Учёные Южно-Уральского государственного университета завершили разработку универсального контроллера, предназначенного для управления различными беспилотными транспортными средствами – от дронов до наземных роботизированных платформ. Этот проект стал частью большого исследовательского гранта, реализуемого университетом.
Контроллер – «мозг» любого беспилотника. Он получает сигналы от системы глобального позиционирования, текущем значении давления, высоты. На основе этих данных устройство делает выводы о том, как ему вести себя дальше: определять направление своего перемещения, подавать сигналы для управления двигателями, увеличивать тягу, разворачиваться и так далее. Современные управляющие устройства представляют собой готовые модули, обладающие фиксированным набором функций. Челябинские ученые первыми создали контроллер с возможностями изменения внутренней конфигурации.
«На нашу платформу можно устанавливать процессоры разной производительности и различные типы периферийных устройств, при этом они сохраняют работоспособность в рамках единой системы управления, – рассказывает доцент кафедры «Иноформационно-измерительная техника» Владимир Константинов. – Разработка представляет собой основу, «скелет», которую можно гибко настраивать под требования конкретного проекта. Например, для сельскохозяйственного дрона, который обрабатывает поля, требуется сложный контроллер с функцией картографирования и технического зрения для автоматизированного внесения удобрений или распыления химикатов. В то время как для простых дронов, выполняющих только взлет и посадку, достаточно минимальных функций. Мы даем производителю возможность какие-то функции ослаблять, или использовать менее дорогостоящее периферийное оборудование».
Благодаря специальной схеме монтажа компонентов, разработчики смогли создать платформу, позволяющую менять конфигурацию электроники в зависимости от поставленных задач. Это дает возможность создавать устройства с разной вычислительной мощностью и функциональностью, что особенно важно для серийного производства.
Кроме того, устройство способно интегрироваться с системами глобального позиционирования (GPS и аналогичными), позволяя контролировать перемещение объектов в пространстве, осуществлять управление полётом беспилотников и движением наземных роботов. Универсальность контроллера открывает перспективы его применения не только в авиации, но и в сельском хозяйстве, строительстве, логистике и даже городском транспорте. Для наземных автопилотов (например, автобусов или грузовых автомобилей) разработка ученых ЮУрГУ позволит внедрить систему ассистента водителя или полноценную автоматику передвижения.
Важнейшей особенностью нового контроллера является экономическая эффективность. За счёт масштабируемости архитектуры производства предприятия получат возможность значительно снизить себестоимость продукции, выбирая оптимальное соотношение между функциональностью и стоимостью решения.
«Допустим, производитель еще не знает, какие ему закажут платы, но он может большую часть деталей заказать, и они у него будут лежать в виде «полуфабрикатов». Потом их можно автоматизированно впаять в контроллер, что будет гораздо дешевле и быстрее, чем делать это вручную, – объясняет старший преподаватель кафедры Автоматики и управления Ольга Константинова. – Беря на вооружение наш контроллер, можно оперативно перестраивать производственный процесс и выполнять как большие заказы в тысячи экземпляров, так и мелкие, например, 10-50 штук, без дополнительных расходов и экономических потерь».
Контроллер поддерживает популярные системы управления для беспилотных летательных аппаратов, такие как INAV и Betaflight, что делает его совместимым с уже существующими решениями. Разработчики уже продемонстрировали работоспособность системы управления на квадрокоптерах и гексакоптерах. Изобретение запатентовано.
В настоящее время ученые ищут промышленных партнеров для серийного производства. Потенциальными потребителями могут стать производители беспилотных транспортных средств, а также компании, занимающиеся разработкой электроники для транспорта.
Разработка соответствуют целям и задачам национального проекта «Беспилотные авиационные системы», который помогает создавать и использовать гражданские беспилотники. Это перспективная самостоятельная отрасль экономики. В фокусе внимания – разработка, стандартизация и серийный выпуск БАС и комплектующих, формирование базы для производства следующих поколений дронов. А также создание системы непрерывной подготовки специалистов по разработке и производству беспилотников и управлению ими.
Светлана Бацан