MAI dezvoltă un nou sistem de control pentru RTK autonom
Roverul Perseverance este un exemplu de aplicare a tehnologiei SLAM. Fotografie de la NASA
Pentru a crea sisteme robotice promițătoare de diferite tipuri, este necesară o gamă largă de tehnologii diferite. De o importanță deosebită în acest context sunt sistemele de control autonome, echipamentele tehnice de viziune etc. Sisteme și tehnologii de acest tip sunt dezvoltate de o serie de organizații naționale, iar noi participanți se alătură în mod regulat la astfel de lucrări. Astfel, recent s-a aflat despre un alt proiect similar dezvoltat de studenții Institutului de Aviație din Moscova.
Dezvoltare promițătoare
La sfârșitul lunii decembrie, serviciul de presă MAI a anunțat dezvoltarea unui nou proiect interesant. Alexey Koltovsky, student în anul 3 la Institutul nr. 6 Aerospace MAI, creează un pachet software cu o funcție de control autonomă robot. Dezvoltarea acestui proiect în viitor poate fi folosită pentru a crea diverse sisteme robotizate, inclusiv. în scopuri spațiale.
Se spune că motivul apariției proiectului este necesitatea de a scăpa de problemele și limitările caracteristice cu care se confruntă sistemele spațiale. Deci, un semnal radio de la Pământ la Marte durează aproximativ 15 minute și este nevoie de același timp pentru a primi un răspuns. În consecință, controlul de la distanță al unui rover planetar sau al altor echipamente devine aproape imposibil. În plus, evaluarea situației de către operator este dificilă din cauza calității scăzute a fotografiilor transmise sau a semnalului video.
Soluția acestor probleme, conform ideii lui A. Koltovsky, ar trebui să fie un pachet software cu funcții autonome de navigare și conducere. Hardware-ul și software-ul modern permit robotului să creeze o reprezentare tridimensională a împrejurimilor, precum și să ia decizii în mod independent și să planifice o rută.
Se pare că studentul dezvoltator creează în prezent un pachet software cu funcțiile și capabilitățile necesare. În același timp, următoarea etapă a proiectului este deja planificată. Autorul și colegii săi plănuiesc să efectueze primele teste în primăvară. Aceștia vor folosi o platformă autopropulsată cu șase roți, care va fi echipată cu comenzi bazate pe noi algoritmi.
„Marker” RTK experimental, conceput pentru a testa noi tehnologii. Fotografie de FPI
A. Koltovsky observă că, dacă au succes, noile software și tehnologii din proiectul său pot fi folosite pentru a crea diferite RTK-uri pentru a rezolva o gamă largă de probleme. Dezvoltatorul însuși se concentrează în primul rând pe sectorul spațial - vehiculele de cercetare vor fi capabile să realizeze pe deplin potențialul noilor tehnologii.
Autonomie și simplificare
Publicația serviciului de presă MAI descrie principiile generale de funcționare ale sistemului în curs de dezvoltare, capacitățile și avantajele acestuia. În general, vorbim despre utilizarea soluțiilor deja cunoscute, dar cu adaptarea și rafinamentul lor pentru sarcini practice specifice și domeniul de aplicare. Astfel, se propune reducerea gamei de dispozitive utilizate și mulțumirea cu un număr minim de acestea.
Pentru simplificarea proiectării și software-ului se propune utilizarea doar a mijloacelor optice pentru studiul vizual al zonei/traseului. Utilizarea accelerometrelor sau a altor dispozitive nu este furnizată. Un set de camere este conectat la un computer, care face calculele necesare și emite comenzi actuatoarelor.
Complexul în ansamblu ar trebui să funcționeze folosind tehnologia „localizării și cartografierii simultane” (Simultaneous Localization And Mapping - SLAM). Calculatorul va primi semnalul video de la camere și, procesându-l, va crea o hartă a zonei cu toate caracteristicile sale, inclusiv. cu obstacole. Pe baza acestor date, automatizarea va construi un traseu și va decide cum să depășească fiecare obstacol.
Software-ul pentru complexul promițător este scris în Python. În plus, autorul folosește biblioteci de învățare automată și computer vision. Sarcina principală în acest moment este de a optimiza algoritmii și seturile de date utilizate pentru a reduce puterea de calcul necesară și, în același timp, a crește performanța.
A. Koltovsky notează că biblioteca existentă OpenCV în forma sa originală, fără optimizare, este capabilă să proceseze un semnal video la o viteză de 0,82 cadre pe secundă. Optimizarea algoritmilor vă permite să creșteți performanța la 8-10 cadre pe secundă.
„Marcator” pe un șasiu pe roți. Fotografie de FPI
În general, tehnologia SLAM are perspective semnificative și și-a demonstrat deja capacitățile în practică. Astfel, roverul Perseverance Mars al agenției americane NASA detectează obstacole, inclusiv prin mijloace optice. Prelucrarea fotografiilor și videoclipurilor cu crearea de hărți tridimensionale ale zonei a făcut posibilă creșterea vitezei admisibile de la 20 m/h la 120 m/h - de șase ori.
Se observă că un astfel de proiect este unic pentru știința rusă. Problemele creării sistemelor software pentru sisteme de control autonome bazate pe SLAM și adaptarea acestora la platforme de calcul de putere relativ redusă nu au fost încă rezolvate la noi în țară. Astfel, proiectul studentesc are, cel puțin, istoric sens.
Pe fundalul industriei
În ultimii ani, în țara noastră au fost create un număr mare de diferite RTK-uri la sol cu diferite funcții și capabilități. Unele dintre aceste sisteme au ajuns chiar la utilizare practică în diferite structuri și departamente. În special, mai multe tipuri de roboți pentru armată au devenit cunoscute pe scară largă. În același timp, dezvoltarea industriei și dezvoltarea de noi proiecte nu se oprește. În plus, prin eforturile diferitelor organizații și entuziaști, se creează o bază științifică și tehnologică pentru următoarele proiecte.
Una dintre principalele sarcini ale industriei în acest moment este crearea unor sisteme de control autonome capabile să conducă în diferite condiții, să se deplaseze de-a lungul unui traseu dat sau să depășească în mod independent obstacolele. Pentru a rezolva astfel de probleme se folosesc diverse așa-numite dispozitive. viziune tehnică și calculatoare de bord cu software special.
Setul standard de senzori pentru un vehicul cu conducere autonomă la sol include camere și lidare, precum și, în unele cazuri, senzori cu ultrasunete sau radar. Toate aceste dispozitive colectează date, pe care computerul le combină într-o hartă tridimensională a zonei, potrivită pentru orientare. În plus, datele de la echipamentele de navigație prin satelit sau inerțiale sunt adăugate pe harta terenului.
Această metodă de determinare a locației și de a stabili o rută a demonstrat și confirmat de mult potențialul și capacitățile sale. Cu toate acestea, se caracterizează printr-o anumită complexitate și un cost ridicat din punct de vedere hardware - folosește senzori destul de complexi și scumpi. În plus, instrumentarea RTK-ului finit se distinge în cele din urmă prin dimensiunile și greutatea sa considerabilă.
Inginerie grea RTK "Prohod-1" - în timpul funcționării, unele sarcini sunt rezolvate automat. Fotografie de VNII „Signal”
Un nou proiect de la MAI propune optimizarea proceselor de cartografiere și navigare ulterioară pe teren. Ideea sa principală este de a abandona toți senzorii, cu excepția camerelor video, îmbunătățind simultan software-ul utilizat. În teorie, această abordare este destul de profitabilă din punct de vedere tehnic și economic, deși noua tehnologie trebuie dezvoltată și testată.
Un proiect al unui student MAI sau dezvoltări similare ale altor autori sunt de interes în contextul dezvoltării ulterioare a RTK pentru diverse sarcini. Creșterea autonomiei robotului în timpul conducerii poate reduce sarcina asupra operatorului și poate asigura finalizarea cu succes a traseului.
În plus, devine posibil să se creeze sisteme complet autonome pentru lucrul în condiții dificile, inclusiv. dacă nu este posibilă utilizarea radiocomandei. Dezvoltatorul noului sistem indică faptul că acesta va fi util în explorarea spațiului. Cu toate acestea, există de lucru pentru mașinile autonome pe Pământ.
Motiv pentru optimism
Proiectul sistemului de control de la un student MAI este încă în stadiu de dezvoltare, dar sunt deja așteptate teste folosind o platformă experimentală la sol. Testarea practică a noilor tehnologii va avea loc în primăvară, iar apoi va deveni clar cât de mult succes este noul proiect. Apoi va fi posibil să-l evaluăm și să-i determine valoarea reală pentru industrie.
Nu se știe dacă RTK cu experiență și sistemul său de management vor face față inspecțiilor viitoare. Cu toate acestea, acest proiect arată deja că acum, datorită progresului și disponibilității dezvoltărilor necesare, crearea de tehnologii promițătoare poate fi realizată nu numai de organizații mari, ci și de entuziaști sau studenți. Și este foarte posibil ca astfel de proiecte în viitor să aibă un impact semnificativ asupra dezvoltării industriei în ansamblu.
informații