Проекты

Разработка прототипа устройства для тестирования программ управления автономным полётом беспилотного летательного аппарата

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Машиностроение и транспорт. Робототехника» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Программирование
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1212
Предметы: Информатика, Программирование
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» 2020 года

Актуальность

В сфере программирования автономного полёта беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) существует необходимость обязательного тестирования управляющей программы в различных полётных режимах на натурных испытаниях.

При этом пилоту БПЛА необходимо обеспечить безопасность пилотирования и выполнение полётного задания.

Стандартный набор устройств управления БПЛА для тестирования программ управления автономным полётом (радиопульт и ноутбук) неудобен и приводит к потере важных данных, поступающих с дрона.

Так появилась идея дополнить стандартный набор устройств управления БПЛА наручным компьютером, позволяющим пилоту

  • более удобно и быстро отслеживать информацию, получаемую с дрона;
  • быть более мобильным и сосредоточенным на самом полёте.

Цель

Создание инструмента, облегчающего тестирование программ управления автономным полётом БПЛА и позволяющего контролировать всю информацию на любой точке трассы.

Задачи

  1. Проанализировать имеющиеся решения проблемы.
  2. Продумать требования к разрабатываемому устройству.
  3. Разработать и собрать прототип устройства.
  4. Протестировать программу управления на натурных испытаниях с использованием стандартного набора устройств управления дроном, дополненного наручным компьютером.

Описание

Было предложено создать компьютер с креплением на руке и дополнить им стандартный набор устройств управления БПЛА (радиопульт и ноутбук) при тестировании управляющей программы.

Разрабатываемый наручный компьютер предназначен для использования в тренировочном процессе подготовки пилотов к конкурсам в компетенции «Эксплуатация беспилотных авиационных систем».

Для работы с наручным компьютером требуется простая в использовании, надёжная, быстродействующая операционная система.

Была выбрана мобильная операционная система Android на базе Linux. Данная система может обеспечить функционал, сопоставимый с компьютером. Кроме того, она максимально оптимизирована под управление через touchscreen-дисплей. Был скачан и установлен на наручный компьютер образ операционной системы (с помощью программы «Etcher»), установлены и настроены приложения для работы с БПЛА.

Тестирование устройства было осуществлено на полигоне подготовки к чемпионату WorldSkills Kazan 2019 (модуль «Программирование автономного полёта»).

Основным параметром сравнения комплектов управления дроном было выбрано суммарное время снятия размеров поля, размеров aruco-меток (этот процесс является самым затруднительным при использовании ноутбука), тестирования и отладки программы автономного полёта.

Все этапы тестирования выполняли два пилота – разработчика проекта с использованием трёх попыток.

Полученные результаты испытаний показали, что при использовании наручного компьютера уменьшается время выполнения задания при сохранении других параметров стандартного набора устройств управления дроном.

При этом наручный компьютер без клавиатуры весит 350 г, удобно и надёжно крепится на руке.

Результаты работы/выводы

Создан инструмент, облегчающий тестирование программ управления автономным полётом БПЛА и позволяющий контролировать всю информацию на любой точке трассы.

Однако результаты испытаний выявили и слабые стороны прототипа, требующие внесения изменений.

 

Необходимо предусмотреть:

· регулировку крепления на руке;

· перенос функционала комбинаций клавиш на дополнительные кнопки устройства;

· крепление радиопульта на корпус устройства;

· уменьшение массы и габаритов устройства.