Разработка беспилотника
Разработка модульной платформы началась в 2012 году в рамках научно-исследовательских, опытно-конструкторских и опытно-технологических работ с участием магистрантов и аспирантов Университета ИТМО. Обучающиеся вуза могли получить больше опыта и навыков в специализированных работах. Кроме того, в этих НИОКР участвовали несколько кафедр. Ведь строительство управляемых или автономных роботов требует навыков не только в робототехнике, но и в программировании, обеспечении информационной безопасности.
В результате была создана платформа для построения беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), состоящая из четырех модулей: управления полетом, периферийными системами, модулями питания и связи. Идея разработки состоит в том, чтобы на базе однотипных модулей объединить электронные компоненты, наиболее часто используемые для построения БПЛА. Таким образом, к готовой платформе можно подключать исполнительные механизмы, датчики и разработать программы для управления аппаратом. Кроме того, имеется возможность использовать модули платформы по отдельности и в различных комбинациях в зависимости от задач. Для модуля управления полетом был использован отечественный микроконтроллер Миландр. В целом разработчики Университета ИТМО применяют отечественные электронные компоненты и детали. Крупнейшие же производители беспилотников предпочитают импортные процессоры и составляющие. Кроме того, все детали беспилотника (более 100 элементов) были спроектированы и напечатаны на 3D-принтере в вузе.
Программное обеспечение также было разработано в Университете ИТМО. Для стабилизации аппарата наряду с традиционным ПИД-регулятором используется нейросетевой регулятор на основе искусственной нейронной сети — технология, которая редко применяется другими разработчиками. Для управления были созданы приложения, подходящие и для iOS, и для Android. Кроме того, контролировать устройство можно с помощью пульта, подключаемого к компьютеру. Аппарат принимает сигналы как по Wi-Fi, так и по радиоканалу, может летать по заранее заданной траектории с ориентированием по ГЛОНАСС или GPS.
«Мы разработали универсальную платформу, которую можно без особого труда адаптировать под разных роботов, не только беспилотников. Их можно использовать для различных целей: и для патрулирования территорий, и для аэросъемки, и для многих других задач. Кроме того, мы обеспечиваем безопасность канала связи между устройством и наземной станцией управления. Что немаловажно, к работе над проектом привлекаются студенты с разных кафедр», — сказал к.т.н., доцент кафедры МиПИУ Михаил Будько.
Разработка мобильной робототехнической системы
В середине декабря на форуме Новые кадры ОПК прошел конкурс проектных студенческих команд Роботлон. Это соревнование автономных роботов, которые должны поражать мишени, передвигаясь по лабиринту. Роботлон проводился в рамках программы Министерства образования и науки, нацеленной на подготовку кадров для ОПК. В программе также участвует кафедра МиПИУ. Для конкурса команда кафедры разработала автономного четырехколесного робота на базе той же модульной платформы, которая используется и в беспилотнике. В ходе подготовки к соревнованию было собрано две модификации робота. Первая, созданная на базе конструктора VEX, использовалась для предварительных испытаний и отладки электронных систем, а вторая, оригинальная конструкция собственной разработки, приняла участие в соревновании. Кроме того, команде пришлось создать систему ориентации в пространстве и обнаружения препятствий, а также механизм сопряжения модульной платформы с мини-пушкой, предоставленной организаторами конкурса.
«Аппарат управлялся по танковой схеме, колеса были закреплены жестко. Робот разворачивался вокруг геометрического центра, что упростило его навигацию. Устройство ориентировалась в пространстве с помощью инерциальных датчиков (гироскопа и акселерометра) и лазерного сканирующего дальномера (лидара) - инфракрасного сканера, с помощью которого можно создавать горизонтальные виртуальные карты радиусом в 5,5 метров от объекта. Алгоритмы для управления этим роботом мы также писали сами», — рассказал аспирант кафедры МиПИУ Иван Авдонин.
В конкурсе участвовали девять команд, Университет ИТМО занял второе место. Сейчас разработчики намерены проанализировать возможные пути улучшения алгоритмов и конструкции с тем, чтобы побороться за первое место в будущем.
Конкурс стал отличной возможностью опробовать модульную платформу для построения роботов на практике. Платформа является полноценной и собственной разработкой Университета ИТМО, и уже сейчас на кафедру МиПИУ поступают обращения от различных компаний о сотрудничестве по конструированию роботов на основе этой системы.
