Автономные системы позиционирования как часть управления. Автономные системы позиционирования для беспилотных летательных аппаратов: конфигурация и функциональная схема в 3D.
Друзья навек. Роботы и дроны готовы взять на себя всю грязную и тяжелую работу. Но чем тогда займутся люди?
Сегодня, когда мы говорим о дронах, мы представляем себе почти настоящее будущее с беспилотной дистрибуцией, однако, что касается роботов, мы вспоминаем наш опыт общения с андроидами Алексом и Дашей из столичного МФЦ. Роботы и беспилотники не часто пересекаются в истории, но они почти наверняка будут вместе формировать наше будущее. Они уже занимают самые трудоемкие и опасные рабочие места: в шахтах и подземных рудниках, на крупных заводах и полях, на поле боя и в космосе. Как развивались эти отрасли, к чему они пришли сейчас и что ждет нас в будущем — в статье Lenta.ru из проекта CyberReality.
В конце 18 века братья Монгольфье запустили наполненный дымом воздушный шар с тремя пассажирами — овцой, уткой и петухом. Воздушный шар в конце концов разбился, и судьба животных была сложена историками. Этот полет некоторые считают первым зарегистрированным опытом использования беспилотного летательного аппарата. Однако в то время никто не думал, что эти полеты можно контролировать. Другими словами, они не верили, что можно определить не только начальную точку маршрута, но и конечную.
Для создания дистанционно управляемых транспортных средств потребовалось столетие. В конце 19 века Никола Тесла представил устройство, которое сегодня считается одним из первых роботов — лодку с беспроводным управлением. Изобретение, которое он продемонстрировал на пруду Мэдисон Сквер Гарден в Нью-Йорке, произвело впечатление как на присутствующих, так и на солдат. Вскоре во всем мире заинтересовались тем, как можно использовать беспилотные летательные аппараты для уничтожения вражеских сил. То, что эта разработка привлекла внимание военных, признал и сам Тесла. Он считал, что беспилотники обладают «неоспоримой и неограниченной разрушительной силой».
Идея создания беспилотного военного самолета родилась вскоре после того, как братья Райт впервые поднялись в воздух на аэроплане. Однако первый такой автомобиль появился только в 1930-х годах. Британцы разработали беспилотник под названием «Королева пчел». Устройство, основанное на двух плоскостях, может управляться с кораблей по беспроводной связи. Британские военные использовали его для отработки техники воздушного боя. Дрон получил свое название от этой работы. Термин «трутень» («самец пчелы» на английском языке) был введен адмиралом США Уильямом Стэндли. Он принял участие в учениях с британской стороной и впоследствии попросил разработать аналогичную систему в США.
Во время Второй мировой войны также использовались небольшие дистанционно управляемые беспилотники (по сути, крылатые бомбы). Однако спустя 50 лет после падения Третьего рейха беспилотные летательные аппараты по-прежнему использовались в основном вооруженными силами. Эта технология была слишком дорогой для обычных людей и предприятий.
«Заяц! Волк!»
Некоторые считают, что роботов можно назвать рыцарями-андроидами, которых изобрел Леонардо да Винчи. Леонардо да Винчи мог поворачивать голову и двигать руками автономно. Однако в современном мире эта технология включает в себя другие механизмы. То есть механизмы, которые могут работать автономно или независимо.
Быстрое развитие робототехники произошло в годы после Второй мировой войны. В 1950-х годах первые механические операторы начали разрабатывать человеческие движения рук, которые управляли ими. Первый из них был создан компанией Unimation и испытан в компании General Motors в 1961 году. Роботизированная рука весила почти две тонны и переносила тяжелые слепки с конвейера, что было желанным дополнением к кузову автомобиля. Рабочие рисковали отравиться выхлопными газами, а во время переноса на них падали огромные детали. Затем к испытаниям присоединились Chrysler и Ford. К концу 1960-х годов эти устройства были поставлены в Европу.
