Беспилотные ситемы для транспорта

Платформа Virt2Real для построения систем с удаленным управлением 5 Март 2015, 16:26
 Тестирование системы управления  мини погрузчика.
В последние годы в оборонной промышленности западных стран наблюдается явление, противоположное веками складывавшейся тенденции: в военные технологии активно проникают гражданские разработки, зачастую далекие от товаров двойного назначения.
Примером может служить использование потребительских смартфонов Motorola ATRIX и Samsung Galaxy Note в новейшем комплекте «солдата будущего» Nett Warrior (см. статью «Солдат будущего» в дайджесте Technowars #8/2013).
Инженеры компании QinetiQ, входящей в список 100 ведущих оборонных корпораций и известной своими достижениями в области военной робототехники, пошли дальше, разработав серию комплектов ARK (Applique Robotic Kits) для модернизации практически любой гражданской инженерно-строительной техники с электронным управлением до наземного робота. О нем мы уже рассказывали в Technowars #1/2013 (рубрика “Gallery”). Например, на любом современном погрузчике производства JCB и Caterpillar за короткое время монтируется система из блока управления, комплекта видеокамер и передатчиков, и машина уже готова к работам по разминированию или ликвидации последствий химической атаки.
Оператор, управляющий погрузчиком с расстояния до 1 км, получает изображения, передаваемые видеокамерами комплекта даже в отсутствие прямой видимости, и может руководить всеми функциями такого робота — от передвижения и работы ковша до включения
стеклоочистителей.
Удивительно, но «подвиг» крупной компании QinetiQ, некогда части DERA (Defence Evaluation and Research Agency, британского аналога знаменитого Агентства передовых оборонных разработок DARPA), повторила крошечная группа российских разработчиков-энтузиастов, изготовив устройство, названное ими Virt2Real («из виртуальности в реальность»), или просто «Виртурилка». Они поставили себе цель создать недорогую платформу для быстрого построения систем с удаленным управлением и видеонаблюдением через Интернет.

Несмотря на не слишком серьезное имя, «Виртурилка» отлично подходит для «роботизации» широкого круга устройств различных габаритов — от радиоуправляемой модели до тяжелой гусеничной техники. За короткий период к ее авторам обратились несколько потенци-альных заказчиков, обозначивших желаемый спектр применения разработки:
• агророботы;
• удаленное снятие показаний про-
мышленных счетчиков;
• запуск и мониторинг состояния
дизель-генераторов;
• контроль работы тепловых котлов;
• организация прямых трансляций
событий с летающих роботов;
• удаленное управление освещени-
ем улиц и зданий;
• бортовая система автомобиля
с функциями видеорегистратора,
GPS-навигатора и мониторинга
состояния автомобиля с передачей
данных в реальном времени на сер-
вер мониторинга;
• носимое на голове устройство дву-
сторонней видеосвязи для удален-
ного контроля проводимых работ.
В основе устройства лежит одноплатная микроЭВМ под управлением ОС Linux, изначально «заточенная» под передачу видеоизображения и управление многочисленными стандартными интерфейсами. Этим она отличается от прочих получающих все большее распространение миниатюрных одноплатных компьютеров — например, Paspberry Pi, широко известного в кругах любителей гаджетов.

