MAI đang phát triển một hệ thống điều khiển mới cho RTK tự hành

21
MAI đang phát triển một hệ thống điều khiển mới cho RTK tự hành
Xe tự hành Perseverance là một ví dụ về ứng dụng của công nghệ SLAM. Ảnh của NASA


Để tạo ra các hệ thống rô bốt hứa hẹn thuộc nhiều loại khác nhau, cần phải có một loạt các công nghệ khác nhau. Hệ thống điều khiển tự động, hỗ trợ tầm nhìn kỹ thuật, v.v. có tầm quan trọng đặc biệt trong bối cảnh này. Các hệ thống và công nghệ thuộc loại này đang được phát triển bởi một số tổ chức trong nước và những người tham gia mới thường xuyên tham gia công việc đó. Vì vậy, gần đây người ta đã biết về một dự án tương tự khác đang được phát triển bởi các sinh viên của Viện Hàng không Moscow.



Sự phát triển đầy hứa hẹn


Vào cuối tháng 3, dịch vụ báo chí MAI đã thông báo về việc phát triển một dự án thú vị mới. Aleksey Koltovsky, sinh viên năm thứ 6 tại Viện hàng không vũ trụ số XNUMX của MAI, tạo ra gói phần mềm có chức năng điều khiển tự động người máy. Những phát triển của dự án này trong tương lai có thể được sử dụng để tạo ra các hệ thống robot khác nhau, bao gồm cả. điểm đến không gian.

Lý do cho sự xuất hiện của dự án là cần phải loại bỏ các vấn đề và hạn chế đặc trưng mà các hệ thống không gian phải đối mặt. Vì vậy, tín hiệu vô tuyến từ Trái đất đến Sao Hỏa mất khoảng 15 phút và cần khoảng thời gian tương tự để nhận được phản hồi. Theo đó, việc điều khiển từ xa một xe tự hành hành tinh hoặc các thiết bị khác trên thực tế trở nên bất khả thi. Ngoài ra, việc đánh giá tình hình của người điều hành gặp khó khăn do chất lượng kém của ảnh hoặc tín hiệu video được gửi.

Giải pháp cho những vấn đề này, theo ý tưởng của A. Koltovsky, phải là một gói phần mềm có chức năng điều hướng và lái xe tự động. Phần cứng và phần mềm hiện đại cho phép robot tạo ra hình ảnh ba chiều về môi trường, cũng như đưa ra quyết định và lộ trình một cách độc lập.

Như đã đưa tin, hiện tại, một sinh viên-nhà phát triển đang tạo ra một gói phần mềm với các chức năng và khả năng cần thiết. Giai đoạn tiếp theo của dự án đã được lên kế hoạch. Vào mùa xuân, tác giả và các đồng nghiệp của mình sẽ tiến hành các thử nghiệm đầu tiên. Họ sẽ sử dụng một nền tảng sáu bánh tự hành, được trang bị các bộ điều khiển dựa trên các thuật toán mới.


RTK thử nghiệm "Marker", được thiết kế để thử nghiệm các công nghệ mới. Ảnh FPI

A. Koltovsky lưu ý rằng nếu thành công, các công cụ và công nghệ phần mềm mới từ dự án của ông có thể được sử dụng để tạo các RTK khác nhau nhằm giải quyết nhiều loại nhiệm vụ. Bản thân nhà phát triển chủ yếu tập trung vào lĩnh vực vũ trụ - chính các phương tiện nghiên cứu sẽ có thể nhận ra đầy đủ tiềm năng của các công nghệ mới.

Tự chủ và đơn giản hóa


Việc xuất bản dịch vụ báo chí MAI mô tả các nguyên tắc chung của hệ thống được phát triển, khả năng và lợi thế của nó. Nói chung, chúng ta đang nói về việc sử dụng các giải pháp đã biết, nhưng với sự điều chỉnh và tinh chỉnh của chúng cho các nhiệm vụ và phạm vi thực tế cụ thể. Do đó, người ta đề xuất giảm phạm vi thiết bị được sử dụng và sử dụng với số lượng thiết bị tối thiểu.

