БЕСПИЛОТНЫЙ ТРАНСПОРТ

Что создается
Подборка сказок
Как попасть
Вернуться назад
Транспорт на Севере
Выбирая путь в мир технологий, важно соотнести свои интересы с реальной ситуацией — актуальными технологическими вызовами и теми проектами, что реализуются в ответ на них.
Например, дроны с подогреваемыми батареями, защищённой электроникой и возможностью автономной посадки в белой мгле, или подводные роботы с системой стабилизации и сканирования дна, разрабатываемые в рамках школьных и студенческих проектов.
В России есть шесть регионов, где добраться до большинства населённых пунктов можно лишь по зимникам — временным дорогам, которые прокладывают при наступлении стабильных минусовых температур. Только на одной Чукотке стабильно работает 1200 км зимников. Транспорт на Севере — это не про комфорт, а про выживание. Здесь нет стабильных трасс, железных дорог или разветвлённых маршрутов. Каждая доставка — это миссия с высоким риском.

В таких условиях рождается новый класс решений: беспилотные летательные аппараты, подводные роботы, малая авиация, гусеничные платформы, дроны-курьеры. Беспилотники производят доставку крови и лекарств, обеспечивают связь, облетают опасные участки, ведут наблюдение за оленеводами или льдинами. Подводные автономные аппараты занимаются навигационной разведкой, контролируют ледовую обстановку под толщей воды, доставляют грузы в прибрежные труднодоступные точки, участвуют в экологическом мониторинге и ремонте инфраструктуры даже в тёмное арктическое время года.
Сегодня инженерные команды из Тюмени, Владивостока, Томска, Красноярска и Архангельска уже собирают прототипы транспорта, способного работать в сложнейших условиях
Научившись управлять роботами в сложных условиях, вы становитесь незаменимыми там, где не пройдёт ни один транспорт — на севере, в тайге, под водой, в воздухе

Знания о беспилотном транспорте делают вас частью

Настоящего и будущего

ВЫЗОВЫ ТРАНСПОРТНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ НА СЕВЕРЕ

БПЛА-разведчики
БПЛА-инспекторы
Беспилотники и подводные роботы могут быть первыми звеньями в новых инфраструктурах будущего — автономных, распределённых, устойчивых. Они способны проверять состояние линий электропередачи или обследовать подводные и наземные кабели связи.
БПЛА проводят аэрофотосъёмку, картографирование, мониторинг состояния окружающей среды, инфраструктуры и объектов в труднодоступных районах. С помощью подводных роботов исследуют морское дно и изучают подводные экосистемы. Использование дронов помогает и при поиске полезных ископаемых, и ​​для оценки состояния лесов, воды, берегов и морского дна.
БПЛА–исследователи
В таких экстремальных условиях, как северные регионы с тундрой, морские пространства и шельфовые зоны, традиционные методы строительства и обследования невозможно использовать. БПЛА и подводные аппараты открывают новые возможности, позволяя добраться до труднодоступных районов — над землёй и под водой. Они выполняют функции учёных, изучают климат, природу, экосистемы.
Аварии на воде, лавины в горах, снежные заносы происходят на Севере довольно часто. В таких сложных условиях на помощь приходят современные технологии: беспилотные летательные аппараты и подводные дроны. БПЛА могут искать людей с воздуха, а подводные дроны — вести подлёдную разведку в мутной воде с экстремально низкой температурой. В ледяной воде, на буревом шельфе, в горящей тайге, в зоне затопления — робот становится единственным способом действовать. Он может проводить разведку во время наводнений, фиксировать аварии, утечки нефти и газа, обнаруживать очаги пожаров и координировать их тушение.
БПЛА-спасатели
БПЛА-курьеры
Квадрокоптер осуществляет доставку быстрее и дешевле, чем снегоход или вертолёт. Бывают ситуации, когда необходимо доставить не просто груз, а, например, анализ крови, и современные беспилотники уже способны это делать. Сейчас важно решать комплексные задачи на стыке логистики, мобильной медицины и юриспруденции.

