Vehículo todoterreno autónomo: el proyecto estadounidense UGV Forterra MESA
Kirill Ryabov || tOP wAR
El sistema experimental MESA RTK en fase de pruebas
La industria estadounidense ha desarrollado y presentado una nueva plataforma robótica multipropósito. El MESA de Forterra se basa en un vehículo todoterreno ya existente y está equipado con un moderno sistema de control. El vehículo resultante está diseñado para transportar una gran carga útil, manteniendo un tamaño relativamente compacto y un peso ligero. Se espera que despierte el interés del Pentágono y que se incorpore a las fuerzas armadas.
Una plataforma prometedora
Forterra (anteriormente Robotic Research), con sede en Clarksburg, Maryland, desarrolla sistemas de control remoto y autónomo para vehículos terrestres. Hasta la fecha, la empresa ha presentado varios sistemas de hardware y software de este tipo, compatibles con diversas plataformas. Además, está desarrollando sistemas robóticos RTK completos basados en sistemas de control similares.A finales de abril, la empresa presentó su nuevo desarrollo: la plataforma robótica MESA (Arquitectura Modular de Sistemas Expedicionarios). Este producto se basa en el vehículo todoterreno ligero de dos ejes Ranger XD 1500 de Polaris Inc. El vehículo completo fue reconstruido en la fábrica y equipado con el sistema de control Forterra AutoDrive.
El RTK resultante puede navegar por carreteras y terrenos con control del operador o en modo autónomo. Actualmente, está diseñado solo para el transporte de carga, pero es posible incorporarle diversas funcionalidades adicionales en el futuro. La capacidad de carga de 907 kg, con las dimensiones de un vehículo todoterreno ligero, es el principal argumento del desarrollador a favor del nuevo vehículo.
Forterra ya ha finalizado el diseño y fabricado un prototipo del nuevo modelo. Actualmente se encuentra en fase de pruebas para confirmar sus características de diseño. Aún no se ha anunciado el tiempo necesario para completar el ciclo de pruebas.
Estaba previsto presentar el vehículo, tanto al público como a expertos del sector, en una exposición especializada próximamente. Esto suponía el inicio de una campaña promocional para conseguir pedidos.
Como era de esperar, el Pentágono se considera el principal cliente potencial. Las características y el propósito del MESA se ajustan al programa S-MET (Small Multipurpose Equipment Transport) del Ejército, vehículos de transporte de robots ligeros para abastecer a las unidades de primera línea. Los vehículos Pratt & Miller MUTT y HDT Hunter WOLF, cuya entrega ya ha sido aceptada tras fases anteriores del programa, también están dirigidos a este nicho. Asimismo, es posible que el MESA participe en competiciones prometedoras dentro de la categoría de Vehículos Robóticos de Combate Ligeros.
El desarrollador espera superar con éxito la fase de competición. En ese caso, estará preparado para iniciar la producción en serie del vehículo con la configuración requerida. Sin embargo, por ahora, estas son solo sugerencias y no existen planes concretos.
Vehículo todoterreno Ranger XD 1500 en su modificación básica.
Chasis con ruedas
El Polaris Ranger XD 1500 es un vehículo todoterreno ligero de dos ejes, diseñado originalmente para transportar personas y algo de carga. El proyecto MESA utiliza su versión extendida con cabina de doble fila. Al convertirlo en un vehículo todoterreno robótico, conserva sus componentes y ensamblajes principales, pero sufre ciertas modificaciones. Además, se incluyen varias características y dispositivos nuevos.
Al igual que otros vehículos de su clase, el Ranger está construido sobre un bastidor de perfil de acero. MESA conserva la sección inferior del tren motriz, que alberga componentes clave. El chasis se ha reforzado para la carga, no para las personas. Los componentes restantes del bastidor y la carrocería se han rediseñado significativamente.
Por ejemplo, el vehículo todoterreno robótico prácticamente carece de cabina: se han eliminado los asientos, la columna de dirección y los controles del conductor, reduciendo significativamente la altura de esta parte del vehículo. Sin embargo, se conserva la plataforma de carga estándar en la parte trasera, diseñada como una plataforma plana con soportes L-Track. Además, se ha creado espacio de carga en el techo. Las puertas laterales también se conservan, lo que indica la presencia de capacidad de carga interna.
El vehículo todoterreno está equipado con un motor de gasolina ProStar estándar de 1.5 litros que produce 110 hp, el tren motriz estándar para toda la línea Ranger XD 1500. Una transmisión Polaris SteelDrive, que utiliza una correa de acero sumergida en aceite en lugar de una correa de goma convencional, distribuye la potencia a todas las ruedas. El motor y algunos componentes de la transmisión están ubicados en la parte trasera del chasis. El uso de mecánica estándar permite que el vehículo todoterreno reciba mantenimiento en el campo con piezas Polaris estándar.
