​Молчаливая непредсказуемость: как кошка помогает в разработке беспилотного транспорта

Статья

20 МАЯ, 09:30

Ковровская государственная технологическая академия

К концу мая правительство, научно-технологическое и бизнес-сообщество должны были по поручению президента России подготовиться к началу использования на дорогах полностью беспилотных автомобилей, но пандемия спутала планы, и разработчикам такой техники пришлось трудиться в самоизоляции

К концу мая правительство, научно-технологическое и бизнес-сообщество должны были по поручению президента России Владимира Путина подготовиться к началу использования на дорогах полностью беспилотных автомобилей. Но пандемия спутала планы, и разработчикам такой техники, среди которых российские ученые из Ковровской государственной технологической академии имени В.А. Дегтярева, пришлось трудиться в самоизоляции. Не снижать темпов работы позволили неожиданные помощники — домашние кошки и дети. Как совместными усилиями удалось ускорить разработку автопилота, узнал корреспондент портала "Будущее России. Национальные проекты", оператором которого является ТАСС.

Беспилотная "Газель"

Команда робототехников Ковровской государственной технологической академии имени В.А. Дегтярева (Владимирская область) начала разработку беспилотных транспортных средств еще в 2010 году, когда за победу в одном из конкурсов крупнейшего фестиваля "Робофест" получила в качестве испытательной платформы автомобиль "Газель Бизнес". В 2018 году проректор по научной работе и международным связям кандидат технических наук Николай Кузнецов, кандидат физико-математических наук Олег Мартынов и руководитель проекта кандидат технических наук Андрей Карпенков получили уже государственное задание Минобрнауки России на разработку систем управления беспилотного транспортного средства, а от Группы ГАЗ следующую модель — "Газель Next".

В апреле этого года ковровская команда планировала выпустить на территорию академии свою автономную беспилотную машину на платформе "Газели Next" для отработки навигационных возможностей. Но вмешался коронавирус: из-за остановки производств разработчики остались без ряда необходимых деталей, а сами были вынуждены перейти на домашний режим.

"До самоизоляции перед нами стояли задачи по отработке поведения беспилотного транспортного средства в окружающем пространстве, мы планировали сделать это на реальном автомобиле и дорогах, — сетует Андрей Карпенков. — Поскольку в самоизоляции мы этим заниматься не можем, бросили силы на создание такой трехмерной среды, где мы могли бы улучшать, отрабатывать различные наши алгоритмы и поведение систем управления беспилотником".

Работу дома решили вести сразу по нескольким направлениям. Одно из них — отработка качества и точности интеллектуальной системы ультразвуковой локации. "По сути эта система похожа на парктроник, который ставят на обычные автомобили, чтобы знать примерное расстояние до препятствия, — поясняет Николай Кузнецов. — Но наша куда более точная и чувствительная, а дальность ее действия достигает 20 метров".

Качественное отличие предложенной командой системы в том, что ее датчики могут принимать и обрабатывать сигналы друг друга. Если датчики обычного парктроника работают независимо — принимают и обрабатывают только собственный сигнал, рассказывает Кузнецов, то разработанные ковровскими учеными принимают и отраженные импульсы, которые излучают их соседи.

"За счет этого повышаются чувствительность, дальность. Это позволяет определять точность положения объекта, исключать слепые зоны. Система видит даже те объекты, которые не замечает обычный парктроник, например забор с плоскими рейками, расположенными ребром к датчикам", — отмечает Кузнецов.

Как машину домой загоняли

Панель с ультразвуковыми датчиками длиной 1,5 метра отлично уместилась дома у Николая Кузнецова. Он подключил ее проводами к специальному вычислительному устройству, а затем к компьютеру. Но чем заменить тестовые препятствия, особенно пешеходов? В лаборатории ученому приходилось самому имитировать их движение и параллельно следить за работой системы на мониторе компьютера. Неудобно, а приглашать коллег не всегда удавалось. "Кого-то пригласишь походить, а он начинает расспрашивать и отвлекать", — вспоминает Кузнецов.

Идеальным вариантом, к тому же не задающим лишних вопросов, оказалась любимая кошка — полноценная новая участница исследования, самостоятельная и непредсказуемая, как и некоторые пешеходы. В ход пошло все в квартире: шкафы, стулья, ящики стали препятствиями для распознавания. Работа пошла даже быстрее, чем в лаборатории. О своем сотрудничестве с животным Кузнецов, как и подобает ученому, говорит совершенно серьезно.

Еще один участник проекта работает дома при помощи компьютера над системой распознавания дорожных знаков и других объектов, с которыми в реальных условиях будет встречаться самоходная "Газель".

"Если представить, это выглядит как некая трехмерная виртуальная среда на мониторе компьютера, в ней есть дорога, "лежачие полицейские", трава, бордюры, пешеходы, знаки. Можно спроектировать разнообразные маршруты на любые расстояния, поставить других участников движения", — рассказывает Андрей Карпенков. Естественно, добавляет он, смоделировать реальную улицу с ее неидеальными условиями невозможно, но смена дня и ночи в модели уже есть.

Невольным помощником в работе над моделью оказался полуторагодовалый сын Карпенкова Даниил. Требующий постоянного внимания ребенок помог сформировать четкий рабочий график. И хотя нормой стали виртуальные планерки с коллегами в два-три часа ночи (пока дети спят), на "удаленке" разработчикам удалось серьезно продвинуться в исследовании.

"У нас появилась рабочая модель трехмерного пространства, в которой можно моделировать работу нескольких измерительных систем. Все это мы собрали именно сейчас, и на базе этой модели мы отрабатываем и дорабатываем наши разработки, — делится Карпенков. — Также мы запустили систему комплексирования информации с нескольких систем, то есть объединения нескольких датчиков, для получения более точного результата измерений. Запустили радар и подключили его к нашей системе распознавания препятствий".

Наука и практика

По словам ученых, работа в самоизоляции не только позволила им продвинуться в практической части, но и стала импульсом к написанию научных работ для последующих публикаций и защиты диссертаций.

"Сейчас заканчиваем ряд экспериментов, и фактически к окончанию самоизоляции будет готов материал на одну главу докторской диссертации, посвященной решению проблемы навигации робота в условиях нестабильного или временами отсутствующего сигнала со спутниковой навигационной системы", — рассказывает Карпенков.

Готовится к получению ученой степени и Кузнецов: "На данном этапе готовлю защиту как минимум одной кандидатской диссертации, после чего этот материал, надеюсь, ляжет в основу докторской работы".

Впрочем, ученые все же признаются, что пандемия не лучшее условие для разработок. "Сейчас главная проблема — поставка комплектующих, не всегда вовремя получается их получить, ведь они покупаются по всему миру", — поясняет Кузнецов.

При этом работа многих предприятий остановлена из-за пандемии, а некоторые перепрофилированы для производства медоборудования. Уже понятно, что тестирование беспилотника в реальных условиях придется перенести. Как минимум с лета на зиму переносится получение выдаваемого ФГУП "НАМИ" сертификата, который необходим для выезда "Газели" на дорогу. "Но, видно, это время дано нам для того, чтобы сделать разработку еще более надежной", — не унывает Карпенков.

Анна Устинова