Ο Στρατός προσβλέπει σε αγώνες αυτοκινήτων για την άκρη οχημάτων εδάφους
Indy Autonomous Challenge
Φωτογραφία Indy Autonomous Challenge
NOVI, Μίσιγκαν — Η βιομηχανία αγώνων αυτοκινήτων και ο στρατός έχουν περισσότερα από λίγα κοινά πράγματα. Η αποστολή είναι η νίκη, η αναζήτηση για τεχνολογία αιχμής δεν τελειώνει ποτέ και το εργατικό δυναμικό της τεχνολογίας είναι κρίσιμο για την επιτυχία. Γι’ αυτό ορισμένοι στην κοινότητα των οχημάτων εδάφους του Στρατού εξετάζουν πιο προσεκτικά τι μπορούν να μάθουν από την κοινότητα των αγώνων.
Υπάρχει προηγούμενο για αυτή τη συνεργασία, είπε ο Matt Carroll, διευθύνων σύμβουλος της Pratt Miller κατά τη διάρκεια του Συμποσίου Μηχανικής και Τεχνολογίας Συστημάτων Επίγειας Οχημάτων, που διοργανώθηκε από το τμήμα του Μίτσιγκαν της Εθνικής Βιομηχανικής Ένωσης Άμυνας.
Η εταιρεία του ξεκίνησε το 1989 ως ένα εγχείρημα αγώνων αυτοκινήτων. Στη συνέχεια, το 2008, ο προκάτοχος του Στρατού του Combat Capabilities Development Command’s Ground Vehicle Systems Center, ή GVSC, πλησίασε τον Pratt Miller. Στρατιώτες τραυματίστηκαν και σκοτώθηκαν από αυτοσχέδιους εκρηκτικούς μηχανισμούς στο Ιράκ και το Αφγανιστάν. Ο στρατός ήθελε να δει αν η εταιρεία μπορούσε να βοηθήσει.
«Είπαν: «Πώς στο καλό μπορεί αυτά τα αυτοκίνητα να τρακάρουν σε τοίχους και αυτά τα αυτοκίνητα και οι οδηγοί να απομακρύνονται;» είπε.
Η εταιρεία εξέτασε πώς θα μπορούσαν να εφαρμόσουν όσα έμαθαν στην πίστα κάθε Σαββατοκύριακο για να βοηθήσουν τον Στρατό να τροποποιήσει τα οχήματά του για να προστατεύσει καλύτερα τα στρατεύματα από εκρήξεις, είπε.
Ο David Gorsich, επικεφαλής επιστήμονας για το GVSC, είπε ότι οι βιομηχανίες αγώνων και εκτός δρόμου είναι φυσικά μέρη όπου ο Στρατός μπορεί να αναζητήσει ιδέες και λύσεις για πράγματα όπως η επιβίωση από εκρήξεις βομβών στην άκρη του δρόμου.
«Ασχολήθηκα πολύ με την εξεύρεση αυτών των τεχνικών και την προσέλκυση ανθρώπων της αυτοκινητοβιομηχανίας που έκαναν σύγκρουση για να καταλάβουν» πώς να αντιμετωπίσω το πρόβλημα των εκρήξεων που προέρχονται από κάτω από ένα όχημα αντί να προσκρούσω σε κάτι ή τις πλευρικές συγκρούσεις μιας τυπικής σύγκρουσης, είπε. .
Ο Στρατός εξέτασε τον τρόπο επανασχεδιασμού των διαμερισμάτων του πληρώματος και των τεθωρακισμένων με βάση ορισμένα από τα σχόλια από τη βιομηχανία αγώνων αυτοκινήτων, είπε. Ο Στρατός έψαξε επίσης να δει τι θα μπορούσε να μάθει από τα αγωνιστικά pit stop.
