MAI está desarrollando un nuevo sistema de control para RTK autónomo

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MAI está desarrollando un nuevo sistema de control para RTK autónomo
El rover Perseverance es un ejemplo de la aplicación de la tecnología SLAM. Foto de la NASA


Para crear sistemas robóticos prometedores de varios tipos, se requiere una amplia gama de tecnologías. Los sistemas de control autónomo, las ayudas técnicas de visión, etc. son de particular importancia en este contexto. Varias organizaciones nacionales están desarrollando sistemas y tecnologías de este tipo, y nuevos participantes se unen regularmente a ese trabajo. Entonces, recientemente se supo sobre otro proyecto similar desarrollado por estudiantes del Instituto de Aviación de Moscú.



Desarrollo de la perspectiva


A fines de diciembre, el servicio de prensa de MAI anunció el desarrollo de un nuevo proyecto interesante. Aleksey Koltovsky, estudiante de 3er año del Instituto Aeroespacial No. 6 del MAI, crea un paquete de software con función de control autónomo robot. Los desarrollos de este proyecto en el futuro se pueden utilizar para crear varios sistemas robóticos, incl. destino espacial.

El motivo del surgimiento del proyecto es la necesidad de deshacerse de los problemas y limitaciones característicos que enfrentan los sistemas espaciales. Entonces, la señal de radio de la Tierra a Marte tarda unos 15 minutos, y se necesita la misma cantidad de tiempo para recibir una respuesta. En consecuencia, el control remoto de un vehículo planetario u otro equipo se vuelve prácticamente imposible. Además, la evaluación de la situación por parte del operador es difícil debido a la mala calidad de las fotos o la señal de video enviadas.

La solución a estos problemas, tal como la concibió A. Koltovsky, debería ser un paquete de software con la función de navegación y conducción autónomas. El hardware y el software modernos permiten que el robot cree una representación tridimensional del entorno, así como que tome decisiones y haga una ruta de forma independiente.

Como se informó, en la actualidad, un estudiante-desarrollador está creando un paquete de software con las funciones y capacidades necesarias. La siguiente fase del proyecto ya se está planificando. En primavera, el autor y sus colegas realizarán las primeras pruebas. Utilizarán una plataforma autopropulsada de seis ruedas, que estará equipada con controles basados ​​en nuevos algoritmos.


"Marcador" RTK experimental, diseñado para probar nuevas tecnologías. Foto FPI

A. Koltovsky señala que, si tiene éxito, las nuevas herramientas y tecnologías de software de su proyecto se pueden usar para crear varios RTK para resolver una amplia gama de tareas. El propio desarrollador se centra principalmente en el sector espacial: son los vehículos de investigación los que podrán aprovechar al máximo el potencial de las nuevas tecnologías.

Autonomía y Simplificación


La publicación del servicio de prensa MAI describe los principios generales del sistema desarrollado, sus capacidades y ventajas. En general, estamos hablando del uso de soluciones ya conocidas, pero con su adaptación y perfeccionamiento para tareas prácticas y alcances específicos. Así, se propone reducir la gama de dispositivos utilizados y arreglárselas con un número mínimo de ellos.

Para simplificar el diseño y el software, se propone utilizar únicamente medios ópticos para el estudio visual del terreno/ruta. No está previsto el uso de acelerómetros u otros dispositivos. Un conjunto de cámaras está conectado a una computadora que realiza los cálculos necesarios y emite comandos a los actuadores.

El complejo en su conjunto debería trabajar en la tecnología de "localización y mapeo simultáneos" (Simultaneous Localization And Mapping - SLAM). La computadora recibirá la señal de video de las cámaras y, procesándola, dibujará un mapa del área con todas sus características, incl. con obstaculos En base a estos datos, la automatización construirá una ruta y decidirá cómo superar cada obstáculo.

El software para el complejo avanzado está escrito en Python. Además, el autor utiliza bibliotecas de aprendizaje automático y visión artificial. La tarea principal en este momento es optimizar los algoritmos y los conjuntos de datos utilizados para reducir la potencia informática requerida y, al mismo tiempo, aumentar el rendimiento.

A. Koltovsky señala que la biblioteca OpenCV existente en su forma original, sin optimización, es capaz de procesar una señal de video a una velocidad de 0,82 cuadros por segundo. La optimización de algoritmos le permite aumentar el rendimiento hasta 8-10 fotogramas por segundo.


"Marcador" en un chasis con ruedas. Foto FPI

En general, la tecnología SLAM tiene importantes perspectivas y ya ha demostrado sus capacidades en la práctica. Entonces, el rover Perseverance de la agencia estadounidense NASA determina obstáculos, incl. a través de medios ópticos. El procesamiento de fotos y videos con la creación de mapas tridimensionales del área permitió aumentar la velocidad permitida de 20 m/h a 120 m/h, seis veces.

