Capitol 1 Complet [612751]

1
1.1 Apariția și dezvoltarea sistemelor de vehicule la sol fără echipaj.
Generalități privind utilizarea acestor sisteme în domeniul militar.

1.1.1 Definiția unui robot EOD

Robotul EOD este un robot mobil folosit pentru a înlocui prezența omului în
operațiunile de căutare, detectare și manipulare a materialeor explozive. Sistemul
robotic este alcătuit dintr -o platformă mobilă echipată cu un braț robotic cu precizie
ridicată, un clește folosit pentru a manevra obiectele întâlnite cât și un sistem
senzorial care permite controlul robotului de la distanță. În ciuda diferențelor mici
pentru creșterea versabilității, modele actuale de roboți EOD sunt similare în ceea
ce privește principiile de operare.

1.1.2 Necesitate unui robot EOD

Odată cu dezvoltatea substanțelor chimice sintetice, a crescut și producția de
explozivi puternici. De cele mai multe ori, materialele expozive care prezintă risc,
sunt manipulate de echipele specializate pentru a opera cu astfel de bombe. Cu toate
acestea, deo arece materielele explozive sunt pregătite pentru creearea unor daune
majore, mecanismele de declanșare complicate și chiar controlate de la distanță,
acestea provoacă talentele unui specialist.
Echipele de geniși sunt înzestrate cu costume EOD, costume de siguranță în
cazul unei explozii, acestea reducând la minim presiunea unei explozii și previn
rănirea la un anumit nivel. Pe de altă parte, acestea limitează mobilitatea și
capacitatea de deplasare, crescând totodată nivelul de stres. În ciuda precauți ilor
avansate de siguranță, manipularea obiectelor explozive aduce riscuri ridicate
pentru viața operatorului.
Motivul principal pentru conceperea și dezvoltarea acestui tip de robot este
acela de a reduce nivelul riscului asupra căruia specialiștii EOD sunt supuși. Robotul
poate fi operat de la distanță, din afara zonei de risc, oferind -le un loc sigur
specialiștilor . Odată cu evoluția tehnologică, utilitatea roboților EOD a crescut,
aceeștia fiind folosiți nu numai pentru dezarmarea obiectelor expl ozive, cât și pentru
colectarea informațiilor despre materialul periculos și cercetarea zonei înainte de
deplasarea militarilor în teren.

2

1.1.3 Zone de aplicabilitate

Zonele de aplicabilitate ale unui robot EOD sunt următoarele:1
• Manipularea exploz ivilor;
• Manipularea materialelor biologice, biochimice și a altor materiale
periculoase;
• Manipularea pachetelor suspecte;
• Neutralizarea și dezarmarea proiectilelor neexplodate;
• Determinarea și dezactivarea minelor de teren;
• Colectarea informațiilor vizua le într -un mediu nesigur;

1.1.4 Utilizarea sistemului de senzori de mediu

Datorită terenului accidentat, un robot EOD este afectat direct de condițiile de
mediu. Acesta trebuie monitorizat în permanență pentru a evita problemele care pot
apărea. Datorită funcției de control de la distanță a robotului EOD sunt necesare în
permanență informații atât vizuale despre poziția robotului cât și despre starea
robotului. În sistemele convenționale, astfel de înformații sunt generate atât de
camerele de pe robot, cât și prin observarea terenului de către operatorul robotului
din zona de siguranță.
Datorită proprietățiilor explozive ale materialelor operate de catre robot, în
anumite situații, operatorii EOD nu pot obține o poziție favorabilă pentru executarea
misiunii și cercetarea terenului datorită riscurilor care intervin. Astfel, orientarea și
controlarea robotului este bazată strict pe informațiile vizuale oferite de către
camerele video din dotarea acestuia. În situația în care informațiile su nt insuficiente
sau corupte datorate interferențelor cu pereții groși ai unei clădiri, utilizarea unui
sistem senzorial care asigură interacțiunea robotului EOD cu mediul înconjurător
devine esențială.
Utilizarea unui sistem de senzori suficient de per formant pentru generarea
datelor necesare pentru poziționare cât și pentru navigare, oferă posibilitatea de
deplasare a platformei mobile autonom în funcție de condițiile zonei de operare.

1 Tavsel, Onur. Mechatronic design of an explosive ordnance disposal robot. Izmir Institute of
Tehcnology, Izmir, 2005 , p. 4.

3
1.2 Analiza SWOT a principalelor sisteme UGV dezvoltate in domeniul
militar
Există o varietate mare de roboți fără piloți controlate de la distanță, proiectați
pentru cercetarea zonelor de risc fără a pune personalul în pericol. Prin intermediul
tabelului 1 și a analizei SWOT, sunt evidențiate punctele slabe, pu nctele tari,
oportunităților și amenințărilor celor mai recente sisteme robotizate. Astfel, au fost
analizate mai multe sisteme robotizate, două pe roți „Mk3 Caliber”2, „tEODor”34
și unul pe șenile ,,Minirobotul pe șenile destinat aplicațiilor speciale în teatrele de
operații”5, cât și demonstratorul realizat în vederea susținerii părții practice a
cercetării științifice. Analiza roboților a ajutat atât la stabilirea caracteristicilor
robotului MB -UGV -1.

Tabelul 1. Analiza SWOT
Denumire Puncte tari Puncte slabe
„Mk3 Caliber”
• Garda la sol: 8 cm,
permite conducerea pe
zăpadă și nisip;
• Gabarit mediu: 89kg cu
baterii;
• Dimensiuni reduse
(61x57x93cm);
• Timp de funcționare: 3 -5
ore pe pachet de baterii ;
• Unghiul de urcare al
scărilor: 40 ° – 45 °, în
funcție de structura scării;
• Costuri mari de
proiectare și realizare
datorită tehnologiei
moderne utilizate;

2 https://icortechnology.com/robots/mk3 -caliber/#general accesat în data de 17.03.2020.
3 https://www.army -technology.com/projects/teodor -explosive -ordnance -eod-robot/ accesat la
data de 17.03.2020
4 https://www.nides.cz/fileadmin/slozka/pdf/Unmanned_EOD_Robots.pd f de 17.03.2020
5 S.M., Petrișor, R.P., Petrișor, Mecatronica – între imperativele contemporane și paradigma
umanisto -tehnologică, Sibiu, Editura Academiei Forțelor Terestre „Nicolae Bălcescu”, 2014, pp.
48-54.

4
• Resistență la intemperii:
etanșat ecologic, se poate
curăța chimic;

Oportunități Amenințări

• Robotul este capabil
pentru a interveni în zone
cu risc ridicat și în zone
greu accesibile, în vederea
protejării militarilor.
• Posibilitatea folosirii
diferitelor accesorii
precum dispozitiv cu raze
X sau cameră termală, în
funcție de misiune. • Costurile de cercetare
și dezvoltare sunt mari
pentru statele slab
dezvotate.
• Încrederea scăzută în
tehnologiile din
domeniu

Denumire Puncte tari Puncte slabe
„tEODor”
• Încărcătură utilă: 100Kg
• Capacitate de remorcare
3000N
• Lungime braț: vertical
286cm, orizontal 186cm.
• Rotație braț ± 205 °
• Forță de apucare 600N

• Viteză de
deplasare redusă
3km/h.
• Greutate mare
375kg.
• Rază de întoarcere
1460cm
• Panou de control
9kg.
Oportunități Amenințări

• Unghiul de rotație al
cleștelui este nelimitat
• Se poate controla până la
200 m prin intermediul
fibrei optice.
• Odată cu întinderea
brațului, scade
greutatea încărcăturii
suportate.

5
• Se pot atașa diferite
accesorii necesare în
misiunile derulate.
• Controlul este realizat
prin intermediul
cablului, demascându –
se punctul din care este
controlat.
Denumire Puncte tari Puncte slabe
,,Minirobotul pe
șenile destinat
aplicațiilor speciale
în teatrele de
operații”
• Gabarit redus 40kg
• Dimensiuni reduse
• Datorită camerei video de
pe brațul robotic, cu o rază
de rotație de 355°6, terenul
se poate cerceta în
totalitate, evitantând
unghiurile moarte și se
poate observa câmpul
operațional în timp real.
• Înterfață panoulul de
control, ușor de utilizat.
• Capacitatea de acționare
pe teren accidentat și zone
pericoloase sau ostile.

• Susține o sarcină
maximă de 2.5kg
• Viteză redusă de
deplasare 0,5m/s
• Durată de funcționare
de maxim 90min.

Oportunități Amenințări

• Posiblititatea de înzestrare
a statelor cu astfel de
roboți, datorită costului
redus.
• Datorită dezvoltării
tehnologiei în domeniul
de cercetare, apar roboți în
toate domenile de
cercetare.
• Posibilitatea de a interveni
în zone periculoare fără a
• Înlocurirea energiei
electricei cu cea
regenerabilă oferă atât
o protecție a mediului
înconjurător cât și
benficii pe partea
economică.

6 S.M., Petrișor, R.P., Petrișor, Mecatronic a – între imperativele contemporane și paradigma
umanisto -tehnologică, Sibiu, Editura Academiei Forțelor Terestre,, Nicolae Bălcescu”, 2014, pp.
48-49.

6
pune viața resursei umane
în pericol.

Denumire Puncte tari Puncte slabe
MB-UGV -1
• Greutate redusă 3.4 Kg
• Dimenisuni reduse.
• Interfața panoului de
control ușor de controlat
• Posibilitatea de a observa
imaginile transmite de
camera video pe mai
multe dispozitive prin
intermediul unei chei de
acces.
• Cost de producție redus,
aproximativ 4500 lei.

• Greutate încărcătură
maximă 100g
• Durată utilizare două
ore
• La temperaturi mai
mari de 55 grade,
materialul PLA din
care sunt confecționate
componentele, devine
elastic.
Oportunități Amenințări

• Posibilitatea de înzestrare
a statelor cu astfel de
roboți datorită prețului
redus.
• Posibilitatea de a interveni
în zone periculoase fără a
pune viața personalului
militar în pericol.
• Posibilitatea de a constri
acest robot într -un timp
foarte scurt. • Creearea unui prototip
cu accesorii moderne,
aduce costuri mari
• Posibilitatea de
pierdere a legaturii cu
robotului prin anumite
bruiaje

7
1.3 Înzestrarea pe plan national și international cu tehnică pentru cercetarea
zonelor de risc cu vehicule de teren autonome fără pilot
Termenul de robot EOD nu reprezintă un concept nou, astfel există o varietate
mare de astfel de roboți utilizați în operațiunile misiunilor, fiind creeate constant noi
prototipuri. Cu toate că aceștia au capacități și capabilități diferite, sistemele actuale
se pot clasifica după dimensiunile acestora, în roboți de dimensiuni mici și
dimens iuni mari. Datorită acestui aspect, întrebuințările acestora diferă. Roboții de
domensiuni mici sunt întrebuințați în prim plan pentru inspectarea terenului și
colectarea informațiilor vizuale. Datorită dimensiunilor mici, aceeștia prezintă o
capacitate de încărcare mică, sub 10kg.
Roboții de dimensiuni mari sunt reprezentați prin platforme mobile puternice,
iar capacitatea de încărcare este mare, peste 10kg. Aceste platforme utilizează piese
necesare pentru o tracțiune mare, iar unii roboți sunt înso țiți de kituri de conversie
pentru modificarea modului de deplasare, de la roți la șenile. Tot odată, pe langă
puterea de tracțiune mare, șenilele oferă atât o capacitate superioară de mobilitate,
cât și facilitarea deplasării pe teren accidentat.
Pentr u clasificarea vehiculelor EOD disponibile pentru înzestrare, au fost
analizați 5 roboți diferiți, disponibili în comerț și un robot EOD noncomercial, fiind
evidențiate atât punctele tari cât și cele slabe.
1.3.1 Robotul EOD tEODor
Robotul tEODor reprez intă un vehicul șenilat alimentat cu 2 baterii de 12V și
85Ah fiecare. Sistemul destinat manipulării obiectelor este alcătuit dintr -un
manipulator de putere pe 6 axe cu un braț inferior telescopic cu o lungime maximă
de 400mm și un dispozitiv de prindere .
Sistemul video de observare a terenului este alcătuit din 3 camere. Camera
principală este amplasată pe un suport cu înclinare panoramică, iar celelalte 2 camere
sunt destinate pentru vizualizarea detaliată. Controlul robotului este realizat printr -o
consolă de control. Mobilitatea vehiculului este realizată prin fiecărei articulații
individual prin intermediul panoului, în funcție de informațiile vizuale obținute prin
intermediul sistemului video și afișate pe monitorul panoului de control. Operația cu
vehiculul tEODor este dependentă de controlul spațiului comun.

8

Fig 1. tEODor7

1.3.2 Vanguard MK2 ROV

Vanguard MK2 reprezintă un vehicul fără echipaj cu profil redus pentru a
avea acces în spații înguste precum spațiu de sub mașini și este dotat cu un braț
articulat. Brațul manipulator al robotului funcționează pe 3 grade de libertate, cu
excepția sistemului de prindere. Capacitatea sistemului maipulator pentru ridicare
a materialelor este de 16kg când brațul este în poziție retrasă și d e 7kg când acesta
este extins complet.
Datorită dimensiunilor sale și a greutății reduse, robotul Vanguard MK2 este
clasificat ca un robot de dimensiuni mici. Datorită acestor 2 criterii, vehiculul
perminte încadrarea acestuia în portbagajul unui autoveh icul. Sistemul video pentru
cercetare utilizează o camera cu vedere 360ș, iar imaginile sunt afișate pe laptop
pentru utilizarea de la distanță.
Brațul robotului permite manipularea sa prin intermediul tastelor de la
computer sau prin utilizarea unui joy stick. Datorită lățimii înguste în comparație cu
lungimea patformei și a brațului, Vanguard prezintă o capacitate limitată de
manipulare în momentul în care brațul funcționează în lateral.