Αυτό οδήγησε στο να σκεφτούμε πώς να επανασχεδιαστούν τα οχήματα για να γίνουν τα εξαρτήματα πιο αρθρωτά και ευκολότερα στην εναλλαγή των οχημάτων για να «αυξηθεί το επίπεδο ετοιμότητας και να επιταχυνθεί η συντήρηση», είπε ο Gorsich.
«Ένα από τα πράγματα που εξετάσαμε είναι, πώς αλλάζεις τον κινητήρα πολύ γρήγορα; Έτσι, γρήγορες αποσυνδέσεις, αρχιτεκτονώντας με διαφορετικό τρόπο, ώστε να μπορούμε γρήγορα να αρχίσουμε να κάνουμε τέτοια πράγματα», είπε.
Ωστόσο, η δέσμευση και η συνεργασία με τη βιομηχανία εξασθένησε, είπε. Έχει ανέβει ξανά τα τελευταία χρόνια με την ανάπτυξη των αγώνων εκτός δρόμου και των ακραίων αγώνων, που σχετίζονται άμεσα με τις προσπάθειες εκσυγχρονισμού του Στρατού.
«Πρέπει να βγούμε εκτός δρόμου, πρέπει να πάμε γρήγορα, πρέπει να αντιμετωπίσουμε κάθε είδους εμπόδια και προκλήσεις», είπε.
Αυτό οδήγησε στη συμμετοχή σε αγώνες αγώνων και εκτός δρόμου εκδηλώσεων για να σκεφτούμε πώς οι χομπίστες έως τις επαγγελματικές ομάδες επιλύουν τις προκλήσεις του χειρισμού οχημάτων —ιδιαίτερα αυτόνομων— με υψηλή ταχύτητα σε ακραία εδάφη, είπε.
«Συνεργαζόμαστε μαζί τους, προσπαθούμε να καταλάβουμε πώς αναπτύσσετε τα αυτόνομα συστήματά σας, πώς τα δοκιμάζετε και προσπαθούμε να μοιραστούμε βασικά ιδέες και επίσης να συνεπενδύσουμε σε μερικά από τα κενά και τα προβλήματα», πρόσθεσε ο Gorsich.
Ένα παράδειγμα επένδυσης GVSC είναι η χορηγία του προγράμματος Clemson’s Deep Orange 13. Αυτό προέκυψε από τη συνεργασία της GVSC στο Deep Orange 12, το οποίο ήταν ένα έργο για την ανάπτυξη ενός οχήματος για το Indy Autonomous Challenge.
Για αυτήν την πρόκληση, οι μεταπτυχιακοί φοιτητές του Clemson’s International Centre for Automotive Research συνεργάστηκαν με συνεργάτες του κλάδου για να αναπτύξουν μια σουίτα αισθητήρων και υλικού για να αντικαταστήσουν τον οδηγό ενός αυτοκινήτου Indy.
«Αυτό το όχημα σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε τελικά στο Clemson, και στη συνέχεια επαναλήφθηκε 10 φορές και δόθηκε σε ομάδες από όλο τον κόσμο», δήλωσε ο Rob Prucka, καθηγητής μηχανικής αυτοκινήτων στο Clemson.
Αυτές οι ομάδες πήραν την αρχική πλατφόρμα και στη συνέχεια έκαναν τις δικές τους τροποποιήσεις στα συστήματα και τους αλγόριθμους, είπε.
Τα αυτοκίνητα έκαναν το ντεμπούτο τους στο Indianapolis Motor Speedway τον Οκτώβριο του 2021 τρέχοντας σόλο γύρους για να αποδείξουν την τεχνολογία. Τον Ιανουάριο, πήγαν αντιμέτωποι στο Las Vegas Motor Speedway, προσπερνώντας ο ένας τον άλλον με ταχύτητες έως και 160 mph.
«Αυτά είναι στην πραγματικότητα πάσες που σπάνε ρεκόρ», είπε ο Prucka. «Αυτά είναι τα πιο γρήγορα αυτόνομα οχήματα που πέρασαν ποτέ το ένα το άλλο». Υπήρχαν επίσης πολλές περιστροφές και ατυχήματα, καθώς οι ομάδες εξακολουθούσαν να πειραματίζονται με τη νέα τεχνολογία.
«Ο στρατός των ΗΠΑ, αυτό που προσπαθούν να εργαστούν είναι, προφανώς, να επιταχύνουν αυτά τα οχήματα χωρίς οδηγό», είπε. “Λοιπόν, πιστεύουμε ότι υπάρχουν πολλά μαθήματα που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε από προγράμματα όπως το Indy Autonomous Challenge για να βοηθήσουμε ίσως να επιταχύνουμε τα οχήματα στα οποία εργάζονται.”
Και η GVSC μαθαίνει από το Deep Orange 12, είπε ο Gorsich. “Τα πιο πρόσφατα πράγματα μαθαίνουν για τον λανθάνοντα χρόνο στην πλατφόρμα.”
Η καθυστέρηση είναι μια από τις πιο κρίσιμες πτυχές της πρόκλησης της αυτονομίας, είπε. Όσο περισσότερος χρόνος χρειάζεται από την είσοδο του αισθητήρα ή του ελεγκτή μέχρι την απόκριση του οχήματος — φρενάρισμα, στροφή, επιτάχυνση — τόσο πιο αργά μπορεί να οδηγήσει το όχημα με ασφάλεια.
«Το πρόβλημα εκτός δρόμου είναι λίγο πιο περίπλοκο, αλλά η ταχύτητα είναι ένα ζήτημα», είπε. «Δεν πρόκειται μόνο για τη στοίβα αυτονομίας, αλλά για όλα τα ηλεκτρονικά χειριστήρια και για την παρακολούθηση αυτών των καθυστερήσεων που πέφτουν στα μικρότερα χειριστήρια, στα χειριστήρια υψηλότερου επιπέδου».
Οι μαθητές που εργάζονταν στο Indy Autonomous Challenge έκαναν «πραγματικά πολύτιμες» ανακαλύψεις σχετικά με τον λανθάνοντα χρόνο και την ταχύτητα, είπε ο Gorsich.
«Ίσως δεν έχουν όλους τους περιορισμούς που έχουμε εμείς», είπε. «Αλλά ανακαλύπτουν μικρές περιπλοκές σχετικά με την αρχιτεκτονική των ηλεκτρονικών οχημάτων, τη στοίβα αυτονομίας, την αλληλεπίδραση μεταξύ αυτών και τον τρόπο με τον οποίο μπορούν να κάνουν ορισμένα πράγματα».
Μια άλλη πρόκληση για την αυτόνομη τεχνολογία είναι να κάνει ένα όχημα να αξιολογεί συνεχώς και να προσαρμόζεται στο έδαφος και στη φυσική του οχήματος.
«Η λύση της αυτονομίας – όπως ένας οδηγός αγωνιστικού αυτοκινήτου – πρέπει να μαθαίνει πραγματικά καθώς οδηγεί», είπε. «Έτσι, ένας οδηγός αγώνων αυτοκινήτου δεν περιηγείται την πίστα με κάποιον βέλτιστο μαθηματικό αλγόριθμο… μαθαίνει πώς αλλάζει η τριβή καθώς θερμαίνονται οι τροχοί».
Η GVSC εργάζεται με τις αγωνιστικές και ακαδημαϊκές κοινότητες για το πώς να διδάξει ένα όχημα να μαθαίνει τα όρια κινητικότητας και να κάνει συνεχείς προσαρμογές, είπε.
“Αυτά είναι νέα πράγματα που μαθαίνουμε από το δρόμο, αλλά είναι επίσης ένα πρόβλημα εκτός δρόμου”, συνέχισε. “Αν θέλετε πραγματικά να βγείτε εκτός δρόμου, πρέπει να μπορείτε να γλιστρήσετε το τιμόνι και να κατευθυνθείτε έξω από τους τροχούς, να αφήσετε το πίσω άκρο να γλιστρήσει προς τα έξω για να κάνετε αυτές τις στροφές με ταχύτερους ρυθμούς, και κάνουμε μερικές από αυτές τώρα.”
Ενώ η βιομηχανία αγώνων μπορεί να έχει συγκεκριμένα κομμάτια τεχνολογίας που θα μπορούσαν να ενημερώσουν ή να μεταφέρουν σε στρατιωτικά οχήματα, είναι ο τρόπος με τον οποίο προχωρούν οι αγώνες καινοτομίας – μηχανικής συστημάτων βασισμένων σε μοντέλα και εικονικών εργαλείων πρωτοτύπων – που μπορεί να είναι τα πιο χρήσιμα για τον στρατό. τώρα.
“Η ψηφιακή μηχανική και οι αρχιτεκτονικές ανοιχτών συστημάτων είναι αυτό που πρόκειται να μεταμορφώσει σε γενικές γραμμές”, δήλωσε ο Kevin McEnery, αναπληρωτής διευθυντής της επόμενης γενιάς Combat Vehicle Cross Functional Team στο Army Futures Command. Είναι υπεύθυνοι για τέσσερα από τα μεγάλα προγράμματα εκσυγχρονισμού του Στρατού: το Προαιρετικά Επανδρωμένο Όχημα Μάχης, Ρομποτικό Όχημα Μάχης, Κινητή Πλατφόρμα Προστατευόμενης Ισχύος Πυρός και Τεθωρακισμένη Πλατφόρμα Πολλαπλών Χρήσεων.
Η ψηφιακή μηχανική «αλλάζει πολλά στον στρατό», είπε. “Αλλάζει επίσης τον τρόπο με τον οποίο η βιομηχανία κάνει τις επιχειρηματικές της πρακτικές για να συνεργαστεί μαζί μας.”
Ένα ουσιαστικό μέρος της ψηφιακής προσέγγισης είναι να φέρει στρατιώτες να πειραματιστούν με προσομοιώσεις και εικονικά πρωτότυπα για να βελτιώσουν τα σχέδια πριν ξοδέψουν χρήματα για την κατασκευή φυσικών πρωτοτύπων, είπε.
«Μας βοηθά να ενημερώσουμε τις απαιτήσεις μας — ποια είναι η τέχνη του δυνατού», είπε. «Και σημαίνει ότι όταν κοινοποιούμε τις απαιτήσεις μας στη βιομηχανία, έχουμε πολύ υψηλότερο επίπεδο εμπιστοσύνης ότι οι απαιτήσεις μας είναι εφικτές και η βιομηχανία έχει πολύ υψηλότερο επίπεδο εμπιστοσύνης ότι οι απαιτήσεις μας δεν πρόκειται απλώς να αλλάζουν συνεχώς».
Ενώ ο Στρατός προσπαθεί να μάθει ό,τι μπορεί από τους αγώνες, υπάρχουν πρακτικοί περιορισμοί, είπε. Το μεγαλύτερο εμπόδιο για την εισαγωγή αγωνιστικών καινοτομιών στα οχήματα του Στρατού είναι η κλίμακα.
«Όλα πρέπει να μεταφραστούν σε χιλιάδες, όχι μόνο όσον αφορά την απόδοση αλλά και την παραγωγή [and] την ικανότητά μας να μετατρέπουμε τις δυνατότητες σε πραγματική μαχητική ισχύ», είπε ο McEnery.
Έτσι, μια τεχνολογία αγώνων μπορεί να υπάρχει και να λύνει μια ανάγκη του Στρατού θεωρητικά, αλλά μπορεί να είναι πολύ ακριβή για να παραχθεί σε όγκο. Ο στρατός πρέπει να κάνει συμβιβασμούς, είπε ο McEnery.
«Υπάρχει μια τέχνη που πρέπει να προχωρήσει στην ανάλυση, πώς μαθαίνουμε μαθήματα που είναι σχετικά με αυτό που προσπαθούμε να κάνουμε τώρα;» αυτός πρόσθεσε.
Η δεύτερη πρόκληση είναι ορατή στα pits – λεγεώνες μηχανικών, τεχνικών και αναλυτών κολλημένοι στις οθόνες υπολογιστών παρακολουθώντας δέσμες δεδομένων οχημάτων σε πραγματικό χρόνο και κάνοντας συνεχείς προσαρμογές σε έναν αγώνα.
«Όλο και περισσότερο, τα συστήματα μάχης μας, τα οπλικά μας συστήματα είναι δυνατότητες που καθορίζονται από το λογισμικό περισσότερο από ό,τι ορίζονται από το υλικό», είπε. “Ανταγωνιζόμαστε με την εμπορική βιομηχανία για τα ταλέντα υψηλού επιπέδου που μπορούν να μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε πώς να αναπτύξουμε αυτές τις δυνατότητες λογισμικού στα συστήματά μας.”
Και υπάρχουν προκλήσεις στην επιχειρησιακή πλευρά της εξίσωσης του προσωπικού όταν ο Στρατός εισάγει υψηλά τεχνικά, καθορισμένα από λογισμικό συστήματα, είπε. «Γνωρίζουμε από την ιστορία ότι κάθε φορά που εισάγουμε ένα πολύ περίπλοκο νέο σύστημα σε έναν ιεραρχικό οργανισμό, μπορεί να προκαλέσει πολύ χάος και υπάρχουν οργανωτικές προκλήσεις για να μπορέσουμε να το αντιμετωπίσουμε», πρόσθεσε.
«Οι στρατιώτες πρέπει να έχουν απλά και αξιόπιστα κομμάτια εξοπλισμού», είπε ο McEnery. «Δεν έχουμε το χρόνο να αναπτύξουμε τεχνογνωσία σε άτομα που μπορεί να είναι στον στρατό μόνο για δύο ή τρία χρόνια και περιμένουμε από αυτά να δώσουν τον αγώνα για να επιβιώσουν με τις νέες τεχνολογίες».
Ταυτόχρονα, για να συμβαδίσει ο Στρατός με την καινοτομία, πρέπει να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο προσλαμβάνει, προσλαμβάνει και εκπαιδεύει, πρόσθεσε.
«Χρειαζόμαστε νέα σύνολα δεξιοτήτων στους μηχανισμούς που βάζουμε στον οργανισμό μας», είπε. «Χρειαζόμαστε νέες ικανότητες για να προβλέψουμε τι είδους εξαρτήματα θα χρειαστούμε, ώστε να μην έχουμε δυσκίνητες, υψηλών στόχων αλυσίδων εφοδιασμού».
Ο στρατός πρέπει να προσαρμόσει τις πολιτικές προσωπικού του για να στρατολογήσει τους κατάλληλους ανθρώπους, είπε. Η υπηρεσία πρέπει να βρει τρόπους για να προσελκύσει πτυχιούχους κολεγίων με γνώσεις τεχνολογίας που βλέπουν τη δυνατότητα για περισσότερα χρήματα και περισσότερη ικανοποίηση από την καριέρα σε θέσεις στον κλάδο, είπε.
«Όλα αυτά ακούγονται σαν αρνητικά, αλλά όλα είναι πράγματα πάνω στα οποία εργάζεται το Υπουργείο Στρατού», είπε. «Το Army Futures Command ειδικότερα οδηγεί σε μεγάλο βαθμό στον τρόπο με τον οποίο αλλάζουμε τον τρόπο συνεργασίας με τη βιομηχανία, τον τρόπο με τον οποίο προσελκύουμε, διατηρούμε και διατηρούμε τα ταλέντα.
«Αυτά τα πράγματα αλλάζουν», είπε. «Αλλά είναι μια αργή διαδικασία».
Θέματα: Ρομποτική και Αυτόνομα Συστήματα, Στρατιωτικά Νέα, Οχήματα μάχης