Để đơn giản hóa thiết kế và phần mềm, đề xuất chỉ sử dụng các phương tiện quang học để nghiên cứu trực quan địa hình / tuyến đường. Việc sử dụng gia tốc kế hoặc các thiết bị khác không được cung cấp. Một bộ camera được kết nối với máy tính để thực hiện các tính toán cần thiết và ra lệnh cho các bộ truyền động.

Toàn bộ khu phức hợp sẽ hoạt động trên công nghệ "bản đồ hóa và bản đồ hóa đồng thời" (Bản đồ hóa và bản đồ hóa đồng thời - SLAM). Máy tính sẽ nhận tín hiệu video từ các camera và xử lý tín hiệu đó, vẽ bản đồ khu vực với tất cả các tính năng của nó, bao gồm cả. với chướng ngại vật. Dựa trên dữ liệu này, hệ thống tự động hóa sẽ xây dựng lộ trình và quyết định cách vượt qua từng chướng ngại vật.

Phần mềm dành cho phức hợp nâng cao được viết bằng Python. Ngoài ra, tác giả sử dụng các thư viện máy học và thị giác máy. Nhiệm vụ chính hiện tại là tối ưu hóa các thuật toán và bộ dữ liệu được sử dụng để giảm sức mạnh tính toán cần thiết, đồng thời tăng hiệu suất.

A. Koltovsky lưu ý rằng thư viện OpenCV hiện có ở dạng ban đầu, không cần tối ưu hóa, có khả năng xử lý tín hiệu video với tốc độ 0,82 khung hình mỗi giây. Tối ưu hóa các thuật toán cho phép bạn tăng hiệu suất lên tới 8-10 khung hình mỗi giây.


"Điểm đánh dấu" trên khung gầm có bánh xe. Ảnh FPI

Nhìn chung, công nghệ SLAM có triển vọng đáng kể và đã thể hiện khả năng của nó trong thực tế. Vì vậy, tàu thám hiểm Kiên trì của cơ quan NASA của Mỹ xác định các chướng ngại vật, bao gồm cả. thông qua các phương tiện quang học. Xử lý ảnh và video với việc tạo bản đồ ba chiều của khu vực giúp tăng tốc độ cho phép từ 20 m/h lên 120 m/h - sáu lần.

Cần lưu ý rằng một dự án như vậy là duy nhất đối với khoa học Nga. Các nhiệm vụ tạo hệ thống phần mềm cho các hệ thống điều khiển tự trị dựa trên SLAM và khả năng thích ứng của chúng với các nền tảng điện toán năng lượng tương đối thấp ở nước ta vẫn chưa được giải quyết. Như vậy, một đồ án của sinh viên có ít nhất lịch sử Ý nghĩa.

Trong bối cảnh của ngành công nghiệp


Trong những năm gần đây, một số lượng lớn các RTK trên mặt đất với các chức năng và khả năng khác nhau đã được tạo ra ở nước ta. Một số hệ thống này thậm chí đã đạt đến hoạt động thực tế trong các cấu trúc và phòng ban khác nhau. Đặc biệt, một số loại robot dành cho quân đội đã được biết đến rộng rãi. Đồng thời, sự phát triển của ngành và sự phát triển của các dự án mới không dừng lại. Ngoài ra, nhiều tổ chức và những người đam mê đang tạo cơ sở khoa học và công nghệ cho các dự án sau.

Một trong những nhiệm vụ chính của ngành hiện nay là tạo ra các hệ thống điều khiển tự động có khả năng lái xe trong các điều kiện khác nhau, di chuyển dọc theo một tuyến đường nhất định hoặc vượt qua các chướng ngại vật một cách độc lập. Để giải quyết những vấn đề như vậy, nhiều cái gọi là thiết bị được sử dụng. tầm nhìn kỹ thuật và máy tính trên máy bay với phần mềm đặc biệt.

Bộ cảm biến tiêu chuẩn cho RTK mặt đất tự lái bao gồm máy ảnh và nắp đậy, cũng như, trong một số trường hợp, cảm biến siêu âm hoặc radar. Tất cả các thiết bị này thu thập dữ liệu mà máy tính kết hợp thành bản đồ ba chiều của khu vực, phù hợp để định hướng. Ngoài ra, dữ liệu từ vệ tinh hoặc hỗ trợ điều hướng quán tính được thêm vào bản đồ địa hình.