Se observa que tal proyecto es único para la ciencia rusa. Las tareas de creación de sistemas software para sistemas de control autónomo basados ​​en SLAM y su adaptación a plataformas informáticas de relativamente bajo consumo en nuestro país aún no han sido resueltas. Por lo tanto, un proyecto de estudiante tiene al menos histórico valor de

En el contexto de la industria.


En los últimos años, se han creado en nuestro país una gran cantidad de diversos RTK terrestres con diferentes funciones y capacidades. Algunos de estos sistemas incluso han alcanzado la operación práctica en varias estructuras y departamentos. En particular, se han dado a conocer ampliamente robots de varios tipos para el ejército. Al mismo tiempo, el desarrollo de la industria y el desarrollo de nuevos proyectos no se detienen. Además, varias organizaciones y entusiastas están creando una base científica y tecnológica para los siguientes proyectos.

Una de las principales tareas de la industria en este momento es la creación de sistemas de control autónomos capaces de conducir en diferentes condiciones, moverse a lo largo de una ruta determinada o superar obstáculos de forma independiente. Para resolver tales problemas, se utilizan varios de los llamados dispositivos. visión técnica y ordenadores de a bordo con software especial.

El conjunto estándar de sensores para RTK terrestre autónomo incluye cámaras y lidars, así como, en algunos casos, sensores ultrasónicos o de radar. Todos estos dispositivos recopilan datos que la computadora combina en un mapa tridimensional del área adecuada para la orientación. Además, se agregan al mapa del terreno datos de satélites o ayudas a la navegación inercial.

Este método para determinar la ubicación y elaborar la ruta ha demostrado y confirmado durante mucho tiempo su potencial y capacidades. Sin embargo, se distingue por una cierta complejidad y un alto costo desde el punto de vista del hardware: utiliza sensores bastante complejos y costosos. Además, la parte instrumental del RTK terminado, como resultado, difiere en dimensiones y peso considerables.


Ingeniería pesada RTK "Prohod-1": durante la operación, parte de las tareas se resuelve mediante automatización. Foto VNII "Señal"

Un nuevo proyecto del MAI propone optimizar los procesos de mapeo y posterior navegación en tierra. Su idea principal es abandonar todos los sensores a excepción de las cámaras de video mientras se mejora el software utilizado. En teoría, este enfoque es bastante beneficioso desde el punto de vista técnico y económico, aunque es necesario desarrollar y probar la nueva tecnología.

El proyecto de un estudiante de MAI o desarrollos similares de otros autores son de interés en el contexto del desarrollo posterior de RTK para diversas tareas. Aumentar la autonomía del robot durante la conducción le permite reducir la carga del operador y garantizar el paso exitoso de la ruta.

Además, es posible crear sistemas completamente autónomos para trabajar en condiciones difíciles, incl. cuando no se puede utilizar el control por radio. El desarrollador del nuevo sistema indica que este será útil en la exploración espacial. Sin embargo, hay trabajo para máquinas autónomas en la Tierra.

Motivo del optimismo.


El proyecto del sistema de control del estudiante MAI aún está en etapa de desarrollo, pero ya se esperan pruebas utilizando una plataforma terrestre experimental. En la primavera se llevará a cabo una prueba práctica de nuevas tecnologías y luego quedará claro qué tan exitoso es el nuevo proyecto. Entonces será posible evaluarlo y determinar el valor real para la industria.

Se desconoce si el RTK experimentado y su sistema de control harán frente a las próximas comprobaciones. Sin embargo, incluso ahora, este proyecto muestra que ahora, gracias al progreso y la disponibilidad de los desarrollos necesarios, no solo las grandes organizaciones, sino también los entusiastas o los estudiantes pueden crear tecnologías prometedoras. Y es muy posible que tales proyectos en el futuro tengan un impacto significativo en el desarrollo de la industria en su conjunto.
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21 comentario
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  1. +5
    30 января 2023 04: 49
    Todo está en desarrollo...

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    1. +2
      30 января 2023 08: 14
      El estudiante debe someterse a una prueba ... de alfabetización política ... de lo contrario, se invertirán en él conocimientos y fondos ahora, y está en Upper Lars. Solo hay enemigos alrededor.
  2. +3
    30 января 2023 05: 58
    Tenemos que trabajar para el futuro. Incluso si ahora mismo la aplicación está en duda.
    1. +4
      30 января 2023 10: 57
      Cita: Vladimir_2U
      Necesidad de trabajar para el futuro

      Es necesario, ¿quién argumenta?
      Termina este trabajo como de costumbre. Comprarán algo en Ali, le mostrarán al garante y lo anotarán como un activo. ¡Todos! Lucro.
  3. +7
    30 января 2023 06: 10
    curioso proyecto. Estudiante de 3er año del Instituto N° 6 “Aeroespacial” MAI

