Новый успех молодых создателей подводных роботов

С 1-го по 3-е марта 2013 года в Сингапуре под эгидой Oceanic Engineering Society IEEE прошли азиатские международные студенческие соревнования в классе автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА). АНПА – транспортное средство, управляемое бортовым компьютером, предназначенное для перемещения и работы под водой. Автономность аппарата достигается с помощью электрических батарей, аппаратного и программного обеспечения, самонаводящегося управления.

Конкурс стал форумом для демонстрации инженерных навыков студентов, подающих надежды в разработке техники для подводной среды. Он направлен на пробуждение интереса у студентов к созданию технологий автономных подводных роботов. Благодаря работе по подготовке подводного аппарата и участию в конкурсе, студенты получили возможность на практике познакомиться с проблемами разработки систем и связанных с ними технологий, приобрести ценные профессиональные навыки, повысить уровень информированности и заинтересованности в карьере, связанной с подводной робототехникой.

Слева направо: Н. Сергеенко, Г. Шестопалов, Д. Черкасов, А. Сахаров, А. Зеленев, И. Туфанов и А. Гаценко.

Формат соревнований допускал к участию в конкурсе команды, представляющие колледжи, университеты или политехнические институты. Команды были зарегистрированы на официальном сайте конкурса в период с 14 мая по 14 июля 2012 года и располагали достаточным временем, чтобы разработать и опробовать свои АНПА. По условиям конкурса студентам, участникам команд могла быть предоставлена небольшая финансовая и техническая поддержка. 

Требования организаторов конкурса к аппаратам и участникам были достаточно строгими. Размеры АНПА не должны превышать 0.5м x 0.5м х 0,7 м. Питание должно быть автономным, напряжение источников питания до 24 вольт постоянного тока. Использование двигателей внутреннего сгорания и компрессоров не допускалось. Автономность аппаратов должна была быть полной, так что не допускалось связи с целью внешнего управления действиями АНПА во время выполнения заданий.

Численный состав команды не превышал пяти студентов и одного руководителя. Бюджет на разработку АНПА был ограничен десятью тысячами долларов и включал в себя стоимость деталей и программного обеспечения, используемого в АНПА. Цель конкурса – поощрение студентов разрабатывать свои собственные технологии, а не покупать их, поэтому команды предоставляли в судейскую коллегию список использованных материалов с указанием их цены, при осмотре аппарата перед соревнованиями.

За день до финала конкурса команды выполняли квалификационное задание. Согласно его условиям, автономный аппарат должен был полностью погрузиться под воду и пройти 10 метров вдоль прямой линии, проложенной по дну бассейна без всплытия или касаний дна. Время, затраченное на прохождение квалификационного маршрута, определяло, в какой последовательности команды будут участвовать в финале конкурса. Самый медленный аппарат стартовал первым. Судьи проверяли АНПА на герметичность. При отрицательном результате или обнаружении утечки смазочных материалов команда дисквалифицировалась. Согласно правилам конкурса, не допускалось загрязнение воды бассейна смазкой и электролитом батарей. Первоначально для участия было заявлено девять команд, но в результате две команды были дисквалифицированы.

Команды, выполнившие квалификационное задание, вышли в финал конкурса, где аппарату каждой команды предстояло в автономном режиме выполнить серию заданий в бассейне. АНПА должны были погрузиться в точке старта, затем следуя в погруженном состоянии по кривой траектории вдоль отмеченной линии на дне бассейна, произвести в нужных точках повороты и выполнить три задания. Первая задача состояла в том, чтобы пройти через ворота, второй целью являлось касание вертикальной вешки и третье задание требовало приведение аппарата в круговую область на дне и всплытие в ней. Выполнение каждой из задач давало команде определенное количество баллов. Время, затраченное аппаратом на выполнение всего задания, учитывалось дополнительно. 

Площадка, на которой проходил конкурс, представляла собой квадрат со стороной 15 метров в бассейне глубиной от одного до трёх метров. Линия, вдоль которой должны были перемещаться АНПА, представляла собой черную линию шириной три сантиметра, нарисованную на дне бассейна. На выполнение задания каждой команде предоставлялось 15 минут. В течение этого времени команда могла выполнить несколько попыток и лучшая принималась в зачет.

Не у всех аппаратов получалось выполнить волю своих создателей. АНПА нашей команды, единственный из участвующих аппаратов, выполнил все задания. Следуя вдоль линии на дне бассейна, он прошел ворота, коснулся вертикальной вешки, затем развернулся, переместился в центр круга и всплыл, затратив на все 2 мин 40 секунд.  В течение оставшегося времени было выполнено еще две удачные попытки, во время которых более оптимально были подобраны параметры управления для разных заданий. В итоге лучшая из попыток заняла 2 мин 20 секунд и была принята в зачет. 

Итоговые результаты конкурса следующие: первое место заняла команда Дальневосточного федерального университета из России, на втором и третьем местах, соответственно, команды 1 и 2 Национального университета Сингапура. В составе нашей студенческой команды студенты: Андрей Сахаров – капитан, Дмитрий Черкасов, Глеб Шестопалов, Андрей Гаценко, Антон Зеленеев, наставники – аспиранты ИПМТ И.Е. Туфанов и Н.С. Сергеенко. Команда была подготовлена на базе НОЦ «Подводная робототехника» ИПМТ и ДВФУ под руководством члена-корреспондента РАН Александра Федоровича Щербатюка.

В подводной робототехнике, как и в других направлениях, важен поиск новых технических решений и привлечение талантливой молодежи. Решению этих задач способствует проведение национальных и международных молодежных соревнований в разных классах подводных аппаратов. Цели соревнований – обеспечение возможностей для талантливой молодежи проявить себя, а для профессионалов – оценить и «присмотреть» наиболее перспективных будущих молодых инженеров. Поэтому представители высокотехнологичного бизнеса, правительственных агентств, технических периодических изданий и научных организаций оказывают содействие в организации и проведении подобных конкурсов посредством спонсирования, предоставления необходимого оборудования, а также добровольного участия в качестве обеспечивающего технического персонала и судей. 

Организаторы конкурса призывают руководство колледжей, университетов и политехнических институтов шире включать в учебные программы участие студентов в подобных конкурсах. Практические задачи по созданию автономных систем способствуют развитию у студентов инженерного мышления, обеспечивают широкие возможности для углубленного изучения механики, электроники, программирования, а также навыков межличностного общения, работы в команде и презентации проектов.