Phương pháp xác định vị trí, vạch lộ trình này từ lâu đã thể hiện và khẳng định tiềm năng, khả năng của nó. Tuy nhiên, nó được phân biệt bởi độ phức tạp nhất định và chi phí cao từ quan điểm phần cứng - nó sử dụng các cảm biến khá phức tạp và đắt tiền. Ngoài ra, phần nhạc cụ của RTK đã hoàn thành, do đó, khác nhau đáng kể về kích thước và trọng lượng.


Kỹ thuật nặng RTK "Prohod-1" - trong quá trình hoạt động, một phần nhiệm vụ được giải quyết bằng tự động hóa. Ảnh VNII "Signal"

Một dự án mới từ MAI đề xuất tối ưu hóa các quy trình lập bản đồ và điều hướng tiếp theo trên mặt đất. Ý tưởng chính của nó là loại bỏ tất cả các cảm biến ngoại trừ máy quay video trong khi cải thiện phần mềm được sử dụng. Về lý thuyết, cách tiếp cận này khá có lợi về mặt kỹ thuật và kinh tế, mặc dù công nghệ mới cần được phát triển và thử nghiệm.

Dự án của một sinh viên MAI hoặc những phát triển tương tự của các tác giả khác được quan tâm trong bối cảnh phát triển thêm RTK cho các nhiệm vụ khác nhau. Tăng quyền tự chủ của rô bốt trong khi lái xe cho phép bạn giảm tải cho người điều khiển và đảm bảo tuyến đường đi qua thành công.

Ngoài ra, có thể tạo ra các hệ thống hoàn toàn tự trị để làm việc trong điều kiện khó khăn, bao gồm cả. khi điều khiển vô tuyến không thể được sử dụng. Nhà phát triển hệ thống mới chỉ ra rằng điều này sẽ hữu ích trong việc khám phá không gian. Tuy nhiên, có công việc cho các máy tự trị trên Trái đất.

Lý do lạc quan


Dự án hệ thống điều khiển của sinh viên MAI vẫn đang trong giai đoạn phát triển, nhưng các cuộc thử nghiệm đã được mong đợi bằng cách sử dụng nền tảng mặt đất thử nghiệm. Một thử nghiệm thực tế về các công nghệ mới sẽ diễn ra vào mùa xuân, và sau đó sẽ rõ mức độ thành công của dự án mới. Sau đó, sẽ có thể đánh giá nó và xác định giá trị thực cho ngành.

Liệu RTK có kinh nghiệm và hệ thống điều khiển của nó có đối phó với các cuộc kiểm tra sắp tới hay không vẫn chưa được biết. Tuy nhiên, ngay cả bây giờ dự án này cho thấy rằng bây giờ - nhờ sự tiến bộ và sự sẵn có của những phát triển cần thiết - không chỉ các tổ chức lớn, mà cả những người đam mê hoặc sinh viên cũng có thể tạo ra các công nghệ đầy hứa hẹn. Và rất có thể những dự án như vậy trong tương lai sẽ có tác động đáng kể đến sự phát triển của toàn ngành.
21 chú thích
tin tức
Bạn đọc thân mến, để nhận xét về một ấn phẩm, bạn phải đăng nhập.
  1. +5
    30 Tháng 1 2023 04: 49
    Mọi thứ đang được phát triển...

    -------------------------------------------------- -------------------------------------------------- -------------------------------------------------- -------------------------------------------------- -------------------------
    1. +2
      30 Tháng 1 2023 08: 14
      Học sinh cần được kiểm tra .. về kiến ​​thức chính trị ... nếu không, kiến ​​​​thức và kinh phí sẽ được đầu tư vào anh ta ngay bây giờ, và anh ta đang ở Upper Lars. Xung quanh chỉ có kẻ thù.
  2. +3
    30 Tháng 1 2023 05: 58
    Chúng ta cần làm việc vì tương lai. Ngay cả khi ngay bây giờ ứng dụng đang được đề cập.
    1. +4
      30 Tháng 1 2023 10: 57
      Trích dẫn: Vladimir_2U
      Cần làm việc vì tương lai