7 https://esut.de/2019/03/meldungen/land/11637/eod -roboter -teodor -evo/ accesat în data de
1.4.2020.

9

Fig 2. Vanguard MK2 ROV8

1.3.3 MK -5 EOD robot produs de ESIT

Robotul MK -5 reprezintă un robot de mere putere, acesta fiind dotat cu 2
brațe. Acestea sunt destinate pentru operații diferite, astfel, unul dintre acestea este
folosit pentru operații obișnuite, iar cel de -al doilea braț este destinat utilizării în
operații care pun accentul pe precizie și dexteritate. În funcție de tipul de operație în
care este utilizat robotul, în funcție de brațul utilizat, brațul poate conține până la 7
îmbinări.
Mobilitatea robotului se realizează atât prin intermediul roț ilor, cât și pe
șenile, acestea fiind atașate peste roțile actuale. Sistemul de prindere a robotului este
alcătuit dintr -o prindere laterală cu 2 elemente pentru manipularea explozivilor și a
ambalajelor suspecte. Robotul poate utiliza diferite sisteme de prindere, modificând
partea finală a brațului, dar acesta nu beneficiază de un sistem de schimbare rapidă
pentru acestea. Pentru utilizarea diferitelor sisteme de prindere, robotul trebuie adus
la punctul de control pentru a modifica prinderea ori de c âte ori este necesară
utilizarea unui alt dispozitiv de prindere.

Fig 3.1 MK -5 cu șenile9

8 https://www.azorobotics.com/equipment -details.aspx?EquipID=276 accesat în data de
1.4.2020 .
9 Tavsel, Onur. Mechatronic design of an explosive ordnance disposal robot. Izmir Institute of
Tehcnology, Izmir, 2005 , p. 7.

10

Fig 3.2 MK -5 cu roți10

1.3.4 Wheelbarrow Super -M

Robotul Wheelbarrow Super -M este un vehicul similar cu roboții tEODor și
MK-5, diferența fiind modul unic care asigură deplasarea platformei. Sistemul de
deplasare oferă posibilitatea schimbării poziției roților, oferind condiții optime
pentru deplasare în teren accidentat.

Fig. 4 Wheelbarrow Super -M11

10Ibidem.
11 https://www.militarysystems –
tech.com/sites/militarysystems/files/supplier_docs//Wheelbarrow%20Revolution.pdf accesat în
data de 1.4.20 20.

11
Legătura dintre operator și UGV se poate realiza prin cablu de sârmă, fibră
optică sau prin legături RF. Sistemul video este alcătuit din mai multe camere atașate
pe robot, acestea oferind posibilitatea de a observa la distanță atât mediul, cât și o
viziune asupra sistemului de prindere. În funcție de ef ectorul final al brațului, acesta
are între 5 și 7 grade de libertare, fiind acționat atât de de motoare liniare cât și de
motoare de rotație.

1.3.5 Robhaz -DT2 Robot

Robhaz – DT2 este un robot care nu este comercial. Acesta este dotat cu șenile
care pot efectua o mișcare de rotație independent una de cealalată. Platforma este
împărțit în două segmente, conectate prin intermediul unei îmbinări rotative,
facilitând adaptabilitatea la condițile oferite de teren. Robotul este dotat cu un sistem
de prindere care oferă grade de libetate, controlat prin intermediul unui joystick
tactil. Chiar dacă dispozitivul tactil simplifică semnificativ controlul brațului, acesta
nu reușește să depășească problema de control a spațiului comun.

1.3.6 BISON

BISON reprezi ntă un vehicul destinat pentru inspectarea și eliminarea
materialelor explozive. Robotul se deplasează pe 4 roți, acesta fiind acționat electric
prin intermediul unui motor cu curent continuu, acesta alimentând sistemul de
deplasare. Puterea motoarelor e ste conferită de bateriile situate pe platforma
robotului.

Fig. 5 BISON12

12Tavsel, Onur. Mechatronic design of an explosive ordnance disposal robot. Izmir Institute of
Tehcnology, Izmir, 2005, p. 9.

12
Robotul BISON prezintă ca avantaj în comparație cu ceilalți roboți EOD
robustețea și fiabilitatea, acestea fiind conferite de simplitatea construcției și a
designului. Robotul es te controlat prin intermediul unei telecomande cu afișaj LCD,
iar conexiunea este realizată prin intermediul unui cablu.

1.3.7 Comparație între roboții EOD convenționali

Prin intermediul tabelului 2, au fost comparate caracteristicile roboților EOD
analizați anterior.
Tabelul 2.