От VR-тренажеров до «умных» подстанций. Как молодые ученые АлтГТУ решают задачи алтайского бизнеса

Чтобы обучать пилотов дронов, не обязательно разбивать коптеры. А чтобы проверить подстанцию в глухом районе, не всегда нужно посылать туда бригаду. Решения для таких задач создают в лабораториях Алтайского государственного технического университета. Как VR-симуляторы, «умные» контроллеры и системы мониторинга помогают бизнесу в крае – в нашем материале.

Все подробности - здесь

Пилот в виртуальной реальности

Каждый проект – не просто курсовая работа или диплом, а реальный заказ от компании, которая ждет готовый, работоспособный результат. Студенты АлтГТУ демонстрировали не теоретические изыскания, а инструменты для решения практических проблем промышленности.

Первым о своей разработке рассказал Никита Пивоваров, студент 3 курса направления «Приборостроение». Суть его работы – симулятор пилотирования в виртуальной реальности.

«Главная особенность и ключевое отличие нашего проекта от того, что есть на рынке, – это использование реального оборудования, – говорит Никита. – Пилот обучается не с джойстиком, клавиатурой или мышкой, а с помощью профессионального пульта управления, который используют для полетов на настоящих дронах».

Студент объяснил, что похожие решения существуют, но они созданы для персональных компьютеров. Разработка же его команды целиком заточена под VR-формат. Именно это, по его словам, обеспечивает полное погружение и приближает ощущения управления к реальным.

«За счет VR достигается эффект присутствия, пилот привыкает к реальному, «боевому» управлению, – продолжил Никита. – И это направлено на то, чтобы повышать уровень подготовки. Это не обязательно студенты – это могут быть обычные люди, которые учатся навыкам пилотирования. Наш симулятор помогает затем более уверенно выходить в реальное воздушное пространство».

Идея проекта родилась из практического наблюдения и понимания конкретной проблемы. «Когда мы ездили на профориентационные мероприятия в школы, видели, как дети управляют дронами. Очень часто они терялись в управлении и разбивали аппараты. Отсюда и появилась мысль – создать симулятор, чтобы избежать потери дорогостоящего оборудования на этапе обучения», – поделился молодой разработчик.

Посмотреть фотогалерею на сайте.
20 изображений

Полетный контроллер и драйвер для двигателей

Следующий проект касался фундаментальной, «железной» части беспилотников. Над ним работает магистрант 1 курса по приборостроению Максим Гонохов.

«В лаборатории мы разрабатываем полетные контроллеры – это «мозг» дрона (главная плата), которая управляет полетом,– объясняет Максим. – Мы создали собственную плату на основе готовых компонентов, но привнесли в нее новшества. Например, полностью самостоятельно разработали драйвер для бесколлекторных моторов, именно такие двигатели стоят в большинстве современных дронов. Без этого драйвера моторы просто не будут крутиться».

Особым отличием команды стал выбор микроконтроллера – основной управляющей микросхемы, – который ранее в таких схемах не использовался.

«Из его преимуществ – доступная цена и при этом достаточные характеристики, чтобы обеспечить вращение мотора на высоких скоростях с хорошей мощностью», – уточнил студент.

Проблема, которую решает эта разработка, лежит в плоскости импортозамещения и технологической независимости.

«Таких приборов либо нет на рынке, либо они появляются в малом количестве. В основном они зарубежные, заказывать приходится из-за границы, в первую очередь из Китая. В нашем крае подобных аналогов пока нет», – говорит молодой ученый.

Стенд для испытания винтомоторных групп

Третий проект, адресованный как будущим инженерам, так и производителям, представил магистрант 1 курса Даниил Косихин. Это оборудование предназначено для испытания авиамоторных групп – силовых установок дрона – двигателя и пропеллера.

«У каждой комбинации пропеллера и двигателя – свои индивидуальные характеристики: вырабатываемая тяга, количество оборотов, потребляемая мощность, – объясняет Даниил. – С помощью нашей разработки можно все эти параметры точно определить и подобрать оптимальную пару под конкретную задачу».

Принцип работы прост. Если для дрона требуется, например, тяга в 100 гр, на стенде проводятся испытания, и определяется, какой ток для этого необходим, какое количество оборотов должен выдавать мотор. Все данные в реальном времени анализируются компьютером.

«Дело в том, что для конкретного сочетания мотора и пропеллера лучше проводить такое тестирование, чем слепо доверять документации, – отметил разработчик. – Если данные сходятся – замечательно. Но чтобы быть уверенным и подбирать комплектующие под свои уникальные задачи, такое оборудование необходимо».

Аналоги подобных стендов, в том числе российские, на рынке есть. Преимущество студенческой разработки – в ее гибкости и кастомизации.

«Мы создавали его под задачи нашей кафедры. Сейчас это прототип, и мы можем модифицировать его под различные запросы пользователей – менять интерфейс, дополнять механическую часть или датчики», – говорит Даниил Косихин.

Такое оборудование упрощает процесс анализа и позволяет получить развернутую, максимально точную картину характеристик любого двигателя с любым винтом.

Для энергетиков, металлургов и аграриев

Самый масштабный блок проектов представил магистрант 2 курса Данила Пузик. Его команда работает над несколькими серьезными заказами одновременно, создавая системы автоматизации для разных отраслей.

«Один из проектов – это установка для удаленного измерения и контроля параметров на подстанциях, которые работают по всему Алтайскому краю и за его пределами. Заказчик – «Алтайкрайэнерго», – говорит ученый.

Следующий проект – уникальная разработка для завода «Тонар».

«Это система, которая позволяет удаленно, по видеоизображению, измерять температуру нагрева стали, необходимую для точной закалки лезвий для ледобуров и другого режущего инструмента», – объясняет Данила Пузик.

Еще одно направление – система бесконтактного доступа в помещения.

«Не нужны ключи или смарт-карты – только ваша ладонь. Система ее распознает», – добавил разработчик.

Другой крупный заказчик – компания «Люкс» из Мурманской области, работающая в сфере животноводства. Для них студенты создают систему автоматизации, способную работать в условиях повышенной агрессивности атмосферы: на свинофермах и коровниках. В этом же сотрудничестве разрабатывается «умная» панель управления освещением и блоки питания для ламп.

«Мы не просто делаем прибор, а разрабатываем комплекс, который встраивается в существующую SCADA-систему предприятия – централизованную систему диспетчерского управления, – подчеркнул Данила. – Это позволяет операторам наблюдать и контролировать оборудование централизованно».

Отвечая на вопрос об аналогах, он отметил, что для завода «Тонар» готовых решений найти не удалось, что и спровоцировало начало разработки.

Используются программные алгоритмы, в том числе элементы машинного обучения, для анализа видеопотока. Что касается систем для агрокомплекса, то, по его словам, аналоги существуют, но их крайне сложно адаптировать под каждый конкретный случай. Студенты же создают именно гибкие, настраиваемые решения.

Промышленный симулятор как способ сэкономить миллионы

Отдельно Данила Пузик отметил симулятор промышленного оборудования.

«Этот симулятор позволяет обучать людей работать на сложных станках, не выводя реальное оборудование из рабочего процесса. Таким образом, компания избегает двух типов издержек: простоя дорогого станка и возможных поломок из-за ошибок новичков. Мы можем создать цифровую копию любого уникального станка и проводить обучение на ней», – резюмировал он.

Над проектом также работает Денис Ярдаков, студент 2 курса, профилирующийся на искусственном интеллекте в приборостроении. Их команда как раз занимается созданием таких промышленных симуляторов.

«У нас был заказ на промышленный симулятор термопластавтомата – станка для литья пластиковых изделий. В качестве среды разработки использовался игровой движок, – рассказал Денис. – Наша команда была на экскурсии на производстве и досконально изучила, как работает реальный станок. Затем мы повторили его точь-в-точь в приложении. Оно реализует полноценный процесс обучения».

У проекта есть свое экономическое преимущество. Когда персонал учится на реальном станке, тот простаивает и не приносит прибыль. Дорогостоящее оборудование может быть и повреждено. Симулятор же позволяет сотрудникам получить навыки в сжатые сроки без рисков для производства.

«Есть известные авиасимуляторы. У нас – то же самое, но для промышленной техники», – провел аналогию молодой инженер.

Контроль подстанций из любой точки края

В той же команде магистрант 2 курса Алексей Пешнов. Их разработка – также для «Алтайкрайэнерго», представляет собой устройство для дистанционного мониторинга состояния контактных сетей на подстанциях.

«Контроллер будет устанавливаться по всему краю. Данные по мобильному интернету передаются на пульт диспетчера, который может видеть изменения и аварийные состояния в реальном времени и оперативно принимать решения», – объясняет функционал Алексей.

Это устройство сделано у нас с нуля. Молодые ученые разработали «железо», электронные компоненты и платы, а также все необходимые программы, включая программу для настройки с компьютера.

«Аналоги есть, но они достаточно дорогие, – отмечает разработчик. – Наше решение значительно дешевле».

Проблема заказчика такова, что сегодня для диагностики удаленных подстанций сотрудникам приходится объезжать их на машинах. Новая система позволит диспетчеру, находясь, например, в Барнауле, контролировать объекты по всему региону, экономя время и ресурсы.