      Nó là cần thiết, ai tranh luận?
      Chỉ cần hoàn thành công việc này như bình thường. Họ sẽ mua thứ gì đó trên Ali, đưa cho người bảo lãnh xem và viết nó ra như một tài sản. Mọi người! Lợi nhuận.
  3. +7
    30 Tháng 1 2023 06: 10
    dự án tò mò Sinh viên năm 3 của Viện №6 "Hàng không vũ trụ" MAI

    Sinh viên năm thứ 3, đặc biệt là năm thứ 2, có thể phát triển những dự án đến mức bạn chỉ có thể tự hỏi. Cá nhân tôi, vào năm thứ 2 tại Khoa Vật lý, tôi đã phát triển một bản cài đặt để hình thành bóng sét trong điều kiện phòng thí nghiệm. Cha tôi đã làm một số việc cho tôi ở nhà máy. Và không có thiết bị tại bộ phận. Nhưng ở Liên Xô có một chuỗi cửa hàng "Thiết bị thẩm mỹ viện", nơi bạn có thể mua một số thiết bị. Tôi đã đến một cửa hàng như vậy, nhận hóa đơn, viết đơn, trưởng phòng ký nhưng nói rằng tôi sẽ tự đi gặp kế toán trưởng của viện.
    Tôi đã đi. Kế toán trưởng nhìn thấy con số này liền mắng một nửa học viện: “Nếu mỗi học sinh của SSS đều tiêu số tiền như vậy vào bất kỳ * (vớ vẩn) nào, thì sẽ không có ai nhận được học bổng, đồng thời mắc lỗi không đá cho tôi biết ngay rằng nếu tôi phát minh ra bóng sét trong các bức tường của viện chúng tôi, thì điều này sẽ đưa "trường cũ" của chúng tôi ngang hàng với Cambridge hoặc Oxford, sau đó kế toán trưởng sững sờ ký vào đơn và thì thầm theo đuổi: "Đừng đốt viện chính."
    Tôi không phát minh ra bóng sét. Và sau khi anh ta dàn xếp một vụ đoản mạch trong phòng thí nghiệm và làm hỏng một số thiết bị, anh ta đã bị trục xuất khỏi nó trong sự ô nhục. Sau đó, anh ấy bắt đầu phát minh ở một bộ phận khác. wasat lol
    1. EUG
      +3
      30 Tháng 1 2023 07: 59
      Vâng, Hội khoa học sinh viên - những kỷ niệm khó quên ... ngoài cách giao tiếp hoàn toàn khác với giáo viên, trong quá trình làm việc còn có rất nhiều giao tiếp với các học viên - trợ lý phòng thí nghiệm, kỹ sư, trưởng phòng thí nghiệm, tức là những người còn thực tế bên ngoài quá trình giáo dục, nhưng là người có nhiều ý tưởng thú vị và thường là bàn tay vàng...
  4. +6
    30 Tháng 1 2023 08: 21
    sinh viên năm 3 của viện
    Và anh không cố gắng học tiếp? Tôi có thái độ hoài nghi đối với những người lập dị như vậy, vì tôi đối xử với họ cũng như với những sinh viên bình thường hoàn thành toàn bộ khóa học. Bây giờ, nếu đây là chủ đề cho bằng tốt nghiệp của anh ấy - thì đây là một chuyện, và vì vậy - một chiến dịch PR.
    1. 0
      Ngày 4 tháng 2023 năm 20 17:XNUMX
      Vào những năm 90, tại NTS tại NIITP im. Keldysha đã nghe báo cáo cốm từ Viện Hàng không Moscow về các tấm pin mặt trời với bộ tập trung gương. Bản vẽ từ tạp chí Murzilka. Hơn nữa, thật thú vị, những người anh em kỹ thuật của chúng tôi đã xem xét tất cả một cách nghiêm túc và bắt đầu đặt câu hỏi - khả năng chống lại tải trọng rung động, âm học, khí hậu, nhiệt độ khắc nghiệt, hoạt động trong chân không, v.v. Hóa ra các quý ông từ Viện Hàng không Mátxcơva bằng cách nào đó đã không tính đến việc thiết kế "tuyệt vời" này sẽ được phóng lên quỹ đạo bởi một tàu sân bay rung lắc, hét to một cách khủng khiếp, rồi đưa sản phẩm ra ngoài vũ trụ.
      Một bức màn. Không có tiếng vỗ tay.
  5. +1
    30 Tháng 1 2023 09: 20
    Chắc chắn sẽ có (Kartsev)!!! Và trăng vẫn còn đó! Trên đường chân trời! Và không có chúng tôi!
  6. 0
    30 Tháng 1 2023 11: 59
    Đã là toàn bộ "1 sinh viên của viện ..." buồn Chà, tôi hiểu rồi ... và thậm chí đây là một thành tích tuyệt vời đối với chúng tôi ... tốt. Tốt. Chờ giải Nobel! Dưới thời Liên Xô, toàn bộ các viện nghiên cứu đã giải quyết những vấn đề như vậy, và thậm chí sau đó không phải lúc nào cũng thành công ....
    1. +1
      30 Tháng 1 2023 17: 30
      Dưới thời Liên Xô, toàn bộ các viện nghiên cứu đã giải quyết những vấn đề như vậy, và thậm chí sau đó không phải lúc nào cũng thành công ....

