移動する。
人間の介入なしで長時間作業してください。
人々、財産、またはそれ自体に有害な状況を避けてください（設計仕様の一部でない限り）
爆発物を無力化、または除去する。
外部からの支援なしで自分自身を修復する。

ロボットは自律的に学習することもできます。自律学習には次のことが含まれます。

外部の支援なしに、新しい機能を学び、獲得する。
周囲に基づいて戦略を調整する。
外部の支援なしに周囲に適応する。
ミッションの目標に関する倫理観を育む。

自律ロボットは、すべての機械と同様に、定期的なメンテナンスが必要です。

武装自律型機械を開発する際に考慮すべき最も重要な側面の1つは、戦闘員と一般市民の区別です。誤って実行された場合、ロボットの配置は有害な可能性があります。これは、戦闘員が意図的に検出を避けるために一般市民として偽装している現代において特に当てはまります。ロボットが99％の精度を維持したとしても、失われた民生人の数は依然として壊滅的である可能性があります。このため、少なくとも十分な解決策が開発されるまでは、完全自律型のマシンが武装した戦闘に送られることはまずありません。

自律型UGV技術の例をいくつか挙げます。

DARPAグランドチャレンジ用に開発された車両
自律車
多機能ユーティリティ/物流設備用車両
CMUによってDARPA用に開発されたクラッシャー

誘導インタフェース
制御システムのタイプに応じて、機械と人間の操作者との間のインターフェースは、ジョイスティック、コンピュータプログラム、または音声コマンドを含むことができる。

通信リンク
UGVと制御ステーションとの間の通信は、無線制御装置または光ファイバを介して行うことができる。また、操作に関わる他の機械やロボットとの通信も含まれます。

システムインテグレーション
システムアーキテクチャは、ハードウェアとソフトウェアの相互作用を統合し、UGVの成功と自律性を決定します。

用途
今日、様々な種類のUGVが使用されています。主にこれらの乗り物は、爆発物の取り扱いや爆弾の使用不能な乗り物、強さや大きさの追加が必要な場所、人間が簡単に行かない場所など、危険な状況で人間を置き換えるために使用されます。軍事用途には、監視、偵察、ターゲット取得などがあります。農業、鉱業、建設などの産業でも使用されています。 UGVは海軍作戦において非常に有効であり、海兵隊の戦闘の助けを借りて非常に重要です。彼らはさらに、土地や海上の物流業務に役立つことができます。

UGVはまた、平和維持活動、地上監視、ゲートキーパー/チェックポイント操作、都市の通りの存在、都市設定における警察と軍の襲撃を強化するために開発されている。 UGVは、軍隊や警察の死傷者を減らして、武装勢力から「最初の火を引く」ことができます。さらに、UGVは現在、救助および復興の任務に使用されており、Ground Zeroで9/11以降の生存者を見つけるために初めて使用されました。

宇宙アプリケーション
NASAのMars Exploration Roverプロジェクトには、元の設計パラメータを超えて実行している2つのUGV、SpiritおよびOpportunityが含まれています。これは、冗長システム、慎重な取り扱い、長期的なインタフェース意思決定に起因しています。オポチュニティー（ローバー）とその双子スピリット（ローバー）は、2003年7月に打ち上げられ、2004年1月に火星の反対側に着陸した。スピリットローバーは名目上、深い砂に閉じ込められるまで作動した2009年4月に予想よりも20倍以上長く続きました。これとは対照的に、機会は、意図された3ヶ月間の寿命を超えて12年以上にわたって運用されています。好奇心（ローバー）は2011年9月に火星に上陸し、その後2年間の任務は無期限に延長されています。

民間および商用アプリケーション
UGVの複数の民間アプリケーションは、製造および生産環境における自動プロセスに実装されています。カーネギー自然史博物館やスイス国立展示博覧会の自治ガイドとしても開発されています。

農業
UGVは農業用ロボットの一種です。無人の収穫用トラクターを24時間稼動させることができ、収穫のための短い窓を扱うことができます。 UGVは、噴霧および間引きにも使用される。また、作物や家畜の健康状態を監視するために使用することもできます。

