Команда студентов ДВФУ во второй раз заняла первое место в международном конкурсе по подводной робототехнике. Об истории и составе команды, аппарате и конкурсе, перспективах развития данного направления нам рассказали научный руководитель проекта член-корреспондент РАН Александр Федорович Щербатюк, исполняющий обязанности проректора по науке и инновациям Анвир Амрулович Фаткулин, Сергей Мун – ведущий специалист отдела организации НИРС, руководитель студенческой команды в области подводной робототехники и члены команды-победителя.

Команда подводных робототехников ДВФУ. Фото NNN

Условия соревнований

Международные соревнования по телеуправляемым подводным аппаратам проводятся уже в 11 раз в США. С 2005 года для участия стали приглашать команды со всего мира. В соревнованиях участвуют команды из тех университетов, где сильно развита область морских исследований. Команда ДВФУ – опытный участник таких соревнований, ребятам в этом году во второй раз за свою историю удалось завоевать первое место в мире.

«Это наша гордость, это гордость всей России. Из нашей страны участвовали только две команды – команда Московского Государственного Технического Университета им. Баумана и наша. 26 команд со всего света, в том числе из таких ведущих университетов, как MIT, принимали участие, и мы заняли первое место! Я считаю, что это не сиюминутный результат, это результат работы, которая ведется уже несколько лет. Мы участвуем в этих состязаниях уже в 5-й раз, и всегда входили в десятку: 8,4,1 место, снова 4 и снова 1 место. По рейтингу мы самые первые в мире» – сказал А. А. Фаткулин, исполняющий обязанности проректора по науке и инновациям.

Первая часть состязаний – создание аппарата и выполнение им ряда подводных миссий. Миссии становятся известны за полгода до начала соревнований и соответствуют актуальным мировым проблемам.

Вторая часть – не техническая. Необходимо показать квалификацию студентов, насколько они компетентны в этой области, доказать, что они самостоятельно сделали аппарат, показать высокий профессиональный уровень.

Всего по итогам можно набрать 500 баллов – 300 за выполнение аппаратом поставленных задач и 200 баллов за квалификацию команды. В рамках второй части представляется технический доклад в виде статьи на 20 страниц, презентуется устно перед жюри на английском языке и демонстрируется постер, способный продемонстрировать широкой общественности аппарат и представить команду.

Само собой, все задачи на конкурсе моделируются в бассейне, но подводный аппарат достаточно реален, построен так, чтобы все приспособления и устройства на макетах смогли точно выполнить поставленные задачи.

На выполнение миссии дается 15 минут. Вся миссия делится на ряд подзадач, которых больше 10.

«Миссии соревнований всегда берутся из актуальных тем. Например, в 2011 году темой конкурса была ликвидация последствий катастрофы в Мексиканском заливе. Необходимо было выполнить задачи, которые ставились перед реальными подводными аппаратами. В этом году тема соревнований – исследование и откачка топлива с затонувших кораблей 2 Мировой войны. В то время затонуло порядка от 5 до 8 тысяч кораблей, по разным подсчетам, и сейчас во многих из них еще осталось топливо. Экологи бьют тревогу, что необходимо его откачивать, и общественность крайне обеспокоена. Соответственно, в мире ищут различные выходы из этой ситуации. Одним из способов является использование подводных аппаратов для откачки топлива при помощи различных специальных устройств так, чтобы не было протечек. Эту миссию и симулировали на конкурсе в этом году», – говорит опытный наставник команды Сергей Мун.

О составе команды

На всем протяжении 5-летней истории команды ее руководителем являлся член-корреспондент РАН РФ, директор научно-образовательного центра «Подводная робототехника ДВФУ» Щербатюк Александр Федорович. Уже два года руководит командой и всеми выездами Сергей Мун, который в ДВФУ возглавляет это направление и работает непосредственно со студентами в лаборатории. Он был капитаном первой команды университета, которая в 2008 году впервые выступала на соревнованиях в Сан-Диего.

В первые годы наставниками команды были сотрудники института проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН. За 5 лет создалась команда, ядро которой составляют наставники – ребята, которые были капитанами команды, ведущими участниками, но уже закончили свою учебу в университете и не могут выступать на соревнованиях в качестве непосредственных участников.

Подготовка осуществляется следующим образом: команда делится на 3 части – механиков, электронщиков, программистов.

В команду мы набираем разных ребят. Сначала в основном в команду входили те студенты, которые приходили учиться в институт проблем морских технологий, но с 2010 года мы изменили стратегию, решив набирать всех ребят, которые пожелают быть участниками соревнований. В 2011 году в команду отобрали больше 20 человек, но в процессе работы многие из них не выдерживали сложных условий работы и задач, стоящих перед нами. В команде остались самые стойкие представители разных профессий: компьютерные технологии, медицинская физика, дизайн, электроника и т д. Нас всех объединила одна цель, одно большое желание выиграть на этих соревнованиях, повысить свой профессиональный уровень, – объясняет Сергей Мун.

О подводном роботе

Каждый год ребята стараются, как могут модернизировать подводный аппарат, или полностью заменить его на новый, чтобы он как можно лучше выполнял задачи миссий.

В этом году устройство имеет длину 80 сантиметров и весит около 30 килограмм, но это зависит от дополнительного оборудования, которое на него навешивается для миссий. Каркас состоит из полипропилена, плавучесть – из пенопласта. Все герметичные корпуса для электроники сделаны из алюминия. Аппарат способен опускаться на глубину порядка 10 метров.

В 2010 мы сделали новый аппарат, и завоевали с ним первое место, в 2011 он был очень сильно модернизирован и внешне, и внутри. В этом году мы сделали новый аппарат, большинство деталей и узлов были новыми. Некоторые элементы, например светильники, нам пришлось взять со старого аппарата, потому что у нас не хватало времени ни купить их, ни изготовить, но большая часть систем сделана заново. Это необходимо делать, потому что, во-первых, ребята получают бесценный опыт разработки аппарата, необходимо подстраивать аппарат под выполнение специфичных миссий. Мы пытались на старый аппарат навесить приспособления для выполнения миссий этого года, но он получился монструозного вида, поэтому мы приняли решение делать аппарат заново.

В этом году конструкция изменилась полностью. Ребята считают, что в команде должен присутствовать дух эксперимента, поэтому они пробуют, придумывают нестандартные решения, которые ранее не использовались. В этом году на аппарат установили новую систему двигателей, благодаря чему аппарат стал более мощным, маневренным, быстрым, шустрым.

Андрей Сахаров, капитан команды, пилот: “Я пилотировал аппарат на тяге 25%, потому что если включить двигатель на полную мощность, аппарат становится очень быстрым, но трудно управляемым. В режиме форсажа, когда надо было быстро куда-то подплыть, мы включали 100%”.

В аппарате использованы не только покупные детали и узлы, много элементов сделано в мастерских университета. Оснащение позволяет изготавливать в стенах Федерального Университета различные сложные элементы, в том числе и винты для подводных аппаратов. Переправить робота в США для участия в соревнованиях оказалось не так-то просто. Как рассказывают ребята, после бессонных ночей, проведенных в лаборатории за программированием, сборкой, тестированием, отладкой, пришлось снова корпеть над аппаратом в гостиничном номере Сан-Диего.

Очень интересная история, ребята никогда этого не забудут. Мы здесь работали почти круглые сутки, думали, немного отдохнем перед конкурсом, съездим в Диснейленд, спокойно приготовимся к презентации. А мы приехали, и оказалось, что нам не доставили две сумки с крепежом, необходимым для сборки аппарата, и приспособлениями для миссии. У нас было 3–4 дня, чтобы воскресить аппарат. Пришлось купить американский крепеж, инструменты, мы практически устроили мастерскую в гостинице. На конкурсе царит атмосфера дружбы и поддержки, местные ребята посоветовали нам, где и что можно купить. Самые главные наши конкуренты помогли нам больше всех – то изолентой, то крепежом, которого у нас не хватало.

Новый конкурс

«В позапрошлом году, когда мы впервые выиграли чемпионат мира, мы решили принять участие в соревнованиях по автономным аппаратам. Это соревнования, где аппарат сам на основе информации от видеосистем и разных датчиков принимает решения и выполняет задание. В этом году мы впервые примем участие в этих соревнованиях, они более сложные, проводятся под эгидой Association of Unmanned Vehicle System International. В ней могут участвовать не только студенты, но и аспиранты, и молодые специалисты. ДВФУ зарекомендовал себя как один из лидеров в подготовке студентов в области подводной робототехники. У нас, конечно, есть проблемы, которые надо решать. Нас знают многие иностранные студенты, и чтобы они могли к нам приезжать, нужно создать условия: нужен бассейн, нужно судно для экспедиций. Также необходимо создавать рабочие места, чтобы талантливые ребята оставались здесь и занимались своим делом», – Щербатюк.

Команда будет впервые участвовать в соревнованиях подобного рода. Аппарат оснащен интеллектом, разработанным с участием Дальневосточного отделения Академии Наук, Института проблем морских технологий, ДВФУ и тех наставников, которые помогали студентам на соревнованиях по пилотируемым аппаратам в этом году.

Для соревнований аппарат оснащен видеокамерами и акустическими антеннами. Квалификационное задание заключается в поиске и прохождении ворот. Если аппарат не проходит ворота, он не допускается до дальнейших соревнований. Следующее задание заключается в том, что имеются шары трех цветов. Перед запуском говорится, что нужно коснуться шаров двух цветов, например, синего и красного. Затем, на дне раскладываются дощечки с разными рисунками, аппарат должен распознать два из них и бросить на них маркеры. Еще нужно распознать и пройти ворота обратной формы. Также есть задание, когда перед роботом устанавливают щит с отверстиями: большим и малым. На аппарате есть торпеды, с помощью которых он должен попасть в отверстия. Причем, щит этот двухсторонний, с одной стороны красный, с другой – синий. Торпеды также имеют два цвета, красный и синий. Нужно зайти с нужной стороны и попасть в отверстие торпедой нужного цвета. На конкурсе нужно выполнить эти и другие не менее сложные задания за 15 минут. Для последнего задания на дне устанавливается устройство, каждые несколько секунд излучающее акустический сигнал. Аппарат с помощью своих акустических антенн должен определить, где оно находится, и всплыть над ним. Все задания выполняются автоматически без участия человека. Даже для специалистов, работающих в области 30 лет, не все решения данных заданий очевидны.

Взгляд в будущее

Роботы, разработанные в ДВФУ, уже несколько лет участвуют в исследованиях бухты Золотой Рог. Когда строились мосты, нужно было обследовать дно, убирать мусор. Для этого активно использовались подводные роботы. Они находили под водой мусор, давали координаты военным водолазам, которые очищали дно, проверяли с помощью аппаратов качество очистки.

Такие разработки, как представляли студенты на конкурсе, очень перспективны. Мировое сообщество все больше заинтересовано в использовании роботов. Сейчас человечество активно изучает и использует ресурсы моря; прокладываются трубы, кабели, бурятся скважины. Количество таких коммуникаций увеличилось за последние годы в десятки раз. Работать людям под водой опасно и сложно, поэтому все более активно применяются такие плавающие подводные аппараты. Университетам нужно не только готовить знающих специалистов, но и разрабатывать технику, которая была бы на уровне мировых образцов.

На Дальнем Востоке, по мнению А.Ф.Щербатюка вполне возможно организовать производство конкурентоспособных подводных роботов с привлечением знающих молодых специалистов. Единственная проблема, по его мнению, – сильное отставание в плане менеджмента. Нужны квалифицированные менеджеры, которые бы смогли организовать производство, найти заинтересованные компании.

Если к нам добавить хороший менеджмент, мы вполне могли бы на должном уровне выполнять такие работы, – говорит А.Ф.Щербатюк.

А.А. Фаткулин: Когда мы говорим об инновационной экономике России, именно такие разработки должны получить развитие, не просто в области соревнований, единичных образцов, но и в области производства. Имея коммерческое преимущество и выступая на мировом рынке в качестве производителей такого востребованного товара, мы сможем принести прибыль университетам на развитие той научной школы, которая начала здесь формироваться.

Со следующего учебного года будет объявлен набор студентов на новую специальность «Робототехника». Обучение будет производиться в соответствии с государственными образовательными стандартами.

Без сомнения, это будет обогащено соревновательным и конструктивным опытом, который ребята имеют, опытом программирования, управления. Это очень важно, потому что у нас будут учиться не только российские студенты, но и зарубежные, общаться с чемпионами мира для них будет очень важно. У нас будет возможность создавать собственные образовательные программы по обучению студентов подводной робототехнике. – Говорит А.А. Фаткулин.

В 2010 году была утверждена программа развития университета, где присутствует 6 важнейших направлений. Одно из них – ресурсы мирового океана. В этом направлении у университета имеется 4 подприоритета, один из которых – подводная робототехника. Поэтому все разработки, участие в конкурсах и сотрудничество с РАН и институтом проблем морских технологий соответствует программе развития, интересам государства.

Команда подводных робототехников ДВФУ