Беспилотные и логистические системы

В недалеком будущем беспилотные летательные аппараты будут повсеместно применяться: 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 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, который школьники могут создать в рамках программы, — 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. Этот и другие проекты школьники смогут реализовать в рамках этого направления.

1. Разработка беспилотной авиационной системы для использования в подземных горных работах

Аннотация: Проект представляет собой разработку беспилотной авиационной системе на базе вертолета мультироторного типа, предназначенный для инспекции внутри инженерных сооружений, в том числе подземных. Подобная система может использоваться для поиска аномалий и создания цифровых двойников различных объектов с целью анализа их состояния и выполнения дальнейших действий согласно установленным регламентам. Например, при проведении подземных горных изысканий, после проведения взрывных работ в шахте (забое) на стенках камеры могут оставаться килограммы и тонны сыпучего материала, которые в любой момент могут обрушится на дорогостоящее оборудование или создать угрозу для персонала, работающего внутри подземного сооружения. Подобная беспилотная система в дистанционном формате может обследовать подобные участки собирая необходимую информацию, уменьшая нежелательные риски.
В рамках проекта участники будут разрабатывать «воздушную» часть комплекса на базе модифицированного квадрокоптера оснащенного лидаром и дополнительным вычислителем для построения карты помещения. Участники проекта совместно разрабытывают модель такого беспилотника и произвести доработку и отладку программного обеспечения аппарата.

Партнер: ООО «Геоскан»

2. Автоматизация проектирования топологии логистических объектов

Аннотация: Ежегодно в нашей стране проектируются и строятся сотни логистических объектов различных предназначений: это и сортировочные центры, через которые ежедневно доставляются посылки, и склады, на которых хранятся товары производителей. Помимо хранения, на логистических объектах производятся десятки всевозможных операций:  приемка, сортировка, паллетизация, упаковка, отгрузка и др. 
Организация процессов внутри этих сооружений влияет на их эффективность: правильно спроектированный сортировочный центр может работать на порядок быстрее, занимая при этом ту же самую площадь. Топология всех логистических объектов уникальна: метраж, количество ворот (зон погрузки/разгрузки для фур), возможность возводить этажи внутри и множество других параметров, которые необходимо учитывать, при проектировании. 
Участники проекта разрабатывают систему для автоматизации проектирования логистических объектов, которая по заданным параметрам сооружения построит план-схему организации процессов на его территории и рассчитает максимальные показатели для загрузки этого объекта.

Партнер: ООО «Яндекс Технологии»

3. Кооперативная навигация группы автономных наземных роботов «КоРоб»

Аннотация: Проект направлен на исследование и разработку передовых алгоритмов кооперативной навигации для группы автономных наземных роботов. Ключевая проблема заключается в обеспечении безопасного, эффективного и согласованного перемещения роя роботов в динамической среде.В рамках проекта участники будут работать с макетом интеллектуальной транспортной системы (ИТС), оснащенным группой роботов, бортовыми вычислителями, сенсорами и локальной навигационной системой (ЛНС) на базе сверхширокополосной технологии. Основные исследовательские задачи включают: разработку алгоритмов планирования маршрутов в условиях движущихся препятствий (других роботов), создание механизмов распределения задач в мультиагентной сети, организацию устойчивой децентрализованной связи и реализацию надежных методов предотвращения столкновений. Результатом проекта станет функционирующий натурный демонстратор, наглядно показывающий работу разработанных алгоритмов кооперативной навигации на макете ИТС.

Партнер: ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ»

4. Искусственный интеллект в навигации дронов

Аннотация: Участники проекта изготовят детали авиамодели беспилотного летательного аппарата (БПЛА) с использованием аддитивных технологий (печати на 3D-принтере) и проведут сборку летательного аппарата. Затем выполнят профессиональные прочностные и аэродинамические расчёты конструкции управляемой авиамодели БПЛА. 
Далее будут проведено исследование как теоретически, так и эмпирическим путем на основе созданной модели. Основным недостатком, связанным с интегрированной системы инерциальной навигации (ИНС) и глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС), является необходимость иметь точную стохастическую модель каждой составляющей. Если системы навигационного класса и высококачественные системы тактического класса имеют стохастические погрешности, которые вполне можно смоделировать надлежащим образом, то моделирование погрешностей для недорогих систем тактического класса и инерциально-измерительного модуля (ИИМ) на основе микроэлектромеханических систем (МЭМС) вызывает серьезные затруднения. Кроме того, они имеют ряд других существенных недостатков, к которым в частности относятся зависимость от датчиков и проблемы с наблюдаемостью.
Целью исследования является изучение и анализ методов на основе ИИ для повышения точности интегрированных навигационных систем в условиях отсутствия сигнала ГНСС. Рассматриваются различные новые подходы, с целью определения их эффективности.

Партнер: ПАО «ОАК» ПАО Яковлев, Ростех