http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=664d0b85-f315-442b-920f-e008a4eea112&print=1© 2024 Российская академия наук
Беспилотное надводное судно с энергетическим парусом-крылом и гибридной энергетической установкой может совершать автономное плавание длительностью до года
Робота разработали специалисты НТК «Морские роботизированные системы». Беспилотное надводное судно с энергетическим парусом-крылом и гибридной энергетической установкой может совершать автономное плавание длительностью до года. Свободные поверхности оснащаются высокоэффективными солнечными элементами, робот может быть носителем беспилотных воздушных средств и подводных роботов. Аппарат предусматривает эксплуатацию и проведение научных исследований в самых тяжелых условиях вплоть до кромки арктических льдов и штормовых условий (9‒11 баллов по шкале Бофорта).
Морской робот может использоваться в качестве интеграционной платформы, для промышленного мониторинга в зонах добычи углеводородов на шельфе (в том числе патрулирования нефте- и газопроводов), мониторинга окружающей среды, анализа рыбных запасов, предоставления морского интернета, океанологических и гидрографических исследований, работ в области подводной археологии.
ООО «НТК “МорРоботСистем”» является резидентом «Сколково», компания основана в 2020 году. В 2021 году проект получил поддержку в рамках программы «Приоритет-2030» и статус стратегического проекта номер один Астраханского государственного университета (АГУ) им. В. Н. Татищева. До конца 2022 года запланировано завершить создание первого опытно-промышленного образца. Тестирование в акватории должно пройти весной 2023 года.
Проект реализуется в технологической коллаборации с Южным морским хабом в области морской робототехники (АГУ, СевГУ и ЮФУ) и при поддержке инжиниринговых компаний Droneshub и «Карфидов Лаб». В 2022 году морской беспилотник демонстрировался на международной выставке «Иннопром», Восточном экономическом форуме. Объем привлеченных средств в реализацию проекта от Фонда содействия инновациям — 3 млн рублей, микрогранты «Сколково» — 1,6 млн рублей, собственные средства учредителей — 1 млн рублей, Астраханский государственный университет выделил более 10 млн рублей.
Автономный надводный робот «Морской маркер» (USV, Unmanned Surface Vehicle) уникален своими характеристиками: автономностью плавания до 365 дней за счет применения энергетического паруса-крыла; гибридной судовой энергетической установкой, обеспечивающей энерговооруженность до 2,2 кВт и подключение более 20 сенсоров и датчиков; непрерывностью сбора и передачи данных по спутниковым каналам связи; автономностью навигации и принятия решений при расхождении с другими участниками судоходства. Часть оборудования российского производства, часть — импортное. Команда проекта ставит задачу сформировать спецификации к морскому роботу с российскими комплектующими.
«МОЗГИ» ОТ DRONESHUB
Важное преимущество робота — система управления. Она представляет собой современный высокопроизводительный аппаратно-программный комплекс, позволяющий роботу двигаться автономно, собирать информацию с датчиков, интерпретировать ее и выполнять запрограммированные действия.
Из всех полученных предложений руководство НТК «Морские роботизированные системы» выбрало решения компании Droneshub, оптимальные по соотношению цены, качества и функционала. Сыграло свою роль и чисто российское происхождение всей системы. И софт, и комплекс могут дорабатываться как угодно, под задачи заказчика. А любые зарубежные решения построены на закрытом ПО, которое невозможно менять для своих целей.
Изначально управляющий комплекс создавался для собственных задач Droneshub (автономные роверы), но после того, как специалисты компании собрали первый комплекс и протестировали его в работе, они поняли, что его потенциал и возможности намного шире, чем предполагалось. Например, он способен работать практически с любой техникой: электротранспорт, многоосевые манипуляторы, сервоприводы и так далее. В сочетании с бортовым и серверным софтом — тоже разработки Droneshub — управляющий комплекс обеспечивает широчайший функционал. Так что в планах уже серийное производство, с выходом на рынки других стран.
«Посещение выставки “Армия-2022” только укрепило понимание востребованности управляющих систем, — рассказал “Стимулу” основатель и генеральный директор Droneshub Максим Томских. — Компаний, которые работают над различной спецтехникой, оказалось не так уж и мало. Но у подавляющего большинства все ограничивается максимум пультом радиоуправления. А такая техника на пульте… Это как машинки из детского магазина, только большие. Наши бортовые комплексы управления позволяют уже в полной мере реализовать автономное движение либо управление техникой, которая находится даже за тысячи километров от оператора».
При помощи управляющего комплекса морской робот может двигаться по заданному маршруту, посредством ИИ распознавать и классифицировать надводные объекты, другие суда, окружающую обстановку. Оператор получает видеопоток с бортовых камер, телеметрию, результаты замеров всевозможных параметров, снимаемых с установленных на борту датчиков и анализаторов, может управлять расположенным на палубе БПЛА или подводными инспекционными роботами — автономными необитаемыми подводными аппаратами (АНПА).
ПО МОРЮ БЕЗ ЭКИПАЖА
Первые концепции безэкипажного флота стали появляться за рубежом в крупных журналах и на больших форумах, посвященных морскому транспорту, в 2016 году. Инициаторами были британские компании, руководители которых стали говорить: «А почему бы нам не строить большие контейнеровозы и танкеры, которым не нужен экипаж?» Через некоторое время эти инициативы обрели очертания, в проекты начали вкладывать деньги.
Как рассказал «Стимулу» генеральный директор НТК «Морские роботизированные системы», проректор по цифровизации, инновациям и приоритетным проектам АГУ, кандидат технических наук Алексей Титов, в это же время в России появилась рабочая группа «Маринет» Национальной технологической инициативы, ее участники стали сопоставлять глобальное тренды с наработками, которые есть в стране.
«Потом деятельность в этой сфере разделилась на два направления, — говорит он, — безэкипажные суда и блок, связанный с требованиями к автономной навигации. В рамках рабочей группы “Маринет” мы стали публиковать первые научные статьи, на уровне межправительственной Международной морской организации (ИМО) от лица нашей страны руководители “Маринет” выдвигали определенные идеи и предлагали контур развития безэкипажного флота».
В 2019 году программа создания безэкипажного флота созрела, обрела форму в виде контракта Минпромторга и российской IT-компании Sitronics на создание проекта безэкипажной зоны (такое название закрепилось в России) и беспилотников. Минтранс дал добро, и была запущена разработка трех судов — танкера, химовоза и шаланды с оборудованием, которое позволяет в дистанционном режиме обеспечивать безэкипажное судовождение. Но поскольку в соответствии с международными конвенциями практическая реализация пока невозможна, то сейчас на этих судах система функционирует как дублирующая.
«Мы тогда стали осваивать другое направление, — поясняет Алексей Титов, — поскольку понимали, что в гонку, связанную с автоматизацией флота, точно вступить не сможем, потому что нужны очень большие объемы инвестиций. В результате моя команда стала основой нынешней компании “Морские роботизированные системы”, и мы решили, что нам целесообразно заниматься морскими безэкипажными автономными надводными роботами. Мы видели, что появился мощный глобальный тренд, а ниша предложений на этом рынке еще не сформировалась. За рубежом только появлялись первые ласточки, инициативные компании и стартапы в Китае, США и других странах».
В конце 2019 года проект получил положительную экспертизу «Сколково», ряда профильных институтов РАН, исследовательских институтов в области проблем морских технологий. Но на федеральном уровне в 2018‒2019 годах команда столкнулась со сложными и длительными процедурами согласования проекта для получения средств в логике венчурного финансирования, и разработчики стали самостоятельно искать способ привлечения инвестиций вне венчурной модели. К этому времени в России как раз сформировалась позиция в системе высшего образования, в рамках которой университеты могут выступать экономическими драйверами развития регионов. Компании «Морские роботизированные системы» удалось интегрировать проект в деятельность Астраханского госуниверситета и в 2021 году привлечь необходимый стартовый капитал через программу «Приоритет-2030».
«Мы сделали ставку на университет, — говорит Алексей Титов, — ректор нас поддержал, и в 2021 году мы подготовили материалы для закрепления в качестве стратпроекта. В итоге университет победил, и с тех пор мы начали реализовывать проект уже совместно».
Как рассказал «Стимулу» руководитель Инженерного проектного офиса АГУ Андрей Кандиль, проект напрямую влияет на развитие университета, появляются новые лаборатории, инженерные и инжиниринговые пространства, центры развития компетенций, проводятся соревнования по робототехнике, привлекаются новые стейкхолдеры. Подразумевается также возможность взаимодействия с другими университетами, когда определенные задачи реализуются общими усилиями, с максимально эффективным использованием имеющихся у сторон компетенций.
«Проект высокотехнологичный и масштабный по своей значимости не только для региона, но и для страны в целом, — говорит Андрей Кандиль. — Проблемы экологического состояния акватории Мирового океана стоят в настоящее время очень остро, потребность в информации подобного рода невероятно высока, а возможность проводить работы и исследования в столь широком диапазоне доступны в настоящее время только хорошо оборудованным научно-исследовательским судам, которых сейчас, к сожалению, исключительно мало. Возможность контролировать хотя бы три-пять параметров окружающей среды круглогодично (не исключено даже, что в режиме реального времени) само по себе может стать прецедентом в любой сфере, к примеру в экомониторинге или контроле за подводной биомассой в определенных акваториях. Сам подход к решению задач подразумевает системную трансформацию морских исследований, ведь в их решении будут использованы морские роботизированные технологии. Поэтому, учитывая отсутствие такого продукта на рынке, проект смело можно называть уникальным».
Сейчас НТК «Морские роботизированные системы» завершает создание опытно-промышленного образца, и для развития необходим следующий этап привлечения инвестиций. В рамках федерального проекта «Платформа университетского технологического предпринимательства» АГУ совместно с разработчиками подготовил заявку на университетскую стартап-студию, в результате удалось войти в число двадцати университетов-победителей, и сейчас команда готовит проект как элемент стартап-студии.
По этой линии планируется привлечь до 30 млн рублей в течение нескольких лет уже на тиражирование решения. И следующий шаг, который участники проекта планируют совершить в 2023 году через программу «Приоритет-2030», — это поставка роботов как готовых технологических решений в вузовские команды, которые тоже занимаются научными исследованиями в области освоения ресурсов Мирового океана.
ЗАЩИТИТЬ БОЕВЫЕ КОРАБЛИ
«В результате развития нашего проекта страна может получить морских роботов в любой точке Мирового океана, в том числе в северных морях, — уверен Алексей Титов, — с автономностью плавания до 365 дней, и стоимость их будет значительно ниже, даже чем эксплуатация научно-исследовательского судна в год. Мы противопоставляем морского робота и его технологические возможности классическим научно-исследовательским судам (НИСам), судам гидрометеорологической службы, судам, которые занимаются мониторингом экологических проблем, шельфовым, промышленным мониторингом. У нас сейчас большая нехватка НИСов, а ведь роботы кратно дешевле. С другой стороны, мы говорим, что комбинация работы НИСа и морского робота дает уникальную возможность обогащать данными выполняемые задачи».
Судно может выполнять все, что касается кадрирования дна, экологического мониторинга, к примеру автономный забор воды на разных уровнях, автономный забор грунта для последующей доставки образцов и проведения лабораторной экспертизы. Робот способен вести метеорологический мониторинг, осмотр подводных трубопроводов, искать подводные объекты.
«А недавно у нас появилась еще одна задача, — рассказывает руководитель НТК “Морские роботизированные системы”. — В Екатеринбурге к нам подошли коллеги из компании в области ОПК, у них есть большой интерес, связанный с сопровождением военно-морских кораблей. Сводный отряд роботов позволяет получать объективные данные по любым объектам, которые могут передвигаться и уклоняться от обнаружения судовыми радарами».
В качестве примера можно привести историю, которая произошла недавно в Севастополе, когда корабли Черноморского флота и гражданские суда подверглись нападению беспилотников. В атаке были задействованы и летательные, и морские автономные аппараты. Как известно, первым вражеские дроны-камикадзе заметил матрос.
«Сейчас судьба боевых кораблей зависит от человека, увидит он угрозу или не увидит, — говорит Алексей Титов. — А наши роботы как раз могут полностью обеспечить решение этих задач. Они на достаточно большом расстоянии замечают все объекты малого характера, как над водой, так и под водой. Они могут о них информировать и формировать так называемое мультиагентное взаимодействие между подводными и надводными объектами в акваториях и таким образом создавать зону безопасности. Если мы уберем парус-крыло и оставим только энергетический запас на необходимое количество дней, то на нашем беспилотнике можно разместить любую полезную нагрузку, необходимую для военных целей».
«Морские роботизированные системы» нацелены на глобальный рынок, в планах — работа с Китаем, есть интересы в Латинской Америке, Африке, и главная задача сейчас — создать компанию, которая будет реализовывать несколько стратегий. Первая — продажа роботов. Вторая — операторская составляющая, когда у компании появляются десятки, сотни роботов, которые сдаются в аренду. И третья стратегия: автономные морские роботы непрерывно находятся в заданных квадратах и акваториях и предоставляют данные пользователям для их работы.
«К примеру, для сектора туризма, — рассказывает Алексей Титов, — мы проработали проект, в котором наши надводные роботы становятся плавучими станциями Wi-Fi и передают данные для участников судоходства в прибрежных зонах, для тех, кто занимается яхтингом, активным отдыхом. Роботы будут заниматься ретрансляцией, передачей и хранением данных. Яхтсменам, когда они выходят в акваторию, приходится пользоваться спутниковым интернетом, а он очень дорогой. А сеть роботов, размещенных в тех точках мира, где занимаются яхтингом, даст людям возможность пользоваться интернетом непрерывно, без каких-либо ограничений. И фактически компания из морской, технологической станет телекоммуникационной».
Широкий спектр задач и в сфере подводной археологии. В Астраханском госуниверситете пока занимаются только наземными раскопками, и создатели морских роботов хотят усилить компетенции археологических команд, чтобы можно было бы проводить экспедиции с использованием такого рода роботов. Кроме того, по словам руководителя «Морских роботизированных систем», на морскую археологию откликается значительная часть инвесторов. Людей интересует поиск подводных артефактов, мест гибели судов с последующей организацией научных экспедиций. Ведь во всех морях есть огромное количество затонувших кораблей разных эпох и времен, и сейчас появляется отдельное направление, связанное с этим видом деятельности.
Впереди у участников проекта испытания опытного образца в акваториях Балтики и Каспия. В ходе проверки в реальных условиях создатели морского робота планируют подтвердить проработанные гипотезы, найти наиболее уязвимые места разработки, оптимизировать функционал и доработать конструкцию.