На самом деле, «Ну, погоди!». ‘Первый советский андроид, внешне похожий на робота, был создан в Новочеркасске 16-летним школьником Вадимом Мацкевичем. Робот мог самостоятельно поднимать правую руку и даже был отправлен на Всемирную выставку в Париже в 1937 году. Однако произошел несчастный случай. Из-за слабого двигателя рука была поднята чуть выше уровня плеча, что, предположительно, заинтересовало немецкую делегацию. Вадима Мацкевича ждало большое будущее. Он стал одним из самых значительных советских военных инженеров второй половины 20-го века.
К середине 1980-х годов СССР стал мировым лидером в области промышленной робототехники. В стране использовалось около 40 000 автономных устройств. Однако вскоре ситуация изменилась. На Западе появились первые микропроцессоры, были разработаны языки программирования и появилась возможность производить более умные устройства. Уже в 1980-х годах роботы были задействованы в хирургии. В Ванкувере им доверили ассистировать при проведении операций на мозге.
После распада Советского Союза лидерами в области робототехники стали Япония, Германия и США. Некоторые из их разработок были действительно интересными, например, мультяшная собака Aibo, разработанная инженерами Sony в конце 1990-х годов. Собаку нужно было воспитывать, и если пользователь не справлялся с ней, Aibo спал весь день.
Затем последовали последние большие успехи 1990-х годов — и роботы, и беспилотные летательные аппараты, и марсоход, названный Sojourner. Две технологии — беспилотные самолеты и роботы, разрабатываемые одновременно, но ранее не пересекавшиеся, — впервые были объединены в одном устройстве. Марсоход может автономно устанавливать безопасный путь, отклоняться от него при необходимости, создавать карты почвы в трех измерениях, проводить спектрографические исследования пород и отправлять фотографии на Землю. В конце миссии Sojourner был потерян где-то на Красной планете. Возможно, однажды колонизаторы найдут его и вернут на Землю.
На усовершенствование технологии ушло десять лет. На Западе первые посылки, доставленные с помощью беспилотника, были доставлены компанией Amazon. Но первыми были русские: в 2014 году пиццерия «Додо» в Сыктывкаре передала несколько заказов с помощью беспилотных летательных аппаратов. После этого эксперимент не повторялся. Ее цели были больше связаны с маркетингом, чем с технологическим развитием.
Будни электроников
Инновации, на выращивание которых раньше уходили годы, теперь можно применять в течение нескольких недель. Поэтому современные исследователи проводят четкое различие между шестью основными задачами, которые должны выполнять эти два вида техники: роботы и беспилотные летательные аппараты. Однако развитие военных технологий происходит несколько иначе. Военные механизмы выполняют и другие обязанности.
Обязанности современных роботов: способность двигаться, пространственная ориентация, способность перемещать предметы, готовность общаться с другими роботами, свободное общение с человеком, способность принимать самостоятельные решения.
Дроны и беспилотные летательные аппараты: наблюдение и доставка.
В отрасли, которая является самой динамичной из всех политических секторов, эти восемь задач уже решены. О зрелости сектора свидетельствует среднегодовой темп роста мирового рынка промышленной робототехники, составляющий 12,3%. Ожидается, что в течение следующих пяти лет рынок увеличится с 42 до 75 миллиардов долларов США.
Сегодня в России работает около 6,5 тысяч промышленных роботов, и по этому показателю страна не входит в число мировых лидеров. Это означает, что на российском рынке есть серьезное пространство для разработки и внедрения таких устройств.
— Прогнозируется, что рынок промышленных роботов достигнет этого объема в 2026 году
‘Пандемия «Коронаи» внесла серьезные коррективы в планы многих крупных компаний. Компании, которые ранее не изучали финансовую целесообразность внедрения роботов в производство, уже занимаются этим вопросом. Это связано с тем, что предприятия были вынуждены сократить свои бюджеты. Это также относится к информатике. Такая ситуация может дать серьезный толчок отечественным разработкам в этой области. До сих пор почти все промышленные роботы, используемые в стране, были созданы за рубежом» Систематика. Компания, в которой он работает, разработала и внедрила сложные информационные системы и инфраструктурные решения на национальном уровне.
Тем временем в Китае, одном из мировых лидеров в области робототехники, корпорация Xiaomi производит полностью автоматизированные заводы. К 2023 году она начнет производить смартфон каждые три секунды без участия человека.