製造業
製造環境では、材料の輸送にUGVが使用されます。彼らはしばしば自動化され、AGVsと呼ばれます。航空宇宙企業は、大型クレーンを使用するよりも時間がかからず、人々が危険な領域に遭遇しないようにすることができる製造ステーション間で、重い嵩張ったピースを正確に位置決めし輸送するために、

鉱業
UGVを使用して、地雷トンネルを横断してマップすることができます。レーダー、レーザー、および視覚センサーを組み合わせたUGVは、オープンピット鉱山の3D岩盤をマッピングするために開発中です。

サプライチェーン
倉庫管理システムでは、UGVは、自律的なフォークリフトおよびコンベヤを備えた物品を在庫スキャンおよび在庫取り込みに移すことから、複数の用途を有する。

緊急対応
UGVは、アーバンサーチや救助、消火、原子力など、多くの緊急事態に使用されています。 2011年の福島第一原子力発電所事故の後、UGVは、人間の存在を保証するために放射線が多すぎる地域でのマッピングと構造評価のために日本で使用されました。

軍用アプリケーション
軍隊によるUGVの使用は多くの命を救った。アプリケーションには、地雷などの爆発物処理（EOD）、重い荷物の積み込み、敵の火の下での地上条件の修復が含まれます。イラクで使用されたロボットの数は、2004年の150台から2005年には5000台に増加し、2005年末にはイラクで1000台以上の道路爆弾が武装解除された（Carafano＆Gudgel、2007）。 2013年までに、米軍は7000台の機械を購入し、750台が破壊された。軍はUGV技術を使用して、兵士を置き換えることができる機関銃と手榴弾発射装置を装備したロボットを開発しています。

例

SARGE
SARGEは四輪駆動の全地形車両に基づいています。ヤマハ・ブリーズのフレーム。現在、各歩兵大隊に最大8台のSARGEユニットを提供することが目的です（Singer、2009b）。 SARGEロボットは、主にリモート監視に使用されます。歩兵の可能性を調べるために歩兵の先に送られた。

マルチユーティリティ戦術輸送
General Dynamics Land Systemsが開発したMult Utility Taskact Transport（MUTT）は、4輪、6輪、8輪の3種類があります。それは現在、米軍によって試行されている。

X-2
X-2は、デジタルコンセプトエンジニアリングによって構築された中規模の追跡UGVです。これは、EOD、捜索救助（SAR）、周辺パトロール、通信リレー、地雷探知と掃除、および軽武器のプラットフォームとして使用するために設計された以前の自律型ロボットシステムに基づいています。長さ1.31m、重さ300kg、速度5km / hに達することができます。また、45度の斜面を横断して深い泥を渡ります。車両は、手押し車EODロボットでも使用されるマリオネットシステムを使用して制御されます。

戦士
PackBotの新しいモデルも製作され、Warriorとして知られています。これはPackBotの5倍以上のサイズで、最高15mphの速度で移動することができ、武器を搭載できるPackBotの最初のバリエーションです（Singer、2009a）。 Packbotのように、彼らは爆発物の点検に重要な役割を果たします。彼らは68キロを運ぶことができ、8 MPHで旅することができます。 Warriorの価格は約40万台で、世界中ですでに5000台以上が出荷されています。

TerraMax
主な記事：TerraMax（車両）
TerraMax UVGパッケージは、あらゆる戦術的な車輪に組み込まれるように設計されており、ブレーキ、ステアリング、エンジン、トランスミッションに完全に組み込まれています。装着された車両は運転操作可能な能力を保持する。オシュコシュ・ディフェンス社製の車両は、2004年と2005年のDARPAグランドチャレンジ、2007年のDARPAアーバンチャレンジで競争しています。海兵隊戦闘ラボは、2010年に開始されたCargo UGVプロジェクト用のTerraMax搭載MTVRを選択し、アップグレードされた車両の実証された用途には、無人のルートクリアランス（鉱山ローラー付き）と輸送コンボーバに必要な人員の削減が含まれています。

