Участники Архипелага 2121 работают над проектом речного дрона — небольшого беспилотного катера. Может быть, такие дроны однажды заменят весь технический флот, который сейчас картографирует водоемы, промеряет глубины и контролирует состояние водных объектов — бакенов, мостов, шлюзов. Как устроен и что может речной дрон, рассказал Владимир Якунчиков, заведующий кафедрой портовых подъемно-транспортных машин и робототехники Российского университета транспорта.
Начали с игрушки для кружка судомоделистов
С 2018 года я преподаю в детском кружке судомоделистов в московской гимназии. Однажды у нас родилась идея сделать из игрушки-кораблика беспилотное судно. Мы собрали образец, но у него было много изъянов, и основной из них — неустойчивость: корпус при волне зачерпывал воду, и судно тонуло.
В следующий раз мы заказали корпус в профессиональной мастерской, все остальное сделали сами. Получилось судно «Сокол» длиной в метр, оно отлично держалось на воде. С ним мы заняли второе место на инженерных соревнованиях «Солнечная регата». Ребята были счастливы: семи- и восьмиклассники много вложили в этот проект. Но, конечно, все это было любительщиной.
После победы в конкурсе я задумался о промышленном исполнении судна. Стал прощупывать почву и позвонил в несколько московских компаний, которые занимаются беспилотниками.
Где-то сразу говорили, что им неинтересно, другие вроде интересовались, но просили позвонить попозже. Никаких серьезных договоренностей не получилось.
Однако в результате этих обзвонов я понял рынок и решил, что нужен нормальный опытный образец, который можно будет показать потенциальным партнерам, чтобы заинтересовать их.
Дрон из запчастей с «Али» получился в 10 раз дешевле заводского аналога
Наша идея — не новость на рынке, подобными дронами инженеры занимаются уже лет пять. Похожие разработки есть в вузах. МГУ работает над подводным дроном, есть катер Севастопольского госуниверситета, умный катер ЛЭТИ для мониторинга водоемов, проект умного дрона для ОПК.
В Москве предприятие делает похожие устройства для продажи, они стоят от 1,5 миллиона рублей. А я собрал еще один кораблик за 140 000 рублей, используя компоненты с «Али».
Сейчас приборы, которые раньше считались профессиональными и стоили очень дорого, становятся доступны любому. Это, например, сонары, радары, GPS-датчики или картплоттеры, которые объединяют в одном устройстве эхолот и GPS-маяк.
Компоненты с «Али» стоят дешевле, но и точность у них невысока. Например, карту дна получится составить с погрешностью метров в 30. Еще есть проблема надежности. Из десяти заказанных запчастей одна-две стабильно просто не работали.
Вскоре выяснилось, что запчасти с «Али» в принципе нельзя использовать. Чтобы доверить дрону серьезную работу, нужна сертификация. А деталь, которая стоила 40 000 рублей, после сертификации стоит 400 000 рублей. Так и получается цена в 1,5 миллиона.
Главное преимущество дрона — ему не надо платить зарплату
Никакого уникального оборудования для дрона не нужно. Работы по картографированию и замеру глубин сейчас может провести любой рыбак с резиновой лодки. Во многих городах есть частные фирмы, которые занимаются геоинформацией на водоемах. Просто человек садится с оборудованием в лодку и начинает сканировать. Один квадратный километр — 36 тысяч рублей. Дорого, потому что надо платить зарплату.
Пока вершина развития наших технологий — это полуавтоматическое управление беспилотным судном. Выглядит это так: дрон привозят к водоему, выгружают из машины и отправляют плавать. Человек с берега наблюдает за беспилотником в бинокль и при необходимости корректирует его движение, посылая команды по радиоканалу.
Экономической выгоды никакой: человеку точно так же нужно платить зарплату, вся разница в том, что он не сидит в лодке, а ходит вдоль берега. Плюс дрон стоит намного дороже, чем обычная лодка с оборудованием.
Все это — уже прошлый век. Вопрос в том, чтобы сделать аппарат, которые сможет работать полностью без участия человека и охватить максимум территории за минимум времени.
Основная проблема — это безопасность
В отличие от воздуха, на воде и берегах всегда кто-то или что-то есть: маломерные суда, баржи, торчащие коряги, браконьерские сети, сами браконьеры. В оборонке ведутся похожие исследования, и я знаю, что во время испытаний на Дону пьяные охотники расстреляли с берега один из опытных образцов военного речного дрона.
Пока никто не знает, что со всем этим делать. Дрон может просто останавливаться, если видит препятствие, но это может быть браконьерская лодка, которую специально поставили поперек, и тогда аппарат ценой в полтора миллиона попадет в руки к злоумышленникам. Можно научить дрон заныривать или огибать препятствия, но что если линейная полиция решит остановить его и проверить номер? Кроме того, дрон вряд ли увернется от лодки, которая быстрее его, и точно не сможет увернуться от выстрела.
Мы упираемся в две проблемы:
Проблема 1. Ни у кого нет ИИ для речных дронов. Разработки еще только ведутся, и пока лучшее, что есть, — это неуклюжий обходной маневр на основании данных двух датчиков. Если за пять метров впереди есть препятствие, дрон повернет — вот и весь алгоритм. Но это не наука. Нужно, чтобы дрон умел понимать, малое или большое плавсредство перед ним, человек плывет или ондатра или бакен стоит. В разных случаях действуют разные сценарии, плюс все это надо определять при разной погоде. Сейчас ищем в команду толкового программиста для разработки ИИ.
Проблема 2. На многих водоемах нет нормальной сотовой связи, а часто ее нет вообще. Мы могли бы включать камеры в нештатной ситуации и привлекать оператора, но не всегда есть возможность передавать данные. Тут надо идти или по пути обеспечения хорошего покрытия, но это глобальная задача, или все же учить дрон работать полностью автономно.
Когда проблема с безопасностью будет решена — тогда заказчикам будет все это интересно, и можно будет говорить о формировании рынка. Сейчас все опасаются связываться, потому что вероятность возвращения дрона, который уплывет за много километров, 50 на 50.
Хотим создать консорциум, чтобы сделать лучший речной дрон
Сейчас в Российском университете транспорта (РУТ МИИТ) создан центр безэкипажных технологий, это пилотный проект. Я тоже вхожу в этот центр — серьезно поднялся над уровнем судомодельного кружка.
В октябре мы будем проводить большую международную научную конференцию по беспилотным судам. Приглашаем около 30 участников и хотим завязать серьезные отношения со всей отраслью.
Для реализации нашего проекта мы намерены создать консорциум с Объединенной судостроительной корпорацией (НПО «Винт»), АО «Прин» и ФГУП «Крыловский государственный научный центр».
В команде нашего вуза пока три человека, все кандидаты наук, еще будет программист.
Мы займемся исследованиями и общей координацией работы, и вот как распределятся роли партнеров:
- АО «Прин» — изготовление опытного образца, участие в проведении эксплуатационных испытаний.
- НПО «Винт» — участие в разработке и обосновании технического проекта винто-рулевого комплекса дрона, участие в проведении эксплуатационных испытаний опытного образца.
- ФГУП «Крыловский государственный научный центр» — разработка математической модели и бортовой системы автоматического управления дрона на базе компьютерного зрения и технологий искусственного интеллекта.
Хотелось бы возглавить перспективное направление или как минимум не опоздать на этот поезд. В Архипелаге 2121 мы участвуем, чтобы найти партнеров и рассказать о проекте. Есть научные разработки очень крупных компаний по созданию безэкипажных морских судов, а у нас направление совсем небольшое, но тоже интересное. Хотим, чтобы о нас узнали.