Заводы по производству роботов перечислены и в России. Черкизовская коптильня живого копчения компании Cassila использует такую модель с 2018 года. Люди очень вовлечены в процесс производства. Все, что им нужно сделать, это убрать нарезанные траки с автоматизированного склада. Остальное делают роботы: они отбирают сырье, определяют его качество, транспортируют его на производство, делают колбасы и контролируют готовую продукцию с браком или неполным весом. Затем они упаковывают его и отвозят на склад готовым к продаже.
Компания утверждает, что автоматизированные заводы имеют множество преимуществ. Например, она исключает человеческий фактор, а также гарантирует биологическую безопасность производства.
‘На российском рынке представлено все больше роботизированных решений, связанных с управлением и мониторингом различных технологических процессов. Они приносят очень четкие и легко измеряемые результаты на предприятиях», — говорят в компании «Ланит».
Беспилотные самолеты-какамикадзе, также известные как «умные бомбы» или заградительные ракеты, являются самостоятельным типом беспилотных летательных аппаратов. Классическим примером является американский клинок. Но что это за оружие?
История создания
Дроны больше не считаются экзотикой. Некоторые дроны — это не предметы роскоши, а игрушки. Я никогда не задавался вопросом, кто решил разработать такую вещь, но меня лично она заинтересовала. Оказывается, Никола Тесла работает над созданием прадедушки современного квадрокоптера. Но это был не летающий объект, а плавающий. Честно говоря, это была лодка, но не простая — она была первой в истории, которой можно было управлять дистанционно.
Затем в 1935 году появился первый беспилотный самолет. И для развлечения его называли «беспилотником». Изобретатели ассоциировали шум, производимый вертолетами, со звуком летающих пчел. Название не было переведено на русский язык, и на всех языках вертолет остался беспилотником.
Виды беспилотников
Вертолеты трудно классифицировать, но их можно разделить на следующие категории
- Коммерческая — для экспресс-доставки посылок и для сельскохозяйственного использования
- Военные — для наблюдения, разведки и бомбометания (об этом скоро будет отдельная статья)
- Гражданское население — для обеспечения местного контроля и безопасности
- Поиск и спасение — помощь в поиске жертв в пострадавших районах.
- Беспилотные самолеты — это беспилотные самолеты будущего. НАСА разрабатывает их для поиска и сбора образцов грунта с других планет.
Возможно, выделиться сможет другой человек — любитель. Ваш друг-физик может задуматься о том, как построить собственный летающий дрон. Хорошая новость для вас — существуют готовые наборы для сборки вертолетов.
Что могут дроны
Как я уже говорил ранее, удобство беспилотников ценят люди в самых разных областях. Например, такие компании, как Amazon, DHL, Zookal и Domino, взяли коммерческие беспилотники «в штат». Беспилотные курьеры доставляют книги, посылки и даже пиво и пиццу. Кроме того, в описанных выше случаях, когда устройства используются в маркетинговых целях и воспринимаются как экзотическое ноу-хау, некоторые организации решили использовать БПЛА с еще большими преимуществами.
Например, компания Matternet стремится доставлять с помощью квадрокоптеров лекарства и предметы первой необходимости в отдаленные районы, где они труднодоступны. Представьте себе, насколько полезными могут быть эти устройства.
Идея беспилотных летательных аппаратов не так уж человечна. Они также могут использоваться в качестве средства передвижения. Это правда, что они несут неприятные предметы, такие как бомбы. Конечно, если они оснащены камерами, то могут также выступать в качестве детекторов и наблюдателей.
Фермеры также нашли применение БПЛА. Сельскохозяйственные беспилотники распыляют удобрения и помогают бороться с вредителями. Кроме того, существуют квадрокоптеры, оснащенные тепловизионными камерами, и такие устройства могут помочь своевременно обнаружить больных животных в стадах.
А несколько месяцев назад появились новости о беспилотных летательных аппаратах в Украине. Сегодня это один из самых мощных сельскохозяйственных дронов, способный за час обследовать 100 гектаров полей, подсчитать количество посаженных семян, просканировать почву и проверить урожайность в течение всего сезона.