タロン
タロンは主に爆弾の処理に使用され、爆薬のために海を捜索することができるように100フィートで防水する機能が組み込まれています。 Talonは2000年に初めて使用され、3000以上のユニットが世界中に配布されました。 2004年までに、タロンは2万以上の別々のミッションで使用されていました。これらのミッションは、大部分が人間にとって危険すぎると考えられる状況から成っていた（Carafano＆Gudgel、2007）。これらは、ブービートラップされた洞窟に入ること、IEDを探すこと、または単に赤い戦闘ゾーンを偵察することを含むことができる。 Talonは市場で最も速い無人の地上車の1つであり、走っている兵士と容易に歩調を合わせることができます。それは、1回の充電から7日間作動することができ、階段を登ることさえ可能である。このロボットは、回復ミッション中にグラウンドゼロで使用されました。仲間と同様、Talonは信じられないほど耐久性があるように設計されています。報告によると、ある隊が橋の川に落ち、兵士たちは単にコントロールユニットをオンにして川から追い払った。

剣ロボット
Warriorのリリース直後に、SWORDSロボットが設計され展開されました。それは武器システムが付いたタロンロボットです。 SWORDSは300ポンド未満の武器を搭載することができます。数秒で、ユーザーは、グレネードランチャー、ロケットランチャー、または0.50インチ（12.7mm）の機関銃などの武器に適合することができます。さらに、SWORDSは武器を極度の精度で使用することができ、70/70回の目標の銃撃を受けることができます。これらのロボットは、複数の0.50インチの弾丸やヘリコプターからコンクリートへの落下など、多くの損傷に耐えることができます。さらに、SWORDSロボットは、水中を含む事実上あらゆる地形を通り抜けることさえ可能です。 2004年には、18のサービスが海外で要求されたが、4つのSWORDSユニットのみが存在していた。米陸軍は2007年にイラクに3隻を配備したが、その後の支援を中止した。

小規模ユニットモビリティ向上技術（SUMET）
SUMETシステムは、従来の車両をUGVに変換するために開発された、プラットホームおよびハードウェアに依存しない、低コストの電気光学的知覚、ローカリゼーションおよび自律性パッケージです。人間のオペレータやGPSに依存することなく、厳しい/厳しいオフロード環境で様々な自律的な物流操作を実行します。 SUMETシステムは、いくつかの異なる戦術的および商業的プラットフォームに展開されており、オープンで、モジュール式で、スケーラブルで、拡張性があります。

自律型小規模建設機械（ASSCM）
ASSCMは、TUBITAK（プロジェクトコード110M396）によって付与された科学プロジェクトによってYuzuncu Yil大学で開発された民間の無人地上車両です。この車両は、柔らかい土壌を等級付けすることができる低コストの小規模建設機械である。マシンは、ポリゴンの境界線が定義されたら、ポリゴン内の地球を自律的にグレーディングすることができます。機械は、CP-DGPSおよび連続位置測定による方向によってその位置を決定する。現在のところ、マシンは自律的に単純なポリゴンをグレードすることができます。機械の自律的な勾配アルゴリズムと制御システムが開発されました。

タイフン-M
2014年4月、ロシア軍は、RS-24ヤーズとRT-2PM2 Topol-Mミサイル・サイトを守る遠隔監視隊として、Taifun-M UGVを発表しました。 Taifun-Mは、レーザーターゲティングとキャノンを搭載しており、偵察任務や哨戒任務を実行したり、停車中や移動中のターゲットを検出して破壊したり、警備施設の警備員に火災支援を提供します。それらは現在遠隔操作されているが、将来の計画は自律的な人工知能システムを含むことである。

ウラン-9
2015年、ロストクはUran-9無人戦闘機を発表しました。 Rosoboronexportのリリースによれば、システムは遠隔偵察と射撃支援を組み合わせた戦闘、偵察、対テロ戦闘ユニットを提供するように設計されている。武装には、7.62ミリの機関銃と4つの9M120アタカの反タンカーミサイルが含まれています。

交通手段
人間が運ぶが運行されていない車両は技術的に無人の陸上車両ではないが、開発技術は似ている。

ライダーレスバイク
coModule電動自転車はスマートフォンで完全に制御可能で、ユーザーはデバイスを傾けて自転車を加速、回転、ブレーキすることができます。自転車は、閉鎖された環境でも自律的に運転することができます。