Беспилотный транспорт и логистические системы

У беспилотных летательных аппаратов — большое будущее, поскольку их ждет работа в области связи, транспорта, сельского хозяйства, картографии и мониторинга разного рода. Эти несложные устройства могут сильно облегчить человеческий труд. А для России с ее огромными территориями и местами неразвитой инфраструктурой они и вовсе станут палочкой-выручалочкой. Создание беспилотников для разных целей требует ярких идей и конструкторских решений, использования новых устройств связи, энергетических и автоматизированных систем, новых материалов и алгоритмов управления как отдельными аппаратами, так и их роями, группами.

Школьникам вполне по силам спроектировать и построить беспилотники для автоматического мониторинга местности, создания 3D-карт, точного земледелия, доставки небольших грузов, обеспечения связи на удаленных территориях и многого другого. Однако можно не только создавать, но и изобретательно приспосабливать существующие промышленные беспилотники к решению конкретных задач.

Один из примеров проекта, которые могут создать школьники, — разработка системы отслеживания беспилотных аппаратов в реальном времени. Такая система будет включать в себя передатчик, устанавливаемый на коптер, приемную станцию, программное обеспечение с картой, на которой отображается путь, проделанный беспилотным аппаратом. Польза от такой разработки очевидна: беспилотные устройства подлежат обязательной сертификации, а значит, необходима система автоматизированного учета существующих аппаратов. Мы должны видеть их в любой момент времени. Так почему бы не создать такую систему?

1. Дрон для внутритрубной диагностики и проведения ремонта трубопровода
2. Визуальный ассистент пилота-поисковика для поиска и спасения людей в природной среде на базе нейросети
3. Экомониторинг рек и озер
4. Разработка мобильного пилотажного стенда на базе самолета SSJ-100

Описание проектов
(проекты могут быть изменены и дополнены)

1. Дрон для внутритрубной диагностики и проведения ремонта трубопровода

Руководители проекта: Марина А.А., Волков А.Э.

Аннотация: Внутритрубная диагностика (ВТД) является важным технологическим процессом обслуживания трубопроводов, от качества и частоты выполнения которого зависит их безопасная и надежная эксплуатация. Традиционная ВТД проводится редко, этот процесс достаточно трудоемкий, хотя на данный момент вероятность отказов трубопроводов из-за внутренних дефектов (разрушения рабочей поверхности) высока вследствие старения и увеличения сроков эксплуатации всей системы транспорта нефти, газа и воды.  Данные проблемы возможно решить разработкой и применением роботов для внутритрубной диагностики.

Основной задачей проекта является разработка дрона ВТД, способного выявить дефект внутри трубопровода и провести экстренный ремонт в определенных масштабах.

Партнер проекта: Национальный исследовательский Томский политехнический университет

2. Визуальный ассистент пилота-поисковика для поиска и спасения людей в природной среде на базе нейросети

Руководители проекта:  Даниленко И.Е., Миронов П.А., Никитина Е.Г.

Аннотация: Применение БПЛА на поисково-спасательных работах отработано как стандарт: создать полетное задание, отснять участок, передать снимки на просмотр специалистам. Пилот дрона здесь — лишь наблюдатель. Однако есть ситуации, когда результат поиска зависит именно от пилота, его внимания, опыта, выносливости, ответственности. Это поиски на самом старте, пока (предположительно) человек не ушел далеко или с ним еще сохраняется связь, это первичная разведка местности, а также поиски на сложном рельефе и в темное время суток .Сохранять концентрацию и не пропустить потерявшегося человека или следы его присутствия на протяжении десятков минут полета, одновременно управляя дроном, следя за обстановкой и контролируя, чтобы не было пропущенных неотсмотренных участков, крайне сложно, психологическое напряжение тоже делает свое дело, и утомление оператора наступает все быстрее с каждым вылетом.

В проекте мы предлагаем решение, которое снизит нагрузку на пилота аналогично тому, как это делается для водителей: на дополнительном экране система в реальном времени ненавязчиво подсвечивает объекты, на которые стоит обратить внимание, не перекрывая при этом картинку с камеры. В отличие от существующих систем, срабатывающих по тепловому порогу, в нашем случае будет использована нейронная сеть, обученная на распознавание объектов в природной среде, что позволяет использовать обычную оптическую камеру, но при этом выводить конечное изображение, используя лучшие практики интерфейсов систем ночного видения.

На проекте вы:

– познакомитесь с особенностями применения беспилотников на поисках,
– научитесь работать с машинным зрением,
– побудете пилотом в ситуации поиска (и обучитесь летать, если не умели),
– самостоятельно соберете датасет при помощи дрона,
– освоите инструменты разметки, настроите и обучите нейросеть,
– изучите особенности интерфейсов систем ночного видения,
– поможете поисково-спасательным отрядам отрабатывать гипотезы и решения по обнаружению людей в природной среде.

Эта работа является продолжением двух проектов: «Поиск пропавших людей в лесу при помощи дронов» по созданию БПЛА, способного производить поиск в автономном режиме с избеганием препятствий (2019) и «Автономный рой дронов для поиска и спасения людей» (2020) и проводится в сотрудничестве с ДПСО «ЛизаАлерт».

Партнер проекта: Общество с ограниченной ответсвенностью «Геоскан», Добровольный поисково-спасательный отряд «ЛизаАлерт» 

3. Экомониторинг рек и озер

Руководитель проекта: Котлев Р.Г.

Аннотация: В проекте будут рассматриваться два робота: телеуправляемый подводный аппарат с видеокамерой и надводный робот-катамаран с эхолотом и отборником проб воды. Во время проекта обучающиеся изучат их устройство, научаться составлять программу для них, а также дополнять аппаратную часть, исследуют возможность применения аппаратов. Проект предусматривает практическую работу с аппаратами в водоемах.

Партнеры проекта: Общество с ограниченной ответсвенностью «Подводные дроны», Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный морской технический университет»

4. Разработка мобильного пилотажного стенда на базе самолета SSJ-100

Руководители проекта: Гакаев А.Ж., Калинчева Т.В., Неретин Е.С.

Аннотация: Проект направлен на создание пилотажного стенда. Стенд представляет собой рабочее место пилота, оснащенное натурными рычагами управления, педалью, пультами управления, мониторами имитации приборного оборудования и индикаторов. Генерация изображения полета осуществляется с помощью 3D-симулятора. Для создания тренажера необходимо реальные органы управления посредством передачи данных соединить с симулятором. Данные с органов управления (перемещение, поворот) обрабатываются контроллерами и поступают в 3D-симулятор. В результате симулятор отрабатывает входное воздействие, параметры полета изменяются.

В ходе работы должна быть создана следующая система: летчик на экране получает информацию о движении летательного аппарата по показаниям приборов и выполняет соответствующие действия при помощи рычагов, тумблеров, кнопок и т.д. Сигналы об управляющих воздействиях поступают в модель (в данном случае в симулятор), и на их основании происходит изменение навигационных приборов и картины визуальной обстановки. Таким образом, будет сформирована замкнутая система управления «летательный аппарат – пилот».

Основные задачи проекта:

– Знакомство участников с процессом создания авиационной техники, основными этапами жизненного цикла изделия.
– Знакомство участников с концепциями «умное изделие», «цифровой двойник».
– Исследование систем управления.
– Исследование участниками технологии комплексной разработки.
– Проведение виртуальных испытаний.
– Знакомство с работой в CAD системах, системой параллельного проектирования, концепцией распределенных систем.
– Проектирование и изготовление мобильного имитационного пилотажного стенда.

Партнер проекта: Публичное акционерное общество «Объединенная авиастроительная корпорация», Московский авиационный институт