США планируют использовать роботов-собак для патрулирования границы с Мексикой

Юго-запад Америки — это регион, сочетающий в себе суровый ландшафт, экстремальные температуры и различные другие неэкологические угрозы, которые могут создавать опасные препятствия для тех, кто патрулирует границу. Территория огромна, и наблюдение за ней имеет решающее значение для безопасности США, утверждают в Министерстве внутренней безопасности. 

Вот почему Управление по науке и технологиям (S&T) предлагает Таможенной и пограничной службе США (CBP) руку помощи (или «лапу») с новой технологией, которая может помочь в расширении возможностей персонала CBP, одновременно увеличивая их безопасность.

S&T хорошо понимает технологические потребности CBP в этой области. Выполняя роль отдела исследований и разработок Министерства внутренней безопасности (DHS), управление всегда ищет решения для поддержки сложной миссии CBP. Например, S&T в настоящее время дополняет человеческий персонал CBP четвероногими механическими подкреплениями, чтобы помочь агентству лучше распределять ресурсы. 

«Южная граница может быть негостеприимным местом для человека и зверя, и именно поэтому машина может преуспеть там. Эта инициатива под руководством S&T сосредоточена на автоматизированных транспортных средствах для наблюдения за землей, или на том, что мы называем «AGSV». По сути, программа AGSV посвящена… роботам-собакам»

Бренда Лонг менеджер научно-технической программы

Цель программы — использовать технологии для увеличения присутствия CBP, а также уменьшить подверженность людей опасным для жизни ситуациям.

Программа S&T AGSV сотрудничала с Ghost Robotics — отраслевым партнером, который разрабатывает передовые системы AGSV — для достижения этой цели. Когда Ghost Robotics была привлечена к работе, они увидели возможность переделать версию уже существовавшего робопса для многогранной миссии CBP.

По словам Гэвина Кеннелли, главного директора по продукции Ghost Robotics, их 45-килограммовая собака-робот была создана именно для той работы, которую необходимо выполнять CBP: «Это прочный четвероногий робот. Он пересекает все типы естественной местности, включая песок, скалы и холмы, а также искусственные среды, такие как лестницы».

Из-за потребностей региона добавление четвероногих механических подкреплений является разумным использованием ресурсов. Их можно даже использовать в качестве прикрытия, поскольку в суровых пограничных зонах происходит много видов незаконной деятельности.

«Как и везде, у вас есть стандартное преступное поведение, но вдоль границы вы также можете иметь дело с контрабандой людей, контрабандой наркотиков, а также другой контрабандой, включая огнестрельное оружие или даже, потенциально, оружие массового уничтожения. Эта деятельность может осуществляться кем угодно — от одного человека до транснациональных преступных организаций, террористов или враждебных правительств»

Бретт Беккер агент Инновационной группы CBP (INVNT)

Беккер подробно рассказал об опасностях, добавив: «Действуя в пустыне или горах, агентам и офицерам приходится бороться с пересеченной местностью, высокой жарой и влажностью, и, конечно, они могут столкнуться с теми, кто хочет причинить вред. Но и ближе к дому есть много рисков. Например, когда тактические операторы пограничной службы отправляются в города или порты, они могут столкнуться с опасными условиями окружающей среды, непостоянными людьми или враждебными угрозами. Все эти ситуации могут быть опасны по своей сути».

Проблемы, с которыми сталкивается CBP, не остались незамеченными Лонг: «Большая часть нашей работы здесь, в S&T, заключается в том, чтобы понять текущие эксплуатационные потребности DHS и найти инновационные технологии для их поддержки. Мы прекрасно понимаем, что миссия CBP широка, а риски для персонала велики, и поэтому работа S&T по заполнению пробелов в возможностях так важна. И именно поэтому мы считаем, что робот-собака отлично подходит».

S&T работала с CBP и Ghost Robotics около двух с половиной лет над спецификациями, разработкой и тестированием возможностей. Это сотрудничество привело к важным улучшениям платформы AGSV, ориентированным на миссию CBP.

«После разговора с нашими партнерами из CBP INVNT мы создали команду, и вместе мы выявили пробелы в возможностях, определили проблемы и разработали критерии и тестовые модели, называемые «упражнениями по использованию». Затем, установив планку ожиданий, что касается технологии, мы передали все это нашему исполнителю»

Бренда Лонг менеджер научно-технической программы

Прежде чем перейти к этапу практического применения, собаки-роботы сначала отправились на объект в Лортоне (штат Вирджиния) для этапа «начальной интеграции полезной нагрузки». Так называемые «полезные нагрузки» представляют собой пакеты датчиков, которые после установки на робота могут передавать видео в реальном времени и другие данные обратно человеку, наблюдающему за AGSV. 

Команда оценила простоту и интеграцию загрузки различных камер полезной нагрузки, датчиков и радиостанций на AGSV, а затем проверила способность ими управлять с ноутбука или портативного пульта дистанционного управления. Также оценивалось движение по асфальту, траве и холмам.

Успешно пройдя испытания в Лортоне, все было перенесено в Эль-Пасо (штат Техас) для расширенного тестирования и оценки. Оценки научно-технических возможностей определили, справляются ли программируемые собаки с поставленной задачей. Вдоль границы проблемы усугубились по мере того, как начались учения по вариантам использования. На этом этапе оценивались возможности роботов в реалистичных сценариях.

Команда Лонг работала с Управлением ночного видения и электронных датчиков армии США (NVESD) и Ghost Robotics, чтобы убедиться, что роботы-собаки готовы к выполнению разнообразных задач. Учения в Эль-Пасо требовали способности маневрировать в суровых условиях, работать в ограниченном пространстве и не реагировать на высокую температуру, а также выполнять задачи в условиях низкого содержания кислорода — ситуации, которые особенно опасны для агентов и офицеров CBP.

В качестве примера желаемой гибкости платформы Ghost Robotics разработала возможности полезной нагрузки как открытую систему. Преимущество заключается в том, что упрощается интеграция различных типов камер (360-градусные, тепловизионные, камеры ночного видения, масштабирования) и датчиков (химических, биологических, радиологических, ядерных) в роботов. 

После монтажа полезная нагрузка подключается к высокопроизводительному процессору, на котором работает AGSV. Во время использования AGSV поддерживает связь с оператором через стандартные частоты, такие как радио, Wi-Fi, GPS или другие средства. Чтобы гарантировать, что AGSV сможет выполнить обещанное, они были протестированы путем подъема по холмам, спуска по оврагам и скалам, неся при этом 9-килограммовую полезную нагрузку.

Затем тестирование переместилось в крытый учебный центр, который был построен по образцу жилого дома. Там собаки-роботы столкнулись со сценарием, имитирующим встречу с потенциально враждебными людьми. В режиме управления и с помощью беспроводного соединения оператор может маневрировать AGSV, чтобы войти в структуру, перемещаться по коридорам и заглядывать за углы, а также перемещаться по лестнице.

Позже, в пустынной местности, собак запрограммировали на имитацию караула. В этом автономном режиме AGSV выезжали и совершали повороты, когда достигали заранее определенных путевых точек GPS. Закончив обход, они возвращались на базу. Делали роботы это как днем, так и ночью. Дополнительное тестирование включало в себя имитацию осмотра снаружи, внутри и под вагонами на железнодорожных станциях.

Проверка на выносливость также была важной частью общих упражнений. Были собраны данные о времени автономной работы и влиянии местности на эту выносливость. К счастью, когда команда Ghost Robotics работала над своей собакой-роботом для CBP, она сосредоточила много усилий на двигательной эффективности. Их цель состояла в том, чтобы собака с батарейным питанием могла выполнять более длительные миссии с максимальной полезной нагрузкой. 

Кеннелли утверждает, что ноги робопса настолько продвинуты и чувствительны, что «у него есть способность чувствовать через свои моторы, он может оценивать силу трения и автоматически корректировать неровную или скользкую поверхность». Эта способность самокорректировки делает его идеальной платформой для внедорожных операций в различных условиях.

Некоторые из других механизмов, которые команда оценила, включали базовое техническое обслуживание и ремонт в полевых условиях, такие как простота замены изношенных гусениц «лап». Ценная информация была собрана из каждого из упражнений. Лонг объяснила процесс: «Когда промышленность разрабатывает прототип, мы (вместе с нашими партнерами в этой области) оцениваем новую технологию и даем обратную связь разработчику. Таким образом, следующая итерация технологии выполняет то, что нам нужно, и заполняет пробел в возможностях, на который мы нацелены». 

Наблюдение за программами по разработке и тестированию роботов-собак в реальных сценариях является отличным примером того, как S&T стремится внедрять самые инновационные достижения в DHS.