Работа робота - "Республика"

Чуть больше двух лет назад в ПетрГУ появилось направление «робототехника». Сотрудники и студенты университета разрабатывают два вида автономных систем: «беспилотники» и «тележки» – первые летают, вторые ездят. По-научному зовутся они так: беспилотные летательные аппараты и беспилотные колёсные платформы. Главная задача направления – оснастить их системой обнаружения препятствий и ухода от столкновения с ними.

Чутье робота

Сергей Завьялов – координатор направления робототехники. Кроме того, он директор малого инновационного предприятия «Унитроника», учрежденного ПетрГУ. Фирма создана для коммерциализации университетского роботостроения.

Сергей Завьялов. Фото: Леонид Николаев

– Два с половиной года для направления робототехники – это очень мало. Есть институты, которые работают в этой сфере десятилетиями. Там, конечно, гигантская база. В 2014 году мы собрали небольшую команду, костяк которой составили преподаватели ПетрГУ Антон Когочев и Людмила Щёголева, и при поддержке руководства университета начали реализовывать свой первый проект. А уже в 2016 году Фонд содействия инновациям выделил нам грант в два миллиона рублей на создание летающего робота, способного обследовать объекты сложной формы (например, мосты, телевизионные башни и прочее), – рассказывает Сергей Завьялов.

Большинство роботов «видит» то, что перед ними, в плоскости движения. Студенты и преподаватели сейчас пытаются сделать так, чтобы робот видел все в телесном угле. То есть все окружающее робота пространство, попадающее в сферу его технического зрения, будет обследоваться, а дальше робот выявит препятствия, определит расстояние до них и степень угрозы.

– Цель еще не достигнута. Мы в процессе. Я не могу сейчас позвать людей и сказать: смотрите, как эта штука полетит. Она, конечно, летает, но это не то, что я хотел бы показать, – добавляет Сергей Завьялов.

Сейчас разработанный в ПетрГУ беспилотник останавливается за три метра до препятствия. А если, например, на него идет человек, мультикоптер «пятится». Полтора года назад он уже попадал в материалы «Республики»:

https://eb.utuoy/uwgbCdewFfw

– Наши главные конкуренты – китайская фирма DJI. Она производит, пожалуй, лучшие в мире мультикоптеры. У них уже есть продукт, подобный тому, который мы пытаемся сделать. Но мы нашли тот путь, которым они не пошли. Наша задача – сделать функциональный аналог, но дешевле и эффективнее. Сказать, что мы всех победим в этом направлении, я не могу. Каждый месяц появляется что-то новое. Но это не повод не работать. Даже если мы работаем с тем, что не превосходит мировой уровень. Тем более основная задача ПетрГУ – готовить специалистов, – объясняет Сергей Завьялов.

«Вепрь»

В этом году за экспериментальную мобильную платформу «Вепрь» Сергей Завьялов и его фирма «Унитроника» получила серебряную медаль на международной выставке-конгрессе «Высокие технологии, инновации, инвестиции». На «Вепрь» также планируется установить систему обнаружения препятствий и ухода от них. Эта платформа двигается в плоскости, то есть относится к разряду роботов-«тележек».

Сейчас на «Вепре» стоит ультразвуковое оборудование, которое в передней зоне видит препятствие на расстоянии 5-7 метров. Следующая задача – начать работать с видеокамерами и лазерными датчиками.

Автономная система «Вепрь» Фото: Леонид Николаев

«В привычном понимании людей робот – это то, что полностью заменяет человека. Я больше люблю термин «автономные системы». Это то, что работает по программе, заложенной внутри механизма, без какого-либо вмешательства снаружи.

Есть, например, беспилотник, который работает по программе – в него заносятся координаты, по которым он проводит съемку местности. После он садится в заданную точку. Можно ли такой аппарат назвать роботом? Я думаю, да. Но по сути — это автономная система. Он полетел, а человеку остается только нервничать, что миллион рублей где-то бесконтрольно летает».

«Вепрь» – воплощение идеи создать объект, который будет перемещать грузы весом до 80 килограммов по пересеченной местности (лес, поле). Использовать такие платформы можно, например, для взятия проб грунта или при тушении пожара.

– Сейчас «Вепрь» управляется с помощью пульта. Следующая задача – поставить на него электронный «мозг», который начнет его гонять по заданным координатам. Самое сложное – разработать алгоритм, который позволит автономно двигаться по лесистой местности. Там много препятствий – нужно объяснить роботу, какие из них нужно объезжать, а через какие можно «ломиться», – комментирует Сергей.

