Беспилотный транспорт и логистические системы

1. Автономный рой дронов для поиска и спасения людей
2. Создание роботизированной производственной цепочки по сортировке, складированию и доставке новых материалов до потребителя с использование технологии «интернета вещей»
3. Квантовый гравилёт
4. Клиентский модуль для управление сетью дронов-доставщиков и их взаимодействия с дрон-поинтами

1. Автономный рой дронов для поиска и спасения людей

Руководители проекта: Никитина Е.Г., Даниленко И.Е.

Аннотация: Задача команды — создать рой из трех или более дронов, которые смогут самостоятельно организовать «поисковую сеть» на заданном участке местности, оперативно провести фото- или видеосъемку и анализ данных в реальном времени и транслировать данные оператору в реальном времени.

Дроны должны рассчитать (на основе параметров камеры и данных о внешних условиях) дистанцию между друг другом при полете, полетную траекторию каждого дрона, полетное время, количество полетов каждого дрона (в случае, если заряда АКБ недостаточно, чтобы закончить миссию за один пролет). Каждый дрон в полете контролирует свое состояние (например, в случае разряда АКБ дрон должен вернуться к оператору). В случае выбывания какого-либо дрона рой должен в реальном времени перестроить свой полетный план и все параметры полета самостоятельно, без участия оператора.

Видеопоток с каждого дрона транслируется по Wi-Fi на компьютер оператора.

Участники проекта:

• познакомятся с особенностями конструкции и работы беспилотников,
• научатся работать с машинным зрением и нейросетями,
• узнают о групповом интеллекте роботов и будете разрабатывать алгоритмы гетерогенного взаимодействия,
• получат шанс узнать об особенностях работы поисковых отрядов из первых рук,
• одними из немногих в мире поднимут в воздух рой дронов, способных взаимодействовать не только с центральным компьютером, но и друг с другом.

Проект является продолжением проекта «Поиск пропавших людей в лесу при помощи дронов» (автономный дрон, способный летать под кронами деревьев, избегая препятствий), и проводится в сотрудничестве с добровольным поисковым отрядом «Лиза Алерт».

Планируемый результат — создание автономного самоорганизующегося роя из трех или более дронов с машинным зрением и трансляцией видео, способных одновременно провести анализ указанного участка местности и самостоятельно вернуться на точку старта.

Партнеры проекта: ГК «Геоскан», лаборатория перспективных систем управления МФТИ, образовательная онлайн-платформа Uavprof.com, Центр изучения и разработки мультиагентных систем ИТМО

2. Создание роботизированной производственной цепочки по сортировке, складированию и доставке новых материалов до потребителя с использование технологии «интернета вещей»

Руководители проекта: Давыдкин М.Н., Нафиков А.М.

Аннотация: Цель проекта — создание цифрового двойника роботизированной производственной цепочки по сортировке, складированию и доставке новых материалов до потребителя с использование технологии «интернета вещей» с использованием виртуальной среды.

Задачи: 

• Изучить возможности виртуальной среды CoppeliaSim
• Спроектировать стационарных и мобильных роботов, а именно разработать: информационно-измерительную и управляющую системы, системы связи, системы передвижения, манипуляционную системы, системы технического зрения
• Разработать автоматизированную линию по маркировке, транспортировке и складированию товаров. Технологическая линия должна содержать следующих роботов: стационарный робот манипулятор, мобильный робот, нонвейерная линия
• Интегрировать технологическую линию в виртуальную среду CoppeliaSim 
• Осуществить взаимодействие виртуальной среды с внешним миром используя встроенные API сервисы, для принятия заказов от потребителя.

В дистанционном формате участникам проекта предлагается погрузится в виртуальный мир CoppeliaSim, где каждый сможет создать цифрового двойника своей собственной технологической цепочки. Постепенно, изучая возможности среды CoppeliaSim, мы создадим мобильных и стационарных роботов, научим их перемещаться в пространстве и взаимодействовать с другими участниками виртуального мира. Заставим работать слаженно на выполнение общего дела (выполнение технологического процесса). При изучении и проектировании роботов рассмотрим вопросы о их технологическом вооружении, т.е. как робота, созданного в виртуальном мире, создать в реальном. Рассмотрим программно-аппаратные средства для выполнения поставленных задач и оборудование, на котором возможно изготовить детали робота. Произведем технико-экономический расчет и составим бюджет проекта для очной сессии, а также рассчитаем дедлайн проекта. 

Партнер проекта: Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
 

3. Квантовый гравилёт

Руководители проекта: Терентьев Ю.А., Коледов В.В.

Аннотация: Цели и задачи проекта — наглядно показать возможности перспективного высокоскоростного транспорта, познакомиться с основами физических процессов транспорта будущего. 

На дистанционном этапе участникам будет предложено:

• познакомиться с текущими проблемами и ограничениями на существующем транспорте,
• познакомится с физическими принципами построения новых видов транспортных систем,
• узнать про свойства разреженного воздуха, постоянных магнитов,
• познакомится с основными накопителями энергии,
• узнать про потери энергии на транспорте и др. 

До начала этапа участники должны знать основные законы Ньютона и его теорию тяготения,  закон сохранения энергии. После дистанционного этапа участники будут знать основные проблемы современного транспорта, ориентироваться в накопителях энергии, узнают о поведении проводников в условиях низких температур, свойствах рекуперации энергии и др. 

На очном этапе участникам  будет предложена уникальная возможность принять участие и ознакомится с работой действующей и масштабируемой модели — демонстратора одного из элементов основной технологии вакуумного магнитолевитационного транспорта, так называемого «КВАНТОВОГО ГРАВИЛЁТА», принцип экологичного и энергоэффективного движения которого основан на эффективном использовании взаимодействия квантовых эффектов комбинаций из «левитера» на основе криостатируемого блока высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП), трассы из высокоэнергетических постоянных магнитов на основе NdFeB и гравитационного поля Земли.

Партнеры проекта: НП «ГЛОНАСС», НИУ Московский авиационный институт, Институт радиотехники и электроники имени В.А.Котельникова Российской академии наук

4. Клиентский модуль для управление сетью дронов-доставщиков и их взаимодействия с дрон-поинтами

Руководители проекта: Шишканова Ю.А., Васюник А.Е.

Аннотация: Цель проекта — создание клиенто-ориентированного модуля для взаимодействия пользователей с сетью станций доставок дронами.

С появлением онлайн-агрегаторов доставки ассортимент доставляемых товаров начинает расширяться, меняется и способ заказа еды: с 2015 года интернет начнет лидировать, количество заказов через этот канал начинает ощутимо расти.

«Рынок доставки продуктов питания показывает просто крейсерские скорости, за прошлый год спрос на доставку продуктов в России вырос на 50%. При этом емкость этого рынка в 10 раз больше общепита, — говорит Сергей Полиссар, управляющий директор «Яндекс.Еды». — Он начал развиваться только год-два назад, и здесь есть потенциал даже для большего развития, чем во всех остальных. Кто первым сможет выстроить и внедрить правильную бизнес-модель, тот и победит». 

Кроме онлайн-агрегаторов развиваются и способы доставки: пешие курьеры, курьеры на автомбилях, доставка роботами и беспилотниками, бесконтактная доставка. Инфраструктура доставки роботизированными системами находится на этапе зарождения, поэтому важно прорабатывать логистику систем доставки и их взаимодействия с пользователями, что особенно важно в текущей эпидемиологической обстановке и различного рода ограничений. 

Ожидаемый результат — web-приложение, которое позволит создавать заказы, подтверждать заказы и оплачивать их, распределять нагрузку и планировать время доставки дронами, рассчитывать стоимость доставки, регистрировать новые дроны и дрон-поинты в системе.

Партнер проекта: ООО «Коптер Экспресс Технологии»

Ссылки

1. Базовые понятия ROS
2. Инерциальная навигация — инерциальные навигационные системы (ИНС)
3. Инерциальная навигационная система: как это работает
4. Приборы неразрушающего контроля
5. Автономный робот
6. Оценка технического состояния технологических трубопроводов компрессорных станций ПАО «Газпром» с применением роботизированных сканеров. С.Ю. Ворончихин, А.А. Самокрутов, Ю.А. Седелев // Научно-популярный сборник «Вести газовой науки», №3 (27), 2016. – с. 120–130
7. Инерциальная навигация

Ресурсы

1. Онлайн-курс «Мехатроника и робототехника Arduino»
2. Сайт разработчика Alex Gyver

Литература

1. Момот М. Мобильные роботы на базе Arduino. – СПб.: БХВ-Петербург, 2017. – 288 с.
2. Бабич А.В., Баранов А.Г., Калабин И.В. и др. Промышленная робототехника: Под редакцией Шифрина Я.А. – М.: Машиностроение, 2012. – 272 с. 
3. Джон Бейктал. Конструируем роботов на Arduino. Первые шаги. – М.: Лаборатория знаний, 2016. – 320 с. 
4. Саймон Монк. Программируем Arduino. Основы работы со скетчами. – СПб.: Питер, 2017. – 208 с. 
5. Бройнль, Т. Встраиваемые робототехнические системы: проектирование и применение мобильных роботов со встроенными системами управления / Томас Бройнль, пер. с англ. Ю.В.Колесниченко, под науч. ред. В.Е.Павловского. - Москва, Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2012. - 518, [1] с ил. - (Динамические системы и робототехника). - Предм. указ.: с. 510-516. - Пер. изд.: Embedded Robotics / T. Bräunl. - ISBN 978-5-4344-0046-6
6. Юревич Е. Основы робототехники - 3-е изд. ISBN 978-5-94157-942-6, 368 с.
7. Платт Ч., Янссон Ф. Энциклопедия электронных компонентов. Том 3. Датчики местоположения, присутствия, ориентации, вибрации, жидкости, газа, света, тепла, звука и электричества, ISBN 978-5-9775-3766-7, 288 с.
8. Введение в мехатронику, Грабченко А.И., Клепиков В.Б., Доброскок В.Л., 2014
9. Теоретические основы робототехники (в 2-х книгах) А.И. Корендясев, Б.Л. Саламандра, Л.И. Тывес, отв. ред. СМ. Каплунов; М.: Наука, 2006
10. Журавлева Н.А., Панычев А.Ю. Проблемы экономической оценки скорости в транспортно-логистических системах в новом технологическом укладе// Транспортные системы и технологии. 2017. Выпуск 4(10)
Альметова З. В. и др. Интеграционные процессы транспортных систем евразийского экономического союза // Экономика и менеджмент. – 2019. – Т. 12. – №. 3. – С. 161-168
11. Дроздов Б.В., Терентьев Ю.А. Перспективы вакуумного магнито-левитационного транспорта// Мир транспорта. 2017. Т.15, №1, с. 90-99
12. Филимонов В.В., Малинецкий Г.Г., В.С.Смолин и др. / Вакуумный магнитолевитационный транспорт и транспортные коридоры России//Сборник трудов международной конференции «Проектирование будущего и горизонты цифровой реальности», Москва, 08-09.03.2018
13. Филимонов В.В., Малинецкий Г.Г., Смолин В.С. и др.// Высокоскоростные транспортные коридоры как один из механизмов реализации национальной системы России// XIII международная научно-техническая конференция «Вакуумная техника, материалы и технология», Москва, КВЦ «Сокольники», 12-14 апреля, 2018
14. Lyovin B.A., Davydov A.M., Kurenkov P.V., Karapetyants I.V., Shavrov V.G., Koledov V.V., Fongratovski S.V., Malinetskiy G.G., Kryukov P.V., Drozdov B.V., Terentiev Yu.A. The development of criteria for evaluating energy efficiency and the choice of the optimal
15. Магнитолевитационная транспортная технология / Под ред. В. А. Гапановича. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2014. – 476 с.
16. Магнитолевитационный транспорт: научные проблемы и технические решения /Под ред. Ю.Ф. Антонова, А.А. Зайцева. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2015. – 612 с.
17. Островская Г.В. Магнитные дороги профессора Вейнберга (К 100-летию лекции «Движение без трения»). Вестник науки Сибири. 2014. – №2 (12)
18. ET3 online education // The website of the Evacuated Tube Transport Technology