Конструкторы будущего

В Хабаровском крае студенты организовали уникальное конструкторское бюро, в котором разрабатываются новые модели беспилотников. Основная цель работы лаборатории ТОГУ – создание прототипов дронов, которые не только будут использоваться в зоне СВО, но и помогут решать важные гражданские задачи. Молодые учёные уверены, что их дроны найдут применение в борьбе с лесными пожарами, а также в мониторинге и охране биологических ресурсов в удалённых и труднодоступных уголках региона.

Помещение конструкторского бюро впечатляет своими размерами – свыше 250 квадратных метров. У стен расположены стеллажи с уже готовыми моделями, а в центре стоит станок, который используется для вырезания материнских плат. С одной стороны можно увидеть столы с мониторами, где программисты работают над созданием управленческих алгоритмов, а с другой – молодые конструкторы сосредоточенно собирают свои новые разработки, стремясь создать очередной шедевр. 

Главное качество 

– Студенческое конструкторское бюро (СКБ) «ПолитехПром» – это уникальная платформа, созданная для студентов Тихоокеанского государственного университета, где они могут активно участвовать в разработке инновационных решений в сфере беспилотного транспорта. Инициатива предоставляет возможность молодым талантам не только расширить свои знания, но и применить их на практике, работая с передовыми технологиями, – считает директор политехнического института ТОГУ Александр Абузов.

Беспилотные технологии стали важной частью современного мира, охватывающей широкий спектр изделий, требующих управления с помощью специальных систем связи. Студенты СКБ «ПолитехПром» понимают, что это не только воздушные аппараты, такие как дроны, но и наземные, подводные и надводные устройства.

В ближайшие годы здесь планируют освоить и разработать новые типы беспилотников. Участие в такой работе помогает студентам не только углубить свои технические знания, но и освоить навыки проектирования и реализации сложных систем. Особо подчёркивают, что СКБ – это не кружок самодеятельности, а место учёбы и, возможно, в будущем – настоящая кузница кадров для высокотехнологичной отрасли.

Молодые конструкторы развивают навыки командной работы и критического мышления, а также получают возможность взаимодействия с опытными специалистами в области технологий и инженерии.

Интересно, что в СКБ работают студенты с разными специальностями. Здесь можно встретить как инженеров, так и учащихся юридического института или института социальных и политических технологий.

– Всех нас объединяет страсть к беспилотным летательным аппаратам и роботизированным технологиям, – подчёркивает один из студентов Даниил Гарбузов.

Члены бюро условно делятся на группы, каждая из которых отвечает за свою уникальную задачу. Некоторые студенты занимаются радиотехникой и системами связи, другие фокусируются на механике, разрабатывая корпусные детали и изделия с использованием современных технологий, таких как числовое программное управление.

– Мы также имеем группу, занимающуюся программированием и сборкой летательных аппаратов. Кроме того, есть сектор автоматизации, где студенты изучают управление и автоматизацию действий, связанных с полётами беспилотников, – добавил Абузов.

Как объяснил Александр Викторович, основная цель этого бюро – проектирование моделей беспилотных летательных аппаратов, которые в будущем будут масштабированы на производствах отраслевых партнёров. И добавил, что работа в СКБ требует высокой ответственности, ведь в этом процессе важно каждое звено.

– Работа в бюро не является частью обязательной программы обучения; студенты стремятся вносить свой вклад по призванию и энтузиазму. Для того, чтобы создать собственный беспилотный летательный аппарат, зачастую необходимо изучить существующие аналоги, адаптировать и модернизировать их, прежде чем перейти к разработке оригинального продукта. В будущем планируется, что это конструкторское бюро станет важной частью инфраструктуры для дополнительного образования в сфере гражданских беспилотников, – добавил Александр Викторович. 

Ноу-хау 

Сейчас СКБ активно занимается разработкой сразу четырёх моделей беспилотных летательных аппаратов. Одним из самых интересных проектов, над которым трудится студенческое конструкторское бюро, является беспилотник «Бармалей». Он предназначен не только для мониторинга, но и для доставки и сброса различных грузов весом до 5 кг. В настоящее время он проходит этап тестирования.

– Каждый созданный в нашем бюро беспилотный летательный аппарат проходит через этап тестирования, во время которого команда детально анализирует его сильные и слабые стороны. Результаты этой работы передаются на предприятия, готовящиеся к масштабному производству, – подчеркнул директор политехнического института ТОГУ.

Кроме того, одно из значительных направлений работы бюро – создание дронов, способных выполнять важные задачи в мирное время.

– Наши беспилотники могут не только тушить лесные пожары, но также осуществлять доставку грузов, проводить опыление сельхозполей и участвовать в экологическом мониторинге. Использование таких технологий, как искусственный интеллект, позволяет автоматизировать процессы, делая их более эффективными и безопасными. Эти технологии становятся локомотивом для развития регионов, особенно в местах, где традиционные методы часто не справляются с задачами из-за недостатка ресурсов, таких как малая авиация, – добавил он.