Внешне «Вепрь» напоминает квадроцикл. Это неспроста: местные робототехники специально идут простыми путями. Например, зеленоградская фирма по производству роботов конструировала и создавала специальную тележку, а уже после оснащала ее «мозгами». Цена такой – около миллиона рублей, а цена «Вепря» – в разы меньше. Сделан он действительно на базе квадроцикла.

: Сергей Завьялов и «Вепрь». Фото: Леонид Николаев

: Автономная система «Вепрь». Фото: Леонид Николаев

– Нет смысла усложнять ситуацию. Нам нужна была телега на четырех колесах, которая поднимает 80 килограммов. Мы нашли соответствующую (детский электрический квадроцикл) и оборудовали ее. Так же мы можем поступать с любой другой техникой. Мы подходим к этому, как к конструктору. Например, есть такой трактор – жатка, который ездит по полю и автоматически убирает хлеб. Штука опасная, может ноги отрезать. Было бы неплохо, если бы этот трактор мог останавливаться при обнаружении какого-либо препятствия, а тем более человека, – объясняет Сергей.

От паяльника до движения

По словам Завьялова, создание робота – процесс на удивление медленный: программа пишется довольно быстро, а вот с оборудованием всё несколько сложнее. Прежде чем робот становится продуктом, проходит немало времени.

Сейчас в основном прорывы возникают на стыке наук. Например, физик прекрасно паяет, но не любит программировать, а математик прекрасно программирует, но вот паяльник в руках держать боится. Если их усилия объединить, будет толк, уверен Сергей Завьялов. Поэтому в лаборатории работают физики и математики – студенты межфакультетской группы.

Зарплата в «Унитронике» для студентов и преподавателей варьируется от 25 до 35 тысяч рублей. Она начисляется из грантов, гранты выделяются на год. Чтобы зарплата была стабильной, нужно постоянно бороться за грант.

– Наше направление пока что интересно только своими идеями: мы представляем проекты миру вместе с готовностью их реализовывать. Тем не менее, кто бы нас ни поддерживал, какие бы деньги ни выделял, направление робототехники не будет работать без заинтересованных людей. То, что у нас есть студенты и преподаватели, то, что они в лаборатории увлеченно катают, паяют, вырезают, то, что на занятиях постоянно шумно, – вот что важно, – уверен Завьялов.

: «Тележка»-робот. Фото: Леонид Николаев

: «Тележки»-роботы. Фото: Леонид Николаев

Есть несколько предприятий, которые заинтересованы, чтобы продукция «Унитроники» попала к ним и они могли бы ее производить или использовать. С начала своей деятельности робототехники ПетрГУ достаточно активно контактировали с ижевской фирмой «Финко» – эти люди поддерживают в России все, что связано с беспилотными системами.

– Пока что наши отношения находятся на уровне взаимодействия. Они формируют требования, следят за тем, что мы производим. И я надеюсь, что в скором времени в линейку их продукции попадут наши разработки. «Финко» выпускает беспилотники самолетного и вертолетного типа, – рассказывает Сергей.

Конкуренция с Западом

– Бессмысленно искать направление, в котором еще никто не топтался. Нужно понимать задачу: мы должны обучать студентов так, чтобы они могли интегрироваться в любую команду, опираясь на тот багаж знаний, который они получают в ПетрГУ. Попутно, конечно, мы пытаемся создавать востребованный рынком продукт, – говорит координатор направления робототехники.

Если Фонд содействия инновациям продолжит поддерживать проекты «Унитроники», в ближайшие два года его сотрудники сделают робота-исследователя, который будет двигаться и обнаруживать препятствия во всех плоскостях, обходить их и продолжать движение до заданной цели.

– В середине восьмидесятых я выписывал журнал «В мире науки». Это перепечатка иностранного журнала Scientific American. Так вот уже в них были опубликованы статьи про то, как иностранные ученые вели работу над имитацией движения разных животных – кенгуру, страуса и прочих. То есть в Америке работали над этим уже тогда. Более того, эти работы не прерывались. Россия тоже могла бы добиться больших успехов в робототехнике, но в нашей истории был трагический период – с распадом Союза большинство исследований прервалось. Многие ученые уехали за рубеж, с ними – и накопленные знания.

Но считать российскую робототехнику отсталой неправильно. Например, существует такая дисциплина, как теория управлений (она описывает процессы управления сложными системами). Многие задачи в этой сфере, решенные советскими учеными, американцы пытаются решить до сих пор. Например, долгое время они не знали, как удержать шарик в струе воздуха. А русские это делали на раз.

Робототехника в России в любом случае не умрет, но, чтобы она быстро развивалась, необходимо популяризировать это направление среди студентов, необходимо вкладывать в будущее, – подытожил Сергей Завьялов.