      Các viện nghiên cứu ở Liên Xô đã giải quyết nhiều vấn đề, ngay cả trong một bộ phận hoặc phòng thí nghiệm có một số nhiệm vụ, nhưng đối với toàn bộ viện để giải quyết một nhiệm vụ thì không phải vậy ... Trong mọi trường hợp, trong viện nghiên cứu hàng không của tôi, nơi Tôi đã làm việc trong mười ba năm.
      Đối với công việc của một sinh viên năm thứ ba, tôi thậm chí sẽ không thảo luận về nó ... Không nghiêm túc, anh ta không có kiến ​​​​thức cũng như kinh nghiệm từ từ “hoàn toàn”, có nghĩa là sẽ không có kết quả thực tế đáng kể. Học sinh sẽ có được một số kinh nghiệm phát triển - điều này tự nó là tốt.
  7. EUG
    0
    30 Tháng 1 2023 13: 57
    Một số câu hỏi phát sinh
    1) Bạn đã học cách đo gia tốc với sự trợ giúp của quang học, không có thiết bị đo cơ học và bức xạ (DISS), chỉ sử dụng phương tiện quang học chưa? Tôi thừa nhận điều này, nhưng tôi cần một nguồn định vị bên ngoài (thiết bị định hướng thiên văn hoặc hướng tới vệ tinh, nhưng một lần nữa - thời gian)
    2) làm thế nào có thể điều khiển chuyển động CƠ HỌC mà không cần đo các tham số hiện tại của chuyển động này, cụ thể là gia tốc?
    Là một công việc nghiên cứu, nó chắc chắn là cần thiết, trải nghiệm kỹ thuật tiêu cực không có nghĩa là vô ích, nhưng đối với tôi, nó còn lâu mới được triển khai thực tế.
    Tái bút Đây là trường hợp mà tôi muốn cảm thấy lạc hậu một cách vô vọng, và - thành công cho anh chàng và toàn đội!
    1. 0
      30 Tháng 1 2023 15: 43
      Bạn đã học cách đo gia tốc với sự trợ giúp của quang học, không có thiết bị đo cơ học và bức xạ (DISS), chỉ sử dụng phương tiện quang học chưa?
      Con quay hồi chuyển laser sẽ giúp bạn cùng với hiệu ứng Signac.
      Là một công việc nghiên cứu, nó chắc chắn là cần thiết, trải nghiệm kỹ thuật tiêu cực không có nghĩa là vô ích, nhưng đối với tôi, nó còn lâu mới được triển khai thực tế.
      Và tôi hoàn toàn đồng ý với điều này. Không chỉ trong năm thứ ba nó là cần thiết để làm điều này, nhưng khi tốt nghiệp.
      1. 0
        30 Tháng 1 2023 17: 24
        Buổi dạ hội đã muộn, mọi suy nghĩ về bản chất tình dục đều ở đó ...
  8. 0
    30 Tháng 1 2023 15: 16
    Tin tức của 25 năm qua:

    - các trạm mặt trăng có người lái đang được phát triển ở Roscosmos
    - UAC đang phát triển một loại máy bay vận tải độc đáo
    - Nga đang chuẩn bị một sứ mệnh mới, riêng tới sao Kim
    - VPK đang phát triển động cơ mạch kín cho tàu ngầm
    - Rogozin nói rằng tổ hợp công nghiệp quân sự đang phát triển các sản phẩm công nghệ cao đẳng cấp thế giới

    vân vân. Nói tóm lại, ở Nga, mọi người đang phát triển một thứ gì đó. Đôi khi những phát triển như vậy có thể được hiện thực hóa với Aliexpress :)
  9. +1
    30 Tháng 1 2023 17: 15
    Nói với anh ấy, ai đó, rằng taxi Yandex ở Moscow di chuyển mà không cần tài xế
  10. 0
    31 Tháng 1 2023 08: 27
    Nếu một sinh viên năm thứ ba quan tâm đến việc này và biết tin tức, 30-90% các viện nghiên cứu chuyên ngành và văn phòng thiết kế cần được cử đến Ukraine bởi các đặc công, chỉ dùng một lần.
    1. 0
      31 Tháng 1 2023 16: 20
      Nếu một sinh viên năm thứ ba quan tâm đến việc này và biết tin tức, 30-90% các viện nghiên cứu chuyên ngành và văn phòng thiết kế cần được cử đến Ukraine bởi các đặc công, chỉ dùng một lần.
      Cần phải cử những người làm PR ở đó, những người quảng bá một dự án được thực hiện ở cấp độ của một nhóm những người tiên phong của thập niên 60. Đó là khi có kết quả rồi mới cần nói. Trong khi đó, một số lượng lớn trong một vũng nước.
  11. 0
    9 tháng 2023 năm 20 40:XNUMX CH
    Một đặc điểm đáng kinh ngạc của tổ hợp công nghiệp quân sự Nga là mọi thứ xảy ra trong tương lai, nó đang được phát triển, thiết kế, sẽ được đưa vào sử dụng, v.v. và hầu như không có gì trong hiện tại. Nó cũng xảy ra trong quá khứ, tức là ở Liên Xô và không chỉ có tai.
  12. 0
    4 tháng 2023, 08 07:XNUMX
    Nếu khu phức hợp đang được phát triển được lên kế hoạch sử dụng để di chuyển dọc theo Đường vành đai Mátxcơva, thì có lẽ một hệ thống quang học là đủ, và trên mặt đất, một cơ chế nhỏ cần cả góc bề mặt và đặc tính vật lý của đất theo hướng di chuyển để không bị rơi và trượt, khả năng thay đổi chế độ của động cơ đẩy có thể điều chỉnh độc lập, nhưng không đủ. Ngoài ra, một thiết bị như vậy chỉ là một phần của hệ thống điều khiển chung với trạm quỹ đạo và tổ hợp chỉ huy và đo lường, tức là. nó chỉ có thể tự chủ một phần vì mục đích giảm thiểu khối lượng lệnh đi qua. Một chương trình chuyên dụng cho máy ảnh rõ ràng là không đủ ở đây.
  13. -1
    26 tháng 2023, 10 34:XNUMX
    Khoa học và công nghệ12:00, 13/2004/XNUMX
    Đua xe robot ở Mỹ
    Hôm nay tại Mỹ sẽ diễn ra cuộc thi đua xe "Grand Challenge" giữa các robot. Khoảng cách cuộc đua là 320 km từ Los Angeles đến Las Vegas, và giải thưởng là một triệu đô la.

    Để giành chiến thắng, các robot phải di chuyển với tốc độ trung bình ít nhất là 32 km/h để đi hết quãng đường trong 10 giờ. Robot sẽ phải tránh cây cối, ô tô, động vật, đường dây điện và vượt qua các chướng ngại vật dưới nước trên đường đi.


    Dự án của một sinh viên MAI thậm chí không phải hôm nay, mà là ngày hôm kia cho Robotics....
    Điều mà anh ấy đang cố gắng biến nó thành một thứ mới lạ mà sinh viên các trường đại học Mỹ đã làm trong 40 năm và thậm chí thường xuyên tổ chức các cuộc thi kéo dài hàng giờ đồng hồ trên các đường đua khó giữa hàng chục người mẫu được cải thiện qua từng năm.