Экспериментальный беспилотный летательный аппарат, имеющий идентификатор А2.6, разработан главным образом для мониторинга природных ресурсов и доставки грузов, а ещё может быть задействован в тушении лесных пожаров порошковыми бомбами.

Но, кроме этого, может выполнять и более сложные функции. Например, он способен работать в роли дрономатки, что позволяет доставлять различные виды дронов в указанные точки для проведения специальных операций. Такой многофункциональный подход делает аппарат А2.6 универсальным инструментом, способным эффективно справляться с задачами в разных сферах. 

Помощь фронту 

Студенты активно развивают сотрудничество с Министерством обороны. Пилотные образцы их работы отправляют на испытания, что, по словам руководителя бюро Артёма Киселя, позволяет получить важную обратную связь для доработки ударных коптеров.

Началом их производственной практики стало изучение учебных беспилотников, выпущенных одной из компаний. Эти аппараты послужили основой для освоения навыков управления дроновыми системами, и студенты смогли накопить первичный опыт работы с беспилотниками.

Теперь в распоряжении молодых конструкторов более продвинутая техника – беспилотники, имеющие характеристики, схожие с моделями «Мавик», но дополненные модулем искусственного интеллекта, который позволяет им автоматически наводиться на установленные цели.

– Важно отметить, что концепция некоторых из этих беспилотников строится на принципе «роя». В боевых условиях боец может взять аккумуляторы из укрытия и запустить дроны в небо, которые после этого самостоятельно выполняют свою задачу. Оператор на экране видит цель и направляет рой для достижения результата. Это основное боевое решение, над которым мы сейчас работаем, – рассказывает Артём, студент 4-го курса.

Искусственный интеллект в данном беспилотнике функционирует как самостоятельная программа. Он может контролировать полёт аппарата в полуавтоматическом режиме, основываясь на данных с различных датчиков, таких как акселерометры, барометры и встроенные компасы.

Эти датчики помогают беспилотнику ориентироваться в пространстве, а основная информация поступает с камеры, которая анализирует изображение и совместно с другими данными корректирует положение устройства.

Беспилотные летательные аппараты от студенческого конструкторского бюро обладают высокой гибкостью в выборе траектории. Они могут двигаться как по прямым линиям, так и по зигзагообразным маршрутам, обеспечивая наиболее эффективный подход к цели.

Таким образом, работа молодых инженеров направлена на создание эффективных и современных решений, которые могут сыграть важную роль в обеспечении безопасности и решении задач, стоящих перед военнослужащими.

Недостатки беспилотников выявляются в процессе полётных испытаний, которые включают выполнение разнообразных боевых задач, таких как доставка грузов. На основе полученных рекомендаций от военных специалисты вносят необходимые доработки и модификации, включая изменение размеров и добавление новых элементов.

– На данный момент наш беспилотник способен находиться в воздухе до 25 минут, а максимальная полезная нагрузка составляет около 350 граммов. Эти параметры достаточны для проведения тестов, и в будущем мы планируем адаптировать разработанный искусственный интеллект для более крупных дронов, что позволит увеличить массу поднимаемого груза, – отметил Артём. 

Из виртуальности в реальность 

Специалист по облёту дронов Даниил Гарбузов поделился своим опытом работы и рассказал о различиях между симуляторами и реальными дронами.

– Я испытываю собранные дроны и облётываю их перед отправкой на полигонные испытания. Есть специальное приложение, где я обучаюсь сам, летаю. А потом уже перехожу к реальному дрону. На тестовом, так сказать, виртуальном коптере немного тяжелее управление, а в реальной жизни сложнее чувствовать габариты, – сказал он.

На полёт влияет множество факторов: боковой ветер, влажность и теплые восходящие потоки от земли. Поэтому всех пилотов изначально знакомят именно с симуляторами, где можно безопасно наработать навыки.

– Чтобы обучить пилота с нуля, требуется примерно сутки на виртуальном дроне – это помогает развить первоначальные базовые умения, и ещё, желательно, где-то неделя плотной тренировки на реальном дроне.

На вопрос о том, сколько дронов ему удалось облетать, он отвечает, что точно не помнит, однако помнит свой первый полёт – самый сложный.

– Мне к дрону привязали 3,5 килограмма груза. Было тяжело в управлении, потому что из-за веса он не слушался, – сказал Даниил и добавил, что считает свою работу очень важной. 

По собственным чертежам 

Одним из ключевых направлений развития станет создание автономных станций управления беспилотниками, которые позволят одновременно управлять несколькими аппаратами.

