Проекты

Комплекс автономного функционирования коптеров

Работа победителя открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Машиностроение и транспорт. Робототехника. Информационные технологии. Программирование. Кибернетика. Электроника и приборостроение» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Робототехника, Программирование
Авторы работы: ГБПОУ «Воробьёвы горы»
Предметы: Информатика
Классы: 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» 04−05 апреля 2019 года

Актуальность

Стремительное развитие БПЛА (беспилотных летательных аппаратов) как технологического тренда современного индустриального рынка определяет новые барьеры и вызовы. Пропорционально росту рынка беспилотников должна развиваться и инфраструктура их обслуживания и управления. На рынке появляются всё новые концепции автономного оперирования специализированными коптерными системами, однако они в основной своей массе предоставляют полностью закрытые решения, не позволяющие адаптировать их под выполнение широкого спектра задач или использование различных коптерных платформ.

Цель работы

Основная цель проекта – разработка открытого программно-аппаратного комплекса, состоящего из средств автономизации коптеров и наземных док-станций, обеспечивающих замкнутую систему для полностью автономных полётов и выполнения различных миссий, в том числе содержащих групповые или роевые задачи.

Содержание работы

Предложенный проект реализует в себе открытый программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий замкнутую систему для полностью автономных полётов и выполнения различных миссий, в том числе содержащих групповые или роевые задачи. Комплекс состоит из средств автономизации коптеров, программного обеспечения для различных уровней и методов управления коптерами и наземных док-станций, позволяющих осуществлять закрытое базирование и автономную зарядку или замену аккумуляторов для достижения бесперебойности работы системы.
В ходе создания прототипа док-станции были применены современные методы разработки: моделирование в САПР, прочностные расчёты, анализ материалов и минимизация отходов при лазерной резке. При разработке программного обеспечения использовались открытые средства: фреймворк ROS с надстройкой MAVROS и библиотека COEX Clever, реализующая в себе сервисы по расчёту координат на основании данных GPS, распознавания Aruco-маркеров и OpticalFlow-трекинга.

Оснащение и оборудование, использованные при создании работы

Изготовление аппаратных средств и отладка комплекса программного обеспечения производились на базе ЦМИТ «Коптер».

Результаты работы, выводы

Проект является системным и состоит из взаимосвязанных частей. На данный момент завершена разработка и создание док-станции, позволяющей производить зарядку аккумуляторов коптера и закрытое базирование. Создан набор высокоуровневых программных продуктов на языке Python, позволяющий осуществлять как бортовое управление одиночным коптером, так и удалённый централизованный контроль синхронизированной группы (роя) в рамках локальной беспроводной сети, воспроизводить спланированные в трёхмерном редакторе траектории движения.

Перспективы использования результатов работы

Программное обеспечение позволяет исполнять различные миссии, включая динамически составляемые, и выполнять их в полностью автономном режиме. Произведён ряд тестовых полётов, дающий положительную статистику функционирования элементов комплекса. Ведутся работы по совершенствованию и увеличению отказоустойчивости системы навигации. В разработке находится документация и веб-приложение для удобного контроля коптеров и составления полётных миссий.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Компания ООО «Коптер Эксперсс», ЦМИТ «Коптер».

Награды/достижения

Диплом II степени и специальная премия за представленный

на секции «Робототехника» проект «Комплекс автономного функционирования коптеров» – Балтийский научно-инженерный конкурс (Санкт-Петербург, 4−7 февраля 2019 года).

Призёр заключительного этапа Всероссийского конкурса научно-технологических проектов «Большие вызовы» – Научно-технологической (проектной) образовательной программы. (Образовательный центр «Сириус» (г. Сочи), 2−25 июля 2018 года)