    Los alumnos de 3º año, y sobre todo de 2º, pueden desarrollar proyectos de este tipo que solo te dejarán asombrado. Personalmente, en mi segundo año en el Departamento de Física, desarrollé una instalación para la formación de rayos en bola en el laboratorio. Mi padre hizo algo por mí en la fábrica. Y no había equipo en el departamento. Pero en la URSS había una cadena de tiendas "Dispositivos de salón", donde podías comprar algunos dispositivos. Fui a una de esas tiendas, recibí una factura, escribí una solicitud, el jefe del departamento la firmó, pero dije que yo mismo iría al contador jefe del instituto.
    Fui. El contador jefe, al ver la cifra, le gritó a la mitad del instituto: "Si todos los estudiantes de la SSS gastan tanto dinero en cualquier * (tonterías), entonces nadie recibirá becas. Al mismo tiempo, cometió un error al no patear me dijo de inmediato que si invento un rayo en bola dentro de las paredes de nuestro instituto, entonces esto pondrá a nuestra "alma mater" al mismo nivel que Cambridge u Oxford, después de lo cual el atónito contador jefe firmó la solicitud y susurró en la persecución: "No quemes el instituto principal".
    Yo no inventé el rayo esférico. Y después de que arregló un cortocircuito en el laboratorio y arruinó varios dispositivos, fue expulsado de él en desgracia. Luego se fue a dedicarse a la invención en otro departamento. wassat lol
    1. EUG
      +3
      30 января 2023 07: 59
      Sí, la Sociedad Científica Estudiantil: recuerdos inolvidables ... además de una comunicación completamente diferente con los maestros, en el proceso de trabajo hay mucha comunicación con los profesionales: asistentes de laboratorio, ingenieros, jefes de laboratorio, es decir, personas que permanecen prácticamente fuera del proceso educativo, pero que tienen muchas ideas interesantes y, por regla general, manos de oro...
  4. +6
    30 января 2023 08: 21
    estudiante de 3er año del instituto
    ¿Y no trató de estudiar más? Tengo una actitud escéptica hacia esos geeks, porque trato tanto con ellos como con estudiantes normales que completan todo el curso de estudio. Ahora, si este fue el tema de su diploma, esto es una cosa, y por lo tanto, una campaña de relaciones públicas.
    1. 0
      4 archivo 2023 20: 17
      En los años 90, en el NTS del NIITP. Keldysha escuchó el informe de pepitas del Instituto de Aviación de Moscú sobre paneles solares con concentradores de espejo. Dibujos de la revista Murzilka. Y, curiosamente, nuestra fraternidad de ingenieros se lo tomó todo en serio y comenzó a hacer preguntas: resistencia a las cargas vibratorias, a la acústica, al clima, a las temperaturas extremas, al trabajo en el vacío, etc. Resultó que los caballeros del Instituto de Aviación de Moscú de alguna manera no tomaron en cuenta que este diseño "brillante" sería puesto en órbita por un portaaviones que vibra, grita infernalmente y luego entrega el producto al espacio exterior.
      Una cortina. No hubo aplausos.
  5. +1
    30 января 2023 09: 20
    ¡¡¡Definitivamente habrá (Kartsev)!!! ¡Y la luna sigue ahí! ¡Sobre el horizonte! ¡Y sin nosotros!
  6. 0
    30 января 2023 11: 59
    Ya todo un "estudiante 1 del instituto..." triste bueno, ya veo... e incluso esto es un gran logro para nosotros... bueno. bien. ¡Esperando el premio Nobel! Bajo la URSS, institutos de investigación completos resolvieron tales problemas, e incluso entonces no siempre con éxito ...
    1. +1
      30 января 2023 17: 30
      Bajo la URSS, institutos de investigación completos resolvieron tales problemas, e incluso entonces no siempre con éxito ...