El chasis cuenta con suspensión independiente de doble horquilla en las cuatro ruedas con largo recorrido, lo que mejora la capacidad todoterreno.
Tanto en su forma original como después de la conversión a vehículo todoterreno, el Ranger XD 1500 tiene dimensiones y peso promedio:
- longitud - 3,9 m;
- Altura con cabina original: hasta 2 m;
- Altura en la versión MESA: aprox. 1,5 m;
- Peso en vacío del chasis base: aprox. 1325–1533 kg;
- La plataforma MESA tiene una capacidad de carga útil de 907 kg (2000 libras);
- El
peso máximo del vehículo todoterreno básico es de aproximadamente 2.284
kg; en el MESA se incrementa mediante el refuerzo del chasis;
- Peso del remolque: no inferior a 1500 kg.
Es importante destacar que la carga útil declarada del MESA, de 907 kg, se refiere al peso de la carga o el equipo en sí, ya que el vehículo no cuenta con puesto de operador. La carga útil de la versión civil incluye también al conductor y a los pasajeros.
Sistema de control
El proyecto MESA utiliza el sistema de control de hardware y software AutoDrive. Este conjunto de dispositivos transforma prácticamente cualquier vehículo en una plataforma controlada de forma remota o autónoma.El núcleo del sistema AutoDrive es un ordenador central que ejecuta un software propietario. Este ordenador recopila y procesa datos de todas las fuentes, se comunica por ondas de radio con el operador y genera directamente comandos para los mecanismos. Según el modo de funcionamiento seleccionado, el ordenador asiste al operador o se encarga de todo el trabajo.
Componentes del sistema AutoDrive. Se destaca la computadora central. Las cámaras y los sensores LiDAR están ubicados en el techo del automóvil.
Los dispositivos de navegación por satélite se utilizan para la orientación. Un conjunto de cámaras de vídeo, cámaras termográficas y lidars se instala alrededor del perímetro de la plataforma. Mediante todos estos dispositivos, el ordenador central genera una imagen en tiempo real del entorno circundante.
AutoDrive también incluye un conjunto de actuadores que interactúan con los controles del vehículo y garantizan la ejecución de las órdenes. Además, los actuadores individuales simplifican la conversión de un vehículo completo en un sistema de control remoto (RC).
Se utiliza un sistema de radio Forterra Vektor para la comunicación con el operador, que crea canales bidireccionales seguros de alto ancho de banda. La consola del operador recibe vídeo, datos lidar, telemetría y otros datos, y las órdenes se envían al sistema RC.
El sistema AutoDrive, con su sistema de comunicaciones Vektor, controla únicamente la plataforma. En el futuro, podría modificarse para controlar cargas útiles. En teoría, el sistema RC MESA puede transportar diversos instrumentos y dispositivos, incluyendo armamento. En todos los casos, los sistemas de control estándar se encargarán de controlarlos.
Demostración de capacidades
El proyecto MESA resulta interesante principalmente como demostración de las capacidades y desarrollos de una empresa específica. Demuestra que Forterra ha avanzado en el desarrollo de sistemas de automatización del transporte y está preparada para construir sistemas robóticos terrestres completos con una amplia gama de capacidades.Al mismo tiempo, el producto MESA no difiere fundamentalmente de otros desarrollos modernos, incluidos los de empresas estadounidenses. Vehículos todoterreno completos y otros vehículos equipados con sistemas de control universal se han presentado repetidamente en exposiciones. Sistemas robóticos similares ya participan en diversos programas del Pentágono; basta con recordar los mencionados Pratt & Miller MUTT y HDT Hunter WOLF en EE. UU., así como el Rheinmetall Mission Master, presentado por la industria europea.
En esencia, el proyecto Forterra MESA implementa principios bien conocidos y probados; no contiene innovaciones fundamentales. Sin embargo, la ejecución parece exitosa: al eliminar la cabina y reforzar el chasis, el desarrollador logró una alta capacidad de carga manteniendo las dimensiones de un vehículo todoterreno ligero. También es posible que Forterra cuente con desarrollos únicos en el campo de la autonomía que le otorguen una ventaja competitiva sobre otros actores del mercado.
Independientemente de la situación actual y sus perspectivas, el proyecto MESA, al igual que otros desarrollos similares, refleja una tendencia significativa en la robótica militar. La creación de sistemas robóticos modernos ya no impone mayores exigencias al desarrollador. Incluso las organizaciones pequeñas pueden emprender este tipo de proyectos.
Por lo tanto, el sistema robótico multifunción Forterra MESA es un vehículo típico de su clase, con buenas características computacionales. Su verdadero potencial se determinará cuando el vehículo se presente a una competencia específica del Pentágono —muy probablemente, como parte de la próxima fase del programa S-MET— y la agencia lo compare con análogos de eficacia probada.