Кроме того, студенческое конструкторское бюро нацелено на закупку дополнительного оборудования для производства печатных плат и других расходных материалов.

Инженер-программист Семён Лепехин – студент 2-го курса. Основная часть его работы связана с фрезеровкой печатных плат.

– У нас есть станок, который выполняет эту задачу, позволяя как фрезеровать дорожки на плате, так и сверлить отверстия, причём он делает это с обеих сторон материала, – начал он рассказывать о своих задачах.

– Что это будет за схема? – спрашиваю я, наблюдая за тем, как лезвие станка двигается над листом материала.

– В данном случае я решил попробовать сделать схему своего прибора. Это ЕСР-метр, или ЭПС-метр – он измеряет эквивалентное последовательное сопротивление конденсаторов. Проблема в том, что у электролитических конденсаторов со временем или из-за плохого производства это сопротивление может увеличиваться, что в частотозависимых схемах вызывает проблемы.

– Интересно, как это работает? – интересуюсь я.

– Прибор, работающий на переменном токе, позволяет измерить ёмкость и ЭПС, не выпаивая конденсатор из схемы, – объясняет Семён, продолжая внимательно следить за процессом.

– А можно ли в таких случаях использовать танталовые конденсаторы?

– Можно, но они довольно дорогие, – отвечает он с лёгким вздохом.

– Давайте посмотрим, что происходит дальше, – предлагаю я.

– В данный момент запущена программа на компьютере, которая управляет этим станком. Мы сейчас на этапе сверления отверстий. Эти отверстия металлизированные, что позволяет создать контакт. Вы можете заметить, что станок уже насверлил маркировочные отверстия по углам платы. Они необходимы для ориентировки при её перевороте для обработки второго слоя.

– И как будет выглядеть конечный результат? – спрашиваю я с интересом.

– На конечном этапе планируется процесс обрезки печатной платы по контуру, – завершает он, вглядевшись в экран, и с гордостью добавляет:

– В этом проекте мы снабдим плату новым функцио­налом!

Увлечение Семёна инженерией и внимательное отношение к деталям вдохновляют и показывают, что технологии будущего уже сегодня находятся в надёжных руках молодых специалистов. 

Не женское дело?! 

В конструкторском бюро «ПолитехПром» все студенты активно погружаются в мир технологий, в основном это, конечно, парни, но есть и девушки. Например, среди них выделяется первокурсница Арина Любая.

С внимательным взглядом, она всегда сконцентрирована на своём рабочем месте, где разложены инструменты и комплектующие для создания беспилотника. На столе дымит паяльник, ожидая, когда Арина продолжит свою работу.

– Сначала наносим флюс, набираем немного олова на кончик и припаиваем провода от видеопередатчика к плате, – объясняет Арина, сосредоточенно наклоняясь над Х-образной конструкцией, которая ждёт завершения сборки.

Она пришла в ТОГУ всего полгода назад и случайно узнала, что в университете открылось конструкторское бюро, занимающееся проектированием и созданием дронов. Хотя Арина знала, что такое дрон, она никогда не думала, что сможет делать их сама.

Её увлечение стало результатом осознания перспективности технологий беспилотников, особенно с учётом их активного применения в современных условиях.

– Сейчас я собираю дрон-камикадзе ВД-40, который активно используется в зоне СВО. Конструкция довольно проста – это рама с четырьмя движками, которые прикрепляются к ней, а также контроллер и видеокамера, – делится своими знаниями девушка, занимающая должность заместителя главы бюро.

Арина быстро научилась собирать дрон всего за два часа, а в моменты вдохновения может справиться и за час. Её навыки не ограничиваются пайкой – она также занимается моделированием элементов для 3D-печати. Этот процесс стал настолько увлекательным, что сейчас Арина осваивает «мозги» беспилотника, работая над системой управления с элементами искусственного интеллекта, над которой трудятся молодые учёные. 

Амбициозные планы 

В настоящее время специалистов по разработке и эксплуатации беспилотных летательных аппаратов (БпЛА) не обучают на должном уровне, особенно на Дальнем Востоке.

Такого направления подготовки в вузах, которое охватывало бы все три аспекта – разработку, создание и эксплуатацию БпЛА, пока нет. В связи с этим многие люди здесь учатся, используя метод проб и ошибок.

Однако в регионе есть надежда на создание эффективного образовательного и научного центра. Одним из ключевых элементов является как раз СКБ ТОГУ, который может сыграть роль ядра, где сосредоточены как современные технологии, так и интеллектуальные ресурсы.

Это даст возможность не только разрабатывать новые продукты, но и масштабировать их на предприятиях Хабаровского края и всего Дальнего Востока.

По задумке, СКБ также станет основой для будущего научно-производственного центра в рамках национального проекта по беспилотным авиационным системам.