      Los institutos de investigación en la URSS resolvieron muchos problemas, incluso en un departamento o laboratorio había varias tareas, pero para que un instituto completo se ocupara de una tarea, este no fue el caso ... En cualquier caso, en mi instituto de investigación de aviación, donde Trabajé durante trece años.
      En cuanto al trabajo de un estudiante de tercer año, ni siquiera lo discutiré ... No en serio, no tiene conocimiento ni experiencia de la palabra "absolutamente", lo que significa que no habrá un resultado prácticamente significativo. El estudiante obtendrá alguna experiencia de desarrollo, lo que en sí mismo es bueno.
  7. EUG
    0
    30 января 2023 13: 57
    Surgen una serie de preguntas
    1) ¿Ya aprendiste a medir aceleraciones con la ayuda de la óptica, sin dispositivos mecánicos y radiométricos (DISS), usando solo medios ópticos? Lo admito, pero necesito una fuente externa de posicionamiento (astroorientador o dirección al satélite, pero nuevamente, tiempo)
    2) ¿cómo se puede controlar el movimiento MECÁNICO sin medir los parámetros actuales de este movimiento, es decir, las aceleraciones?
    Como trabajo de investigación, ciertamente es necesario, la experiencia de ingeniería negativa no es inútil, pero, en cuanto a mí, está lejos de la implementación práctica.
    PD Este es el caso en el que me gustaría sentirme irremediablemente atrasado y, ¡éxito para el chico y todo el equipo!
    1. 0
      30 января 2023 15: 43
      ¿Ya aprendiste a medir aceleraciones con la ayuda de la óptica, sin dispositivos mecánicos y radiométricos (DISS), usando solo medios ópticos?
      El giroscopio láser te ayudará junto con el efecto Signac.
      Como trabajo de investigación, ciertamente es necesario, la experiencia de ingeniería negativa no es inútil, pero, en cuanto a mí, está lejos de la implementación práctica.
      Y estoy absolutamente de acuerdo con esto. Solo que no en el tercer año es necesario hacer esto, sino en la graduación.
      1. 0
        30 января 2023 17: 24
        Es tarde en el baile de graduación, todos los pensamientos de naturaleza sexual están ahí...
  8. 0
    30 января 2023 15: 16
    Novedades de los últimos 25 años:

    - se están desarrollando estaciones lunares tripuladas en Roscosmos
    - UAC está desarrollando un avión de transporte único
    - Rusia está preparando una nueva misión propia a Venus
    - VPK está desarrollando motores de circuito cerrado para submarinos
    - Rogozin dijo que el complejo militar-industrial está desarrollando productos de alta tecnología de clase mundial

    etc. En resumen, en Rusia todos están desarrollando algo. A veces, tales desarrollos se pueden materializar con Aliexpress :)
  9. +1
    30 января 2023 17: 15
    Dígale, alguien, que los taxis Yandex en Moscú se mueven sin conductor
  10. 0
    31 января 2023 08: 27
    Si un estudiante de tercer año se encargara de esto y saliera en las noticias, el 30-90% de los institutos de investigación especializados y las oficinas de diseño deben ser enviados a Ucrania por zapadores, desechables.
    1. 0
      31 января 2023 16: 20
      Si un estudiante de tercer año se encargara de esto y saliera en las noticias, el 30-90% de los institutos de investigación especializados y las oficinas de diseño deben ser enviados a Ucrania por zapadores, desechables.
      Hay que mandar allí gente de relaciones públicas que impulse un proyecto hecho a la altura de un círculo de pioneros de los años 60. Ahí es cuando el resultado es, entonces es necesario hablar. Mientras tanto, un bulto en un charco.
  11. 0
    9 marzo 2023 20: 40
    Una característica sorprendente del complejo militar-industrial ruso es que todo sucede en el futuro: se está desarrollando, diseñando, se pondrá en servicio, etc. y casi nada en el presente. También sucede en el pasado, es decir, en la URSS y no solo en los oídos.
  12. 0
    Abril 4 2023 08: 07
    Si se planea utilizar el complejo que se está desarrollando para el movimiento a lo largo de la carretera de circunvalación de Moscú, entonces tal vez una óptica sea suficiente, y en el suelo, un pequeño mecanismo necesita tanto el ángulo de la superficie como las características físicas del suelo en la dirección del movimiento. para no caerse y resbalar, la posibilidad de cambiar el modo de propulsión ajustable independiente, pero no lo suficiente, si. Además, dicho aparato es solo una parte del sistema de control común con la estación orbital y el complejo de comando y medición, es decir, solo puede ser parcialmente autónomo en aras de minimizar el volumen de comandos que pasan. Un programa especializado para la cámara claramente no es suficiente aquí.
  13. -1
    Abril 26 2023 10: 34
    Ciencia y tecnología12:00, 13 de marzo de 2004
    Carreras de robots en los Estados Unidos
    Hoy en los Estados Unidos se llevará a cabo la competencia de carreras "Grand Challenge" entre robots. La distancia de la carrera es de 320 km de Los Ángeles a Las Vegas, y el premio es de un millón de dólares.

    Para ganar, los robots deben moverse a una velocidad promedio de al menos 32 km/h para cubrir la distancia en 10 horas. Los robots deberán evitar árboles, automóviles, animales, líneas eléctricas y superar obstáculos de agua en el camino.


    El proyecto de un estudiante del MAI no es ni siquiera hoy, sino anteayer para Robótica....
    Lo que está tratando de hacer pasar por una novedad, los estudiantes de las universidades estadounidenses lo han estado haciendo durante 40 años, e incluso organizan regularmente competencias de horas en pistas difíciles entre decenas de modelos mejorados año tras año.

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