Подводная робототехника

Подводными роботами принято называть:

• телеуправляемые необитаемые подводные аппараты (ТНПА);
• автономные необитаемые подводные аппараты (АНПА);
• глайдеры (подводный планер);
• дрейфующие буи-измерители (например, Арго);
• буксируемые и донные комплексы.

Уже в конце 1970-х гг., в понятие «подводный робот» вкладывалось нечто отличающееся от понятий «машина», «механизм», «автоматическая система». Тогда считалось, что: «Подводный робот — это кибернетическое комплексное устройство, имеющее внутреннюю память и самостоятельно ориентирующееся в окружающей обстановке». Согласно современному определению[2] робот должен обладать определённой подвижностью и степенью (уровнем) автономности. Из эксплуатируемых сейчас изделий, наиболее автономными, то есть способными выполнять задачи по назначению на основе текущего состояния и восприятия внешней среды без вмешательства человека[3], являются дрейфующие буи-измерители. ТНПА наименее автономны и управляются операторами в реальном времени посредством телеуправления. АНПА передвигаются под своим собственным управлением, в соответствии с программой-заданием, подготовленной заранее, но с постоянным контролем операторами позиции, параметров движения и режима работы полезной нагрузки. Оператор может вмешаться в ход исполнения программы-задания, давать команды по беспроводному каналу связи, чаще всего, гидроакустическому.

Подводные роботы часто относятся к мобильным, однако среди действующих[4] международных и разрабатываемых российских стандартов (на ноябрь 2019), касающихся мобильных роботов, подводные не упоминаются. В зависимости от задания, назначения и состава полезной нагрузки подводный робот может вести съемку или манипуляции: обследование подводных трубопроводов (Autonomous Pipeline Inspection), уничтожение морских мин (Single Sortie Detect-to-Engage), строительство и техническое обслуживание (IMR services, Intervention) в морской нефтегазодобыче.

Подводными роботами часто называют необитаемые подводные аппараты, которые имеют уже сложившуюся классификацию, как в российском техническом регулировании[5], в некоторых других государствах, например, Норвегии[6], так и в международной практике[7].

Классификация роботов по ГОСТ Р 60.0.0.2-2016, затрагивает только наземные устройства и содержит примечание о том, что: «Классификация роботов космического, воздушного, надводного и подводного применения, а также детальные классификации отдельных видов наземных роботов должны быть определены в других стандартах».

21 марта 2017 г. в ГНЦ РФ ЦНИИ РТК состоялось совещание, посвященное стандартизации морских робототехнических комплексов и их элементов, но до 2020 г. стандартов, касающихся подводных роботов не было введено. В структуре технического комитета по стандартизации «Робототехника» существует Подкомитет «Морские робототехнические комплексы», который возглавляет ЦКБ МТ «Рубин». C 01.03.2021 г. введен стандарт ГОСТ Р 60.7.0.1-2020 «Роботы и робототехнические устройства. Робототехнические комплексы морского назначения. Классификация», в котором морским роботом называется "Робот, разработанный для работы в морской среде, обладающий способностью воспринимать окружающую среду, обрабатывать информацию и взаимодействовать с ней, выполняя поставленное задание по назначению". Этот стандарт не распространяется на классификацию морских робототехнических средств (МРТС). К МРТС относятся: безэкипажное судно (корабль), необитаемый подводный аппарат, морской беспилотный летательный аппарат.

Морские робототехнические комплексы по виду продукции в процессе стандартизации соотносили с ОКПД2 28.99.39.190 — Оборудование специального назначения прочее, не включенное в другие группировки.

На протяжении нескольких десятилетий подводными роботами занимаются в Вашингтонском, Саутгемптонском, Бергенском университететах, Университете Хериота-Уатта, Массачусетском технологическом институте и многих других. В России определённых успехов по теме добились: ФГБУ «ИПМТ ДВО РАН», Институт океанологии имени П. П. Ширшова РАН, МГТУ им. Баумана, ЦКБ МТ «Рубин» и другие.

• Проектирование информационно-управляющих систем подводной робототехники / Б. П. Белов. М-во образования и науки Российской Федерации, Гос. образовательное учреждение высш. проф. образования «Санкт-Петербургский гос. морской технический ун-т». — Санкт-Петербург : СПбГМТУ, 2008. — 216 с., ISBN 978-5-88303-456-4
• Подводные роботы / В. С. Ястребов, М. Б. Игнатьев, Ф. М. Кулаков и др. Под общ. ред. В. С. Ястребова. Л.: Судостроение, 1977. — 368 с.
• Робототехника в России: образовательный ландшафт. Часть 2 / Д. А. Гагарина, С. Г. Косарецкий, А. С. Гагарин, М. Е. Гошин; Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», Институт образования. — М.: НИУ ВШЭ, 2019. — 96 с. — 200 экз. — (Современная аналитика образования. No 6 (28)).
• Ляхов Д. Г. Современные задачи подводной робототехники // Подводные исследования и робототехника. — 2012. — № 1. — С. 15-23.
• Ageev, M.D., Kiselev, L.V., Shcherbatyuk, A.P.: Tasks for autonomous underwater robot. Fifth International Conference on Advanced Robotics, 1991. ‘Robots in Unstructured Environments’, 91 ICAR, pp. 1360—1364, vol. 2 (1991)
• Whitcomb L., Yoerger D.R., Singh H., Howland J. (2000) Advances in Underwater Robot Vehicles for Deep Ocean Exploration: Navigation, Control, and Survey Operations. In: Hollerbach J.M., Koditschek D.E. (eds) Robotics Research. Springer, London
• C. von Alt et al., "Hunting for mines with REMUS: a high performance, affordable, free swimming underwater robot, " MTS/IEEE Oceans 2001. An Ocean Odyssey. Conference Proceedings (IEEE Cat. No.01CH37295), Honolulu, HI, USA, 2001, pp. 117—122 vol.1. doi: 10.1109/OCEANS.2001.968686
• Bellingham, J. G., & Rajan, K. (2007). Robotics in Remote and Hostile Environments. Science, 318(5853), 1098—1102. doi:10.1126/science.1146230
• Siesjoe, J. (2018). An Underwater Robotics Platform for Hybrid AUV/ROV Systems. Offshore Technology Conference. doi:10.4043/28900-ms
• Zereik, Enrica & Bibuli, Marco & Miskovic, Nikola & Ridao, Pere & Pascoal, Antonio. (2018). Challenges and future trends in marine robotics. Annual Reviews in Control. 10.1016/j.arcontrol.2018.10.002.
• Furlong, Maaten & Marlow, R & McPhail, S & Munafo, Andrea & Pebody, Miles & Phillips, Alexander & Roper, Daniel & Salavasidis, Georgios. (2018). OCEANIDS: Building Next Generation Maritime Autonomous Systems. 10.24868/issn.2631-8741.2018.003.