От подводного робота до Гугломобиля

Как студенты-робототехники ДВФУ становятся инженерами в крупнейших компаниях мира

23 октября 2017
Команда ДВФУ на чемпионате по робототехнике в США
Дальневосточный федеральный университет — один из трёх вузов в России, где студенты и преподаватели занимаются разработкой и конструированием автономных подводных роботов. Ещё два — это МГУ имени адмирала Г. И. Невельского (тоже в Приморье) и МГТУ имени Н.Э. Баумана. Но именно ДВФУ в этой области обладает международным авторитетом, потому что студенты вуза ежегодно подтверждают мировое лидерство успешными выступлениями на престижных соревнованиях. DV выяснил, где и как учат на «подводных робототехников» в Приморском крае и в каких крупных компаниях работают выпускники федерального университета

Союз двух институтов

В ДВФУ робототехнику изучают в Инженерной школе. Началось всё в 2007 году, когда в вузе появилась команда энтузиастов, занимающихся разработкой подводных аппаратов. Сейчас в ДВФУ есть несколько направлений связанных с робототехникой: профиль «Мехатроника и робототехника», лаборатория «Необитаемых подводных аппаратов и их систем» и научно-образовательный центр ДВФУ-ИПМТ «Подводная робототехника».

«Мехатроника — это область науки и техники, основанная на системном объединении узлов точной механики, датчиков состояния внешней среды и самого объекта, источников энергии, исполнительных механизмов, усилителей, вычислительных устройств (ЭВМ и микропроцессоры)», — гласит страница сайта ДВФУ (раздел «Инженерная школа»). Здесь же есть описание понятия «робототехника»: область науки и техники, ориентированную на создание роботов и робототехнических систем, построенных на базе мехатронных модулей.

Знакомьтесь: «МАРК»

Робототехники из ДВФУ и ИПМТ в рамках НОЦ «Подводная робототехника», в частности, разработали морской автономный комплекс «МАРК», включающий автономные необитаемые подводный и водный аппараты. При весе всего в 50 кг этот аппарат может двигаться со скоростью 2 метра в секунду и погружаться на глубину до 200 метров. По своим возможностям этот комплекс не уступает известным мировым аналогам.


Нужен он в первую очередь для научных исследований. Под водой робот может найти затонувшие объекты, измерить параметры воды и пр. Также используют комплекс в образовательных целях: для обучения студентов и аспирантов, а также для отработки новых инженерных решений и для внедрения в промышленные подводные работы.

На этом профиле студенты изучают множество дисциплин, среди которых: электронные устройства мехатронных и робототехнических систем, теория автоматического управления, микропроцессорная техника, компьютерное управление, роботы и их системы управления и другие.

При этом учащиеся на всех направлениях занимаются как научными исследованиями, так и проектированием/конструированием аппаратов. А вот акцент на подводную робототехнику делают в лаборатории «Необитаемых подводных аппаратов и их систем» и научно-образовательном центре ДВФУ-ИПМТ «Подводная робототехника».

— Дальний Восток традиционно связан с мировым океаном. Его будущее неразрывно переплетено с освоением подводных просторов. Это транспорт, рыболовство, природные ископаемые, нефте- и газодобыча, природоохранная деятельность, — рассказал DV инженер лаборатории необитаемых подводных аппаратов и их систем Инженерной школы ДВФУ Кирилл Краевский. — Подводная робототехника может упростить этот процесс, или, по крайней мере, сделать его интересным. Поэтому в Приморском крае ему уделяют такое большое внимание.

По словам научного сотрудника лаборатории необитаемых подводных аппаратов и их систем Инженерной школы ДВФУ Александра Павина, успехов в изучении подводной робототехники в крае удалось достичь потому, что это направление реализовано в рамках совместного Научно-образовательного центра (НОЦ) ДВФУ и Института проблем морских технологий (ИПМТ ДВО РАН). Сам Павин в ДВФУ работает по совместительству и также является заместителем директора по научно-образовательной деятельности ИПМТ ДВО РАН. К работе в Лаборатории и НОЦ ДВФУ-ИПМТ для разработки необитаемых подводных аппаратов (НПА) привлекают талантливых студентов и высококвалифицированных специалистов Института проблем морских технологий. При этом члены команды участвуют в разработке всего комплекса — от механики и электронных компонентов до программного обеспечения. Трудятся они над созданием полностью автономных аппаратов, которые во время работы под водой не связаны с человеком, а действуют в автоматическом режиме.


Соревнования

Совместная команда ДВФУ-ИПМТ по подводной робототехнике уже несколько лет подряд участвует в международных соревнованиях и занимает на них призовые места, успешно конкурируя со студентами из США, Китая, Сингапура и других стран. Так в 2016 году на азиатском чемпионате Singapore AUV Challenge (SAUVC), будучи единственными представителями от России на международных соревнованиях, робототехники ДВФУ заняли второе место. Наши студенты соперничали с командами технических вузов Китая, Индии, Сингапура, Малайзии, Таиланда, Бангладеш и Египта, но уступили победу только Северо-Западному политехническому университету КНР.

— Одно из последних наших достижений — первое место на соревнованиях в SAUVC, также именуемых «чемпионатом Азии», которые прошли в Сингапуре. В этом году мы разделили первое место с командой из Пакистана, но всё равно это отличный результат, — сообщил Александр Павин. — В этом же году наша команда заняла второе место на соревнованиях RoboSub в Сан-Диего, их называют «чемпионатом мира». Сегодня это самый высокий показатель участников из России в данной области.

Именно благодаря такому успеху в Приморском крае не гаснет интерес к этому направлению: ежегодно через команду проходит больше десятка студентов и аспирантов ДВФУ. В основном это учащиеся Инженерной школы и Школы естественных наук.

— Я присоединился к команде на третьем курсе, когда искал тему для курсовой. Мне понравилось заниматься подводной робототехникой. Это очень перспективное направление, но для тех, кто действительно этим увлекается и живёт, — рассказывает капитан команды ДВФУ-ИМПТ по подводной робототехнике, аспирант Инженерной школы ДВФУ Максим Спорышев. — Сам процесс разработки, поиска алгоритма, решения задач увлекает. Идея может прийти к тебе, пока ты лежишь на диване и прикидываешь в уме варианты, но после тебе ещё нужно внедрить разработку, протестировать опытный образец и запустить его в море. И, конечно же, возможность поучаствовать в таких престижных международных соревнованиях — это отдельное удовольствие. На них удаётся познакомиться с ребятами из самых разных стран, получить опыт, увидеть множество новых и интересных разработок.

Ещё будучи студентом Максим Спорышев создал патч (англ. patch, заплатка, — автоматизированное отдельно поставляемое программное средство, используемое для устранения проблем в программном обеспечении или изменения его функционала), который приняли в работу разработчики 3D-симулятора для роботов из компании Gazebo.


Практическое применение

Из бывших и нынешних членов команды по подводной робототехнике получаются механики, электронщики и программисты. Научно-образовательный центр ДВФУ-ИПМТ даёт хорошую теоретическую и, что ещё важнее, практическую базу своим ученикам. Получив такой опыт, они могут работать в крупных компаниях над разработкой самых разных аппаратов, систем, приложений и программных обеспечений.

— Большинство выпускников, прошедших через команду, так или иначе связывают свою дальнейшую судьбу с робототехникой и информационными технