Полетное задание. Российские дроны потеснят конкурентов.

Специалисты лаборатории промышленной робототехники Томского политехнического университета разрабатывают многоагентную робототехническую систему для полета группы интеллектуальных дронов.

Сейчас перед политехниками стоит задача “научить” группу из 10 аппаратов летать, не сталкиваясь друг с другом и объектами окружающей среды, а также безопасно садиться точно в указанное оператором место.

Для реализации НИОКР была создана рабочая группа, состоящая из представителей разных коллективов. Это программисты, специалисты по акустической локации, техническому зрению, связи, специалисты в области автоматизированных систем управления.

Интересующийся спортом читатель спросит: но во время церемоний открытия и закрытия Олимпиады в Пхенчхане была использована подобная технология. Сотни светящихся дронов выстраивали в небе различные фигуры. В чем тогда смысл этой работы?

- Это технология от Intel, и, кстати, продемонстрирована она была значительно раньше, - поясняет разработчик, инженер лаборатории промышленной робототехники ТПУ Максим Мурин. - Но то, каким образом это сделано, - конфиденциальная информация компании. Тем интереснее будет группе наших молодых ученых повторить то же самое, обладая меньшими человеческими, производственными и финансовыми ресурсами.

На рынке сегодня нет универсальных и доступных решений, позволяющих поднимать в небо одновременно более трех единиц техники. В данном случае Intel предоставляет услуги, а не продает инструмент для управления группой дронов. Тот факт, что шоу с их участием были организованы на массовых мероприятиях с многомиллионными инвестициями (Олимпиада в Пхенчхане, фестиваль Vivid Sydney, выставка Consumer Electronics Show (CES) в Лас-Вегасе, презентация фильма “Чудо-женщина” и т.д.), говорит о высокой стоимости технологии, равно как то, что она пока не распространена настолько, чтобы заменить пиротехнические шоу, хотя деятельность компании направлена именно на это.

К тому же система от Intel не может “выполнять заданные действия”, кроме согласованного полета большого числа квадрокоптеров по заранее построенным маршрутам и координатам GPS. Она не располагает информацией об окружающем пространстве, так как отсутствуют бортовые сенсоры.

Не позволяет избегать столкновений со стационарными и движущимися препятствиями, осуществлять полеты в отсутствие сигналов GPS и т.д. То есть система не универсальная. Совершенно другая ситуация с решением, которое предлагаем мы: приемлемая стоимость, возможность дооснащения сенсорами и полезной нагрузкой, наличие каналов связи не только с автоматизированным рабочим местом оператора, но и между агентами группы, перспективы масштабирования системы. Все это делает разработку универсальным инструментом автоматизации научных экспериментов. Есть ряд других, более схожих решений, но они либо обладают узкой специализацией, либо не могут обеспечить требуемых функциональных возможностей, либо находятся на стадии разработки, либо выполнены за рубежом (и это важно в современной геополитической обстановке).

Технология, над которой мы работаем, будет иметь большие функциональные возможности и позволит решить целый ряд задач. Это управление группой беспилотных летательных аппаратов (самолетного, вертолетного, мультироторного типа), построение полетных маршрутов с привязкой к ГИС, управление БПЛА сторонних производителей с открытым программным кодом либо протоколом взаимодействия, обеспечение высокоточной посадки на обозначенное оператором место и т.д.

К тому же наша разработка является своего рода отправной точкой для реализации различных решений - при условии дооснащения необходимым оборудованием и настройки программного обеспечения.

Она будет полезна в таких областях, как экологический мониторинг, дистанционное зондирование Земли, поисковые операции, мониторинг объектов строительства, энергетики, неф­тегазовой отрасли и сельского хозяйства, организация совместного использования воздушного пространства, оборона. В итоге получается, что в нашем случае речь идет уже о другой технологии, связанной понятиями “дрон”, “БПЛА”, “квадрокоптер”.

Политехники не скрывают тонкостей разрабатываемой технологии. Для того чтобы беспилотники не сталкивались друг с другом, разработчики используют системы ультразвуковых сенсоров, технического зрения и посадки. 

“Дрон дооснащается системой ультразвуковой локации, которая позволяет ему обнаруживать препятствия в радиусе семи метров по пяти направлениям. Мы добавили в эту систему оригинальную функцию - способность идентифицировать участников группы, что позволяет синхронизировать движения дронов и уточнять свои текущие координаты.

Система технического зрения, состоящая из двух видеокамер, дает возможность обнаруживать препятствия уже на больших расстояниях. А система посадки, где также используется камера, направленная вниз, помогает обеспечивать посадку с точностью до одного метра. Хотя испытания в лаборатории показали, что дроны могут садиться с еще большей точностью, на лист бумаги формата А4”, - делится подробностями М.Мурин.

“Получаемую со всех сенсорных систем информацию в реальном времени обрабатывает бортовой компьютер. Таким образом, оператор может одновременно программировать маршрут для группы дронов. Для этого также разработано программное обеспечение. Сегодня все составляющие системы готовы для масштабирования, и мы готовимся к испытаниям”, - добавляет заведующий лабораторией промышленной робототехники Николай Криницын.

Ученые отмечают, что разрабатываемый комплекс высокоточной координации полета группы БПЛА позволит снизить суммарную стоимость беспилотников при выполнении задач, допускающих распределение нагрузки, получать больше информации об окружающем пространстве с разных бортов и повысит живучесть системы.
27 апреля 2018
Источник: Поиск