ЧТО УЖЕ СОЗДАЕТСЯ ИЛИ МОЖЕТ БЫТЬ СОЗДАНО НА СЕВЕРЕ

Компания «Аэромакс» из Санкт-Петербурга разработала беспилотники, способные работать в экстремальных погодных условиях. Один из таких дронов успешно испытали в Сибири — он выполнил функции почтальона, доставив посылки и грузы в отдалённые и труднодоступные места. Это важный шаг вперёд для северной логистики, где часто проще и надёжнее доставлять вещи по воздуху, чем по дорогам.
Арктические дроны доставки
Мониторинг паводков и спасение людей
В Якутии дроны запускают во время паводков для мониторинга уровня воды, трещин во льду и прогнозирования развития дальнейшей ситуации. С помощью БПЛА находят пропавших на дрейфующих льдинах, в лесах и тумане. Это уже стало успешной действующей практикой.
Команда МФТИ и ФИЦ ИУ РАН победила в международном соревновании по обучению роботов ориентации в помещениях. Их система SkillFusion позволяет дронам передвигаться внутри зданий без карты, искать объекты и принимать решения, исходя из окружающей обстановки. Это может лечь в основу автономных систем поиска внутри построек — при ЧС, авариях и обследованиях зданий.

Навигация без карты
Беспилотники используют в своей работе и археологи. С помощью аэрофотосъёмки, LiDAR-сканирования, мультиспектральной и термосъёмки они выявляют аномалии рельефа, следы построек, древние тропы и изменения в растительности, указывающие на присутствие человека в прошлом. Сейчас это незаменимый метод поиска археологических памятников в труднодоступной местности, учитывая риски утраты древностей из-за таяния вечной мерзлоты.
Помощь археологам
Российский проект «Феникс» создал серию малых БПЛА для экстренной доставки и мониторинга. Эти дроны в миниатюрном корпусе поднимаются на высоту шесть километров и преодолевают до 16 км за один вылет. Они идеальны для точечной помощи в труднодоступных местах.
«Феникс»: доставка, съёмка, спасение
В северных регионах, где традиционное оленеводство остаётся важной частью жизни, беспилотники становятся незаменимыми помощниками для пастухов. Дроны позволяют эффективно следить за стадом и отслеживать перемещения животных, чтобы никто не потерялся. Оленеводы получают возможность контролировать стадо в реальном времени и оперативно реагировать на любые изменения.

Цифровой пастух
Курьер подо льдом

Подводные роботы в будущем могут быть не только разведчиками, но и доставщиками. В качестве экспериментальных сценариев рассматривают возможность перевозки контейнеров с образцами, лекарствами или небольшим оборудованием между удалёнными точками прямо подо льдом. Для Арктики, где логистика очень сложная, этот вариант может стать особенно востребованным.

Навигация вслепую

Сейчас в Дальневосточном федеральном университете проводятся разработки роботов, способных ориентироваться под водой без участия человека. Это особенно сложно: в воде нет спутниковой навигации, видимость почти нулевая, течения сбивают с курса. Чтобы решать такие задачи, разработчики внедряют компьютерное зрение и алгоритмы распознавания объектов: сначала по маркерам, а в перспективе и по реальным контурам. Главная цель — чтобы робот запоминал маршрут, учился на собственных ошибках и мог возвращаться на базу, даже в условиях плохой проходимости и низкой видимости — и в мутной воде, и в смеси льда, снега и льдин, т.н. шуге. Это станет шагом к настоящей автономии.
Фото: e-plus.media
В 2023 году был выполнен первый в мире запуск беспилотника с атомного ледокола в Арктике. Дрон выполнил полёт по заданной траектории и провёл визуальную и радиолокационную съёмку акватории. Это пример интеграции дронов в арктическую морскую инфраструктуру — от разведки льдов до сопровождения судов.

Дрон с палубы ледокола

В сказках, написанных сотни лет назад, часто встречаются прообразы современных технологий. Ведь люди всегда хотели, чтобы внешний инструмент помогал им решать задачи. Рассмотрим несколько примеров.
Превращение в комара в «Сказке о царе Салтане»

СКАЗОЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

  • Комар очевидно напоминает прототип дрона. Какого размера он мог быть? Сколько весил?

  • Какими обязательными функциями обладал бы такой комар-дрон, чтоб выполнять свои задачи? Он должен отлично летать, быть незаметным, подслушивать разговоры, передавать информацию.

  • Какие дополнительные функции вы бы ему дали, чтоб он был еще полезнее для главного героя?

  • Какие технические уязвимости он мог иметь?

  • Как бы вы минимизировали эти уязвимости?
Что можно обсудить?
Что можно обсудить?
  • Какими характеристиками, кроме описанных, должна была обладать эта бочка?

  • За счёт чего в ней мог обеспечиваться кислород на протяжении многих лет?

  • Какие технологии могли позволить обеспечить запасы воды и еды или их пополнение?

  • Из каких материалов она должна была быть сделана, чтоб не утонуть в течение долгих лет?