Virt2Real позволяет писать для себя программное обеспечение на большинстве из существующих языков программирования, что существенно облегчает задачу адаптации платы под нужды разработчиков. Для снижения требований к каналу передачи данных в Virt2Real на аппаратном уровне заложена способность сжимать видеопоток одним из нескольких популярных кодеров.
Получив положительный опыт при создании модели танка Т-90 (см. фотографию) и понимая перспективы развития робототехники, корпорация «Уралвагонзавод» заказала разработку прототипа комплекта для апгрейда инженерно-строительной техники, аналогичный Applique Robotic Kit.
Масштабная модель танка Т-90, изготовленная по заказу корпорации «Уралвагонзавод», построена на плате «Виртурилка». Она управляется наклонами и поворотами планшета iPad через Wi-Fi - модуль, считываемыми встроенным гироскопом, передает на планшет оператора изображение с видеокамеры в реальном времени, а при необходимости может принимать команды и передавать изображение через Интернет, находясь в любой точке земного шара.
Проект получил название «Дружок». Его «мозгом» и «нервной системой» также является плата Virt2Real. Комплект состоит из управляющей (терминал оператора) и управляемой (навесное оборудование) частей. Терминал выполнен пыле- и влагозащищенным, оснащен мощной вычислительной платформой с возможностью захвата нескольких видеопотоков и сенсорным экраном.

Навесное оборудованиевключает в себя три видеокамеры с ИК -подсветкой, обеспечивающие получение изображения в полной темноте, три передатчика видеосигнала диапазона 5,8 ГГ ц, приемо-передающий модуль Wi-Fi большого радиуса действия, комплект телеметрических датчиков (может включать в себя датчики не только крена, но и температуры, радиации и пр.), модуль приема и интерпретации команд и комплекс блоков их реализации для непосредственного управления модернизируемой техникой. Радиус действия каналов управления и передачи видеопотока — до 1 километра. Интересно, что видеокамеры комплекта оснащены магнитным креплением и могут быть оперативно установлены на тех частях кузова и конструкции управляемой машины, где обеспечат максимальный обзор в зависимости от предполагаемого применения.
Следует отметить, что криптозащитой обладает только канал управления и телеметрии (стандартные алгоритмы шифрования Wi-Fi, считающиеся достаточно криптостойкими), некритичные же с точки зрения безопасности машины каналы передачи видеоизображения не кодируются. Такая схема реализована, в частности, в БПЛА американского производства военного назначения. При необходимости видеопоток также можно оцифровать и закодировать с минимальной доработкой программной части.
В тестовом варианте прототип комплекта монтируется на гусеничном погрузчике CASE TR270. Небольшая маневренная машина длиной около трех метров и шириной менее двух оснащена двигателем мощностью 74 л. с., развивает максимальную скорость в 13,4 км/ч и способна поднять ковшом свыше тонны грунта. Все свои способности она сохраняет и при замене водителя управляемой частью Дружка.
Следующим этапом развития НИР «Дружок» станет создание автономной системы управления с возможностью подключения к ней практически любой современной техники с электронным приводом исполнительных механизмов. О подобных системах Technowars писал (#3/2013 г., стр. 102): австралийские горнодобывающие компании уже сегодня активно используют автоматически передвигающиеся карьерные самосвалы. Дело в том, что для круглосуточной эксплуатации традиционных самосвалов требуется до 10 человек, включая 4 водителей. Их нужно обеспечивать жильем и питанием в отдаленных районах с отсутствующей инфраструктурой. Им выплачивается заработная плата с повышающим коэффициентом, обеспечивается медицинское обслуживание, транспортировка к месту работы и т. д.

Все эти затраты можно исключить. К тому же компьютерное управление является более эффективным, экономя до 10% горючего по тем же принципам, по которым работает круиз-контроль современного автомобиля.
Такая техника может найти применение и в российской добывающей
отрасли. Для примера можно взять инновационный проект развития
«Урал Промышленный — Урал Полярный», включающий в себя
«блок геологии и горнорудных производств» по разработке семи
месторождений. Издержки на добычу минералов можно значительно сократить, если применять автономную технику с управлением
из крупного населенного пункта — к примеру, Салехарда. Следует учи-
тывать, что и сам «Дружок» стоит гораздо дешевле, чем его западные
аналоги (хотя разовые затраты на дооснащение не так велики на фоне
общей экономической выгоды).

В любом случае, все необходимые предпосылки для «беспилотной
революции» в России созданы. Дело за малым: появлением инвестора —
частного или государственного.