В Образовательном центре «Сириус» в ходе научно-технологической программы «Большие вызовы» учащиеся российских школ разрабатывают технологию, с помощью которой беспилотные грузовики смогут передвигаться колонной по междугородним магистралям и городским улицам. За 24 дня ребята в партнерстве с НИУ «Московский энергетический институт» и ООО «Цифровая платформа» создадут прототип такой системы на базе каравана колесных роботов. Разработка ведется по направлению «Беспилотный транспорт и логистические системы».
В России в настоящее время в экспериментально-правовом режиме беспилотные одиночные грузовики перемещаются по трассе, не проходящей через города. При этом большинство российских трасс пролегают через населенные пункты, а технологии, которая позволяет беспилотникам безопасно перемещаться по улицам, пока нет.
Команда проекта «Робован» создает прототип системы, благодаря которой в перспективе колонна автомобилей сможет двигаться по крупным магистралям и улицам города под управлением одного водителя. Школьники из Белгорода, Волгограда, Брянска, Москвы, Московской области и Ханты-Мансийского автономного округа создают программное обеспечение, позволяющее автомобилям с помощью компьютерного зрения, систем навигации и связи безопасно следовать по маршруту, обходить препятствия и отслеживать перемещения ведущей машины.
«Мы создаем научно-технический задел в сфере беспилотных грузоперевозок, опираясь на него, можно будет разрабатывать решения для использования беспилотных грузовиков в городах, – рассказал руководитель проекта, инженер кафедры радиотехнических систем Московского энергетического института Олег Глухов. – Внедрение подобных систем повсеместно позволит увеличить пропускную способность дорог, уменьшить время доставки грузов и их себестоимость, увеличить безопасность дорожного движения за счет снижения человеческого фактора и запустить появление новых способов транспортировки энергии».
На каждом роботе размещены оптическая камера, которая позволяет анализировать находящиеся впереди автомобиля объекты, и ультразвуковые дальномеры, с их помощью грузовик «узнает» расстояние до препятствий. Также машины оснащены радиоприемным модулем, обеспечивающим позиционирование, и инерциальной навигационной системой, она помогает определять ориентацию грузовика в пространстве. Задача школьников – разработать алгоритмы навигации и связи, обнаружения объектов и препятствий, их обхода, а также смоделировать корпуса роботов.
«Машины навигируются благодаря радиометкам, стоящим на грузовиках из колонны, изображению с камеры, а также по сообщениям, полученным через протокол передачи данных MQTT. Сейчас мы создаем прототип системы и алгоритмы того, как автомобили будут взаимодействовать друг с другом, находить маршрут и следовать по нему так, чтобы не было чрезвычайных ситуаций. Пока что внешние условия наш алгоритм не учитывает, но в будущем мы планируем добавить алгоритмы компьютерного зрения, которые позволят беспилотникам определять столбы, знаки, разметку и людей», – пояснил участник проекта, одиннадцатиклассник из Московской области Степан Калугин.
Дмитрий Котиков, девятиклассник из Брянска, рассказал о том, над какими задачами работает в этом проекте.
«Я выполняю роль инженера-конструктора и моделиста. Моя задача – смоделировать и создать корпуса для машин, разместить на их задней части радиометку, которая необходима для обеспечения навигации, сделать так, чтобы корпус машины стал заметен и его могли распознать системы компьютерного зрения», – рассказывает Дмитрий Котиков.
«Я работаю с радиосвязью между машинами: делаю систему, по которой роботы передают друг другу информацию о своем местоположении и о себе. Мы разрабатываем все программное обеспечение практически с нуля», – подчеркнул одиннадцатиклассник из Москвы Давид Рагимов.
Задачи на проекте распределены. Одни ребята занимаются алгоритмами управления, другие – навигацией и связью, а также детектированием ведущей машины. Часть команды готовит лендинг и другую визуальную составляющую, чтобы презентовать свой проект.
На финальной защите команда представит прототип разработанной системы, состоящий из трех колесных роботов, и продемонстрирует его работу на полигоне – макете города «Энергетик». В колонне, созданной школьниками, ведущий автомобиль управляется дистанционно с помощью радиоуправления, а другие автомобили в колонне следуют за первой машиной, опираясь на системы навигации и связи, информацию с камеры и других датчиков, позволяющую оценить окружающую обстановку.
Созданный научно-технический задел в виде прототипа беспилотной транспортной системы планируется использовать в разработках ООО «Цифровая платформа» и написании научных публикаций. Также «Робован» принят в действующую платформу проектов городской интеллектуальной транспортной системы «Робовейник», созданную в НИУ «МЭИ» в 2022 году. Платформа «Робовейник» позиционирует себя как точку сборки специалистов и организаций по беспилотным и мультиагентным технологиям, объединяющую все в инженерную экосистему для накопления компетенций и выработки стандартов в области беспилотного транспорта и, в частности, по мультиагентному взаимодействию роботов.
В июле 2023 года направление «Беспилотный транспорт и логистические системы» включает в себя четыре проекта. В рамках этого направления школьники также собирают стенд для отработки и исследования эффективности программ и режимов опрыскивания полей сельскохозяйственными дронами, создают систему доставки медикаментов маломобильным группам населения с помощью беспилотных летательных аппаратов и разрабатывают технологию смешанной навигации для дефектации и обслуживания производственных линий.
