Источник: depositphotos.com

Универсальная платформа для построения роботов поднимает беспилотники и заводит мини-танки

Сегодня для того, чтобы построить робота разработчики чаще всего используют множество вспомогательных механизмов, датчиков, индикаторов и прочее оборудование. Такие системы громоздки и ненадежны. На кафедре мониторинга и прогнозирования информационных угроз (МиПИУ) разработали универсальную модульную платформу для строительства управляемых или автономных роботов с различной компоновкой, массой или габаритами. Платформу легко адаптировать под конкретное техническое задание, кроме того, она создана на базе отечественных электронных компонентов. Автономный робот с этой системой занял второе место на конкурсе общероссийского форума Новые кадры для оборонно-промышленного комплекса (ОПК).

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.

Модульная платформа для строительства управляемых или автономных роботов bpla.ifmo.ru
Модульная платформа для строительства управляемых или автономных роботов bpla.ifmo.ru

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.

Автономный четырехколесный робот команды Университета ИТМО
Автономный четырехколесный робот команды Университета ИТМО

«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.

Редакция новостного портала
Архив по годам:
Пресс-служба