  • Скорее всего, если царицу с сыном посадили в такую непотопляемую бочку, их жизнь была кому-то нужна. С помощью чего они могли сохранять связь с землёй и получать помощь?
Путешествие в бочке в «Сказке о царе Салтане»
Гвидон превращается в комара и благодаря этому ему удаётся отомстить Бабарихе, из-за которой его с матерью решили убить. Он больно жалит её в глаз. Гвидон превращался в муху и шмеля, что также помогало ему получать информацию, которую он не мог бы узнать, оставаясь собой. По сути, в сказке описан прообраз боевого дрона-разведчика.
В «Сказке о царе Салтане» царица с младенцем Гвидоном оказывается в герметичной бочке, которую бросают в море. Судя по тому, что мать и сын выжили, а сын даже вырос, бочка имела автоматическую навигацию и алгоритмы ориентации в мутной воде. Она не затонула и приплыла именно туда, куда нужно. То есть, была прообразом современного подводного робота.

КАК И ЧЕМУ УЧИТЬСЯ, ЧТОБЫ ПОПАСТЬ В СФЕРУ СВЯЗИ И НАВИГАЦИИ

Подводные роботы и БПЛА — это два элемента одной технологической революции
Для их создания разработчики используют общий набор навыков: сборка, программирование, навигация, работа с датчиками и ориентация в пространстве.

Разобравшись с одним направлением, легко перейти в другое. Поэтому школьные и студенческие проекты по робототехнике так ценны: они создают универсальную инженерную базу.
Фото: U.S. Air Force
Фото: roscomland.ru

Какие навыки, знания и компетенции точно необходимы?

Инженерные основы
  • сборка и настройка дронов и роботов;
  • знание устройства квадрокоптеров, стабилизаторов, винтов и подводных модулей;
  • схемотехника, пайка, работа с платами.
Понимание среды
Знание географии и особенностей работы в экстремальных условиях
Программирование и автоматизация
многие миссии пишутся как алгоритмы (например, облёт по заданной траектории)
Пространственное мышление и навигация
  • работа с картами и координатами;
  • логистика и планирование маршрутов;
  • ориентация в условиях ограниченной видимости — туман, мутная вода, отсутствие навигации.
Тренировки в кружках и на соревнованиях
  • иметь представление о климате и рельефе критично для работы с беспилотниками.
  • география, климат, специфика Севера;
  • изменения льда и связанные с этим риски;
  • важность моделирования задач на тренажёрах и полигонах.
Программирование и ИИ
  • алгоритмы автономного движения — например, полёт по траектории, возврат на базу;
  • программирование на Python / C++;
  • основы искусственного интеллекта для навигации и распознавания образов.
  • полёты или погружения дронов — самая захватывающая часть работы. Важно, чтобы в кружках была предусмотрена практика.
Где и как учиться и тренироваться?
у

к

ь
и

д

я
?
Симулятор подводной робототехники
Симулятор водной среды, разработанный ведущими специалистами по подводной робототехнике Дальневосточного федерального университета. В симуляторе используется подводный робот, который можно запрограммировать на выполнение различных заданий, например, плыть по заданному алгоритму, распознавать образы, стрелять торпедами, сбрасывать маркеры, использовать манипулятор и выходить на акустический пингер.
Скачать симулятор

Мероприятия для кружков и команд

Полезные материалы для педагогов и кружков


  • Курсы повышения квалификации для педагогов «Основы БАС для школьного образования и внеучебной деятельности» от команды Национальной киберфизической платформы «Берлога».
  • Методические материалы по подводной робототехнике от Центра робототехники Дальневосточного федерального университета.
  • Портал «Русская Арктика» посвящён самому северному национальному парку России, где детей и учителей знакомят с уникальной природой, экспедициями и редкими животными, вдохновляя на экологические и исследовательские проекты.
  • На сайте проекта «Сохраним леса» представлена инициатива по мониторингу и сохранению арктических лесов и тундры с использованием дистанционного зондирования с помощью спутников и дронов. Это интересный пример сочетания образования, современных технологий и практической картографии для изучения климатических изменений и экологической устойчивости.
Симулятор даёт возможность бесплатно освоить пилотирование квадрокоптеров в игровом формате на виртуальной экзопланете, выполняя гражданские миссии с фотосъёмкой, доставкой грузов, программированием автономных маршрутов и управлением двумя камерами. Симулятор обеспечивает реалистичную физику полёта, систему повреждений и поддержку настоящих пультов для подготовки к реальным БПЛА-проектам.
Образовательный симулятор коптера «Академия дронов