Беспилотное наземное транспортное средство
Беспилотное наземное транспортное средство (англ. unmanned ground vehicle, UGV, также иногда неформально «бронеробот») — это транспортное средство, передвигающееся по поверхности земли без присутствия человека на борту. Беспилотные наземные транспортные средства применяются в тех случаях, когда использование оператора невозможно, опасно, неудобно или экономически нецелесообразно. Обычно такие устройства оснащаются датчиками для контроля окружающей среды, способны к автономному управлению или управляются дистанционно человеком через телеприсутствие.
Беспилотные наземные транспортные средства являются наземным аналогом беспилотных летательных аппаратов, подводных и надводных беспилотников. Беспилотные роботы применяются как в военных целях[1], так и гражданским населением.
История
В 1904 году испанский инженер Леонардо Торрес Кеведо разработал радиоуправляемую систему, которую назвал Telekino. Для испытаний он использовал трёхколёсное наземное транспортное средство (трицикл) с дальностью действия 20–30 метров — это был первый известный пример беспилотного наземного транспортного средства[2][3].
В 1915 году во Франции были созданы взрывчатые роботы-дроны — наземные торпеды Обрио-Габе и Крокодил Шнейдер-Крезо. Двадцать экземпляров были задействованы во 2-й французской армии в июле 1915 года[4][5].
Рабочий радиоуправляемый автомобиль был представлен в журнале World Wide Wireless компании RCA в октябре 1921 года. Управление осуществлялось через радиосвязь; предполагалось адаптировать технологию для танков[6]. В 1930-х годах в СССР был создан теленк — небольшой танк с пулемётом, управляемый по радиоканалу с другого танка. Теленки применялись в Зимней войне 1939—1940 годов и в начале Великой Отечественной войны. Во время Второй мировой войны в Великобритании была разработана радиоуправляемая версия пехотного танка Matilda II (Black Prince), предназначенная для отвлечения огня и разрушения укреплений. Заказ на серию из 60 танков был отменён из-за дороговизны переоборудования трансмиссии на тип Wilson[7].
С 1942 года немецкий нем. Вермахт использовал Голиаф — гусеничную радиоуправляемую мину для подрыва укреплений. Использование управления по кабелю, высокая стоимость и уязвимость снизили эффективность устройства.
В 1960-х годах по заказу DARPA (Агентство перспективных исследовательских программ Министерства обороны США) был создан первый крупный мобильный робот — "Шейки". Платформа оснащалась телевизионной камерой, датчиками и компьютером, позволявшими выполнять команды по перемещению и манипуляции деревянными блоками. Затем по программе Strategic Computing Initiative (1983–1993) DARPA была продемонстрирована Автономная наземная машина (ALV), ставшая первым UGV, способным передвигаться полностью автономно вне дорог с полезной скоростью[8][9].
В 1990-е годы были реализованы масштабные проекты, продемонстрировавшие возможность автономного движения по дорогам общего пользования. В рамках европейского проекта «Прометей» (PROMETHEUS) в 1994 году беспилотный автомобиль VaMP на базе Mercedes-Benz самостоятельно передвигался в плотном потоке машин по улицам Парижа, совершая обгоны и перестроения на скорости до 130 км/ч[10]. Годом позже, в 1995, другой прототип совершил поездку из Мюнхена в Копенгаген, преодолев 1678 км[11].
В том же 1995 году Университет Карнеги — Меллона в рамках проекта Navlab провёл пробег «Без рук по Америке» (No Hands Across America). Модифицированный минивэн Navlab 5 проехал 4586 км от Питтсбурга до Сан-Диего, при этом 98,2 % пути рулевое управление контролировалось компьютером[11], а водитель отвечал только за педали газа и тормоза[11]. В 1998 году в рамках итальянского проекта ARGO автомобиль Lancia Thema проехал более 2000 км по дорогам Италии, причём 94 % пути в автономном режиме на основе данных компьютерного зрения[12].
Параллельно армия США развивала программу Demo III, завершившуюся в 2002 году. Её целью было создание небольших беспилотных машин (XUV), способных передвигаться по пересечённой местности со скоростью до 32 км/ч[10].
Новый импульс развитию беспилотных технологий придали соревнования, организованные DARPA.
- 2004 — DARPA Grand Challenge. 13 марта 2004 года 15 беспилотных автомобилей попытались преодолеть 230-километровую трассу в пустыне Мохаве. Ни один из них не смог финишировать. Лучший результат показал автомобиль «Sandstorm» Университета Карнеги — Меллона, проехавший всего 12 км[13].
- 2005 — DARPA Grand Challenge. В октябре 2005 года пять из 23 команд успешно завершили 212-километровый маршрут. Победителем стал автомобиль «Stanley» команды Стэнфордского университета, преодолевший дистанцию за 6 часов 53 минуты[13].
- 2007 — DARPA Urban Challenge. 3 ноября 2007 года беспилотные автомобили соревновались в условиях, имитирующих городскую среду. Они должны были соблюдать правила дорожного движения, маневрировать в потоке и парковаться. Шесть команд смогли завершить 96-километровый маршрут. Первое место заняла команда Tartan Racing (Университет Карнеги — Меллона и General Motors) с автомобилем «Boss»[13], второе — команда Стэнфордского университета, третье — команда Политехнического университета Виргинии[14].
Успех соревнований привлёк внимание технологических компаний. В 2009 году Google запустил собственный проект по созданию беспилотного автомобиля (позже преобразованный в компанию Waymo), который возглавил победитель Grand Challenge 2005 года Себастьян Трун. К 2012 году тестовые автомобили проекта проехали более 480 тысяч километров по дорогам общего пользования[15].
Этот период ознаменовался переходом от прототипов к коммерческим продуктам и активному внедрению БНТС в военную сферу. В 2015 году компания Tesla выпустила программное обеспечение для автопилотирования[16]. В 2020 году Waymo запустила в США сервис полностью автономных такси без водителя за рулём[16], а в 2022 году аналогичный сервис в Пекине запустила компания Baidu[17]. В 2023 году в Великобритании был запущен первый маршрут с полноразмерными беспилотными автобусами[18]. В России компании «Яндекс», «СберАвтоТех» и «КамАЗ» вели активные испытания, а в 2023 году на трассе М-11 «Нева» было открыто движение для беспилотных грузовиков «КамАЗ»[19].
В военной сфере развивались как роботы для обезвреживания взрывных устройств (например, TALON), так и боевые системы. В 2016 году в России был представлен боевой робот «Уран-9»[20]. Опыт современных конфликтов ускорил разработку специализированных наземных дронов для штурма, логистики и эвакуации раненых[21].
Значимость UGV резко возросла после начала специальной военной операции на Украине и усиления применения беспилотных летательных аппаратов. 29 марта 2024 года в ходе боёв на востоке Украины российский взвод UGV, оснащённый автоматическими гранатомётами АГС-17, был задействован для фронтальной атаки на город Бердычи, став первым случаем непосредственного массового применения UGV в атаке на передовой.
Конструкция
Беспилотные наземные транспортные средства обычно включают собственно платформу, датчики, систему управления, интерфейс навигации, каналы связи и программно-аппаратную интеграцию[22].
Платформа может быть реализована на базе автомобиля, грузовика, вездехода и других машин, включает механизмы передвижения, датчики и источник энергии. Наиболее распространены гусеничная, колёсная или шагающая схемы. Возможна компоновка с сочленённым корпусом или объединение в многомашинную систему[22][23]. Источниками энергии могут быть ДВС, аккумуляторы или водородные терминалы[24].
Датчики создают модель окружающей среды, отображая транспортные средства, пешеходов и препятствия, а также фиксируют положение машины на маршруте. Применяются компасы, одометры, инклинометры, гироскопы, камеры, лазерные и ультразвуковые дальномеры, радиостанции GPS и инфракрасные технологии[22][25].
UGV могут быть полностью дистанционно управляемыми или автономными, либо работать в гибридном режиме под надзорным управлением[26].
Дистанционно управляемый UGV контролируется человеком-оператором на основе визуального контроля или данных с сенсоров (камер и др.). Простейший пример — радиоуправляемая игрушечная машина.
Примеры устройств:
- Autonomous Solutions[27]
- БТР-90 «Крымск»
- Clearpath Robotics
- DOK-ING (инженерные и пожарные роботы)
- DRDO Daksh
- Foster-Miller TALON
- Frontline Robotics Teleoperated UGV (TUGV)[28]
- Gladiator tactical unmanned ground vehicle (используется Корпус морской пехоты США)
- G-NIUS Autonomous Unmanned Ground Vehicles (совместное предприятие Israel Aerospace Industries/Elbit Systems) — Guardium
- GROVER — дистанционное исследовательское устройство NASA
- Уран-9
- iRobot PackBot
- MacroUSA Armadillo V2 Micro UGV (MUGV) и Scorpion SUGV
- Mesa Associates Tactical Integrated Light-Force Deployment Assembly (MATILDA)
- Нерехта, демонстрировалась на учениях «Запад 2021»[29]
- Nova 5
- Remotec ANDROS F6A
- Ripsaw MS1
- Robowatch ASENDRO
- Snatch Land Rover без водителя[30]
- THeMIS (разработка Milrem Robotics, Эстония)
- Miloš, используется вооружёнными силами Сербии
- Vecna Robotics (роботизованный комплекс BEAR)
- VIPeR
Автономный UGV (AGV) — это автономный робот, управляемый с использованием технологий искусственного интеллекта. Система обрабатывает данные датчиков, формируя карту окружения и выбирая дальнейшие действия.
Автономные UGV должны уметь:
- Прокладывать маршрут по карте.
- Обнаруживать объекты (людей, машины).
- Проходить между точками маршрута без вмешательства оператора.
- Избегать повреждений людей, имущества или самой машины (если это не входит в задачу).
Умные роботы способны к самостоятельному обучению, в том числе:
- Осваивать новые возможности.
- Модифицировать стратегию на основе окружающей обстановки.
- Адаптироваться к условиям.
- Применять этические критерии в ходе миссии.
Автоматизированные вооружённые платформы должны различать комбатантов и гражданских лиц — что особенно актуально в условиях гибридных конфликтов. Даже высокоточные, но несовершенные системы могут привести к неприемлемым потерям среди гражданских.
Интерфейс между машиной и оператором может включать джойстик, автономное программное обеспечение или голосовое управление[22].
Передача данных между UGV и центром управления организована по радио или по оптоволокну. Возможен обмен информацией между разными машинами[22].
Все аппаратные и программные модули должны совместно обеспечивать требуемую функциональность[22][31].
Применение
В 2025 году существует широкий спектр UGV. Они заменяют людей в опасных ситуациях (работа с взрывчатыми веществами, разминирование), помогают при необходимости повысить грузоподъёмность или в нестандартных локациях. Военные используют UGV для разведки, наблюдения, целеуказания[26]. UGV применяются в сельском хозяйстве, горнодобывающей и строительной областях[32]. В морских операциях и в Корпусе морской пехоты США — в т.ч. для логистики на суше и море[33].
UGV разрабатываются для миротворческих операций, патрулирования, охраны пунктов и укреплений, а также для поддержки рейдов в городской среде. Они могут вынудить противника первым открыть огонь — снижая потери среди личного состава[34]. UGV применялись и для поиска выживших после террористических актов на Граунд-Зиро в Нью-Йорке[35].
Расширение сфер применения БНТС потребовало создания правовой базы для регулирования их использования. В ряде стран активно разрабатывается законодательство, решающее вопросы ответственности в случае ДТП, кибербезопасности и сертификации[36]. В России для этих целей используется механизм экспериментальных правовых режимов (ЭПР). В 2024 году правительство утвердило программу ЭПР для эксплуатации беспилотного транспорта в Москве, Иннополисе и на федеральной территории «Сириус»[37]. В феврале того же года Минтранс представил проект закона, подробно описывающий распределение ответственности за ДТП с участием беспилотников[38], а в июле был установлен ЭПР для беспилотных трамваев в Москве и Санкт-Петербурге[39]. С 1 сентября 2024 года вступил в силу закон, позволяющий подразделениям транспортной безопасности уничтожать беспилотные аппараты для защиты объектов инфраструктуры[40]. Правительство также поручило разработать отдельный законопроект о высокоавтоматизированных транспортных средствах и утвердило план по созданию к 2026 году опытных образцов полностью беспилотных грузовиков (пятого уровня автоматизации)[41].
Mars Exploration Rover включает два UGV — Spirit и Opportunity. Оба действовали дольше расчётного срока благодаря избыточности систем и тщательному управлению[22] Данные шестиколёсные машины на солнечных батареях стартовали в 2003 году и приземлились на противоположных сторонах Марса в январе 2004 года. Spirit проработал до апреля 2009 года (20-кратное превышение ожидаемого срока)[42]. Opportunity функционировал более 14 лет. Curiosity работает на Марсе с 6 августа 2012 года; срок службы существенно превышает планируемый и продлён до октября 2025 года[43].
К 2024 году ведущие автопроизводители активно внедряли продвинутые системы помощи водителю (ADAS) и автопилотирования. Среди них Tesla с моделями 3, Y, S и X, оснащенными комплексным пакетом для автономного вождения[44], и Mercedes-Benz, которая вывела на рынок США технологию уровня 3 Drive Pilot[45]. Свои разработки также представили General Motors, Audi, BMW и Ford[44].
Активно развиваются сервисы роботакси. Проекты по запуску беспилотных такси реализуются в США и Китае, а в Японии аналогичные сервисы планируют запустить Toyota и Honda[45].
Особое внимание уделяется беспилотному общественному транспорту. В 2024 году в Москве и Санкт-Петербурге в рамках экспериментального правового режима (ЭПР) были запущены беспилотные трамваи, работающие под наблюдением водителя-испытателя. Переход к полностью автономной эксплуатации в Санкт-Петербурге запланирован на 2025–2026 годы[46]. К концу 2026 года также ожидается создание прототипа беспилотного поезда для метрополитена. В Китае, в городе Шэньчжэнь, в 2024–2025 годах планировался запуск 20 беспилотных автобусов[45].
Помимо транспорта, UGV автоматизируют процессы на производстве[47] и выступают в роли автономных гидов в музеях и на выставках. Несмотря на прогресс, отрасль сталкивается с рядом вызовов, включая высокую стоимость внедрения, обеспечение кибербезопасности и необходимость доработки законодательства для решения правовых и этических вопросов, в частности, распределения ответственности в случае ДТП.
UGV применяются как аграрные роботы — например, в беспилотных тракторах (для круглосуточной работы в период жатвы), для опрыскивания и прореживания растений[48], а также мониторинга животных и посевов[49]. В 2025 году китайская компания Changan анонсировала планы по активному исследованию беспилотных уборочных машин и сельскохозяйственной техники[50].
В промышленности UGV перевозят материалы[51], особенно в авиастроении — для высокоточной транспортировки тяжёлых деталей между линиями[52].
UGV применяется для обследования и картографирования шахт[53]. В перспективе разрабатываются устройства для 3D-картирования скальных поверхностей в карьерах на основе радара, лазеров и визуальных датчиков[54]. Также БНТС применяются для транспортировки руды: в мае 2025 года компания Huawei развернула 100 автономных электрических карьерных самосвалов с поддержкой 5G-A на одной из шахт в Китае, достигнув эффективности, на 20 % превышающей показатели ручного управления[55].
В складской автоматизации UGV используются для транспортировки грузов, учёта запасов, сканирования товара и инвентаризации[56][57]. Автоматизированные складские транспортеры широко применяются для опасных (коррозионных, лёгковоспламеняющихся) либо требующих специфических условий товаров[58].
Отдельное направление — беспилотные грузовые перевозки. В 2024 году было запущено движение беспилотных грузовиков по всей протяжённости трассы М-11 «Нева» между Москвой и Санкт-Петербургом[59]. В проекте, реализуемом компаниями «КамАЗ» и «Сберавто», к августу 2024 года было задействовано 14 грузовиков с планом увеличения их числа до 43 к концу года[59], а в 2025 году — до 100[39]. Правительство также разрешило беспилотные грузоперевозки на Центральной кольцевой автомобильной дороге (ЦКАД) и трассе М-12 «Восток»[59]. Утверждён план по созданию и тестированию к 2026 году опытных образцов полностью беспилотных грузовиков (пятого уровня автоматизации).
В октябре 2025 года холдинг «Высокоточные комплексы» (входит в «Ростех») продемонстрировал в России первый полностью автоматизированный комплекс для укладки асфальта. В его состав входят беспилотные самосвал, асфальтоукладчик и катки. Техника способна работать практически непрерывно, что позволяет сократить сроки строительства и ремонта дорог[60].
UGV применяется при поисково-спасательных работах, тушении пожаров, ликвидации последствий аварий на АЭС (например, после аварии на АЭС Фукусима-1 для картографирования и обследования заражённых помещений)[35][61].
Военное применение UGV спасло множество жизней: устройства используются для разминирования, переноски тяжёлых грузов, ремонта под огнём. Количество роботов в Ираке увеличилось со 150 в 2004 году до 5000 в 2005-м, а к концу 2005 года ими было обезврежено более тысячи фугасов. К 2013 году сухопутные войска США закупили 7000 таких машин, из которых 750 были уничтожены. Благодаря оснащению пулемётами и гранатомётами UGV могут заменить солдат на поле боя; этот процесс вызывает серьёзные этические опасения по поводу исключения человека из петли принятия решений (OODA loop)[29].
Опыт современных конфликтов, в особенности СВО, значительно ускорил разработку и внедрение роботизированных систем. Наземные дроны стали применяться для штурмовых действий, логистики, эвакуации раненых и минирования, позволяя снизить потери личного состава в условиях доминирования в воздухе FPV-дронов.
В конце марта 2024 года в ходе боёв за село Бердычи российские войска впервые в истории применили наземные дроны в качестве штурмового подразделения[62]. В атаке были задействованы роботизированные платформы «Курьер», оснащённые автоматическими гранатомётами АГС-17 «Пламя» для подавления украинских позиций[63]. Несмотря на новизну тактики, как минимум два робота были уничтожены FPV-дронами противника[64].
Украинская сторона сделала ставку на массовое внедрение и диверсификацию отечественных платформ. В начале апреля 2024 года с помощью наземного дрона-камикадзе Ratel S был подорван мост в селе Ивановское на Бахмутском направлении. В мае 2024 года Министерство обороны Украины допустило к эксплуатации сразу девять новых моделей наземных роботов для выполнения боевых, логистических и инженерных задач. В 2024 году на фронт были поставлены сотни таких комплексов, а на 2025 год заявлен план по поставке 15 000 единиц. В марте 2025 года Украина провела первую штурмовую операцию с использованием исключительно наземных роботов и FPV-дронов[55].
На мировом рынке военный сектор остаётся доминирующим, составляя около 64 % доли рынка БНТС в 2024 году[55]. На фоне растущего спроса появляются новые разработки: в июне 2025 года Швеция начала оценку беспилотника Mission Master от Rheinmetall[55], а на выставке AUSA 2025 были представлены американские системы с полностью автономной навигацией и наведением на цель[65].
Примечания
Литература
- Everett, H. R. Unmanned Systems of World Wars I and II — MIT Press, 2015. ISBN 978-0-262-02922-3.
- Siciliano B., Khatib O. Springer Handbook of Robotics. Springer, 2016. ISBN 9783319325521.
- Hebert M., Thorpe C., Stentz A. Intelligent Unmanned Ground Vehicles. The Springer International Series in Engineering and Computer Science, т. 388. Springer, 2007. ISBN 978-1-4613-7904-1.
Ссылки
- Unmanned Ground Vehicles, Intelligent Vehicle Systems, Southwest Research Institute.
- Unmanned Ground Vehicle/ RGIT Workshop 2011
- Как работают военные роботы
- "Unmanned and Downrange", Technology Today, лето 2012
- Small Unit Mobility Enhancement Technology (SUMET)
- How to build Unmanned 4WD ground vehicle