Специалисты лаборатории промышленной робототехники Томского политеха 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 в указанную оператором точку с высокой точностью. При этом высокая точность навигации дронов обеспечивается за счет одновременного использования глобальной системы навигации и ультразвуковой системы.
Свою разработку политехники ведут по заказу компании ООО «КОМПСТАР» в рамках реализации проекта, поддержанного Фондом содействия инновациям. Для реализации НИОКР была создана рабочая группа, состоящая из представителей разных коллективов, — программисты, специалисты по акустической локации, техническому зрению, связи, специалисты в области автоматизированных систем управления.
«Удивить кого-то летающими дронами, в частности, квадрокоптерами, сейчас сложно. Но на рынке сегодня нет универсальных и доступных решений, позволяющих поднимать в небо одновременно более трех единиц техники, чтобы они согласованно выполняли заданные действия, находясь близко друг к другу, с минимальным участием человека. Есть решения, позволяющие поднять в небо порядка шести аппаратов, но в таких случаях дроны, как правило, выполняют очень простые задачи — добраться из точки А в точку Б по заданному маршруту. Нам же нужно, чтобы они в целости и сохранности долетели группой, при этом самостоятельно ориентировались в пространстве, принимали решение отклониться от курса, если требуется, и сели близко друг к другу», — говорит разработчик, инженер лаборатории промышленной робототехники ТПУ Максим Мурин.
Система GPS, используемая сегодня для управления беспилотными летательными аппаратами, дает погрешность в позиционировании до 2,5 метров. Чтобы избежать столкновения беспилотников друг с другом, между нами должно быть расстояние в 5 метров. Это ограничение политехники преодолевают с помощью систем 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 — дрон способен идентифицировать участника группы, что позволяет синхронизировать их движения и уточнять свои текущие координаты.
Система технического зрения, состоящая из двух видеокамер, расположенных по ходу движения, позволяет 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», — отмечает Максим Мурин.
Получаемую со всех сенсорных систем информацию в реальном времени обрабатывает бортовой компьютер. В конечном итоге вес всей системы вместе с квадрокоптером, по словам разработчиков, не будет превышать двух килограммов.
«Таким образом, оператор может одновременно программировать маршрут для группы дронов. Для этого мы также разработали соответствующее программное обеспечение. Дальше аппараты уже сами должны ориентироваться на местности и принимать решения по маневрированию. Главная задача, чтобы все аппараты достигли места назначения без повреждений. 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.
Эта разработка будет полезна при поисковых операциях, мониторинге объектов строительства, энергетики, нефтегазовой отрасли и сельского хозяйства, для дистанционного зондирования Земли и организации совместного использования воздушного пространства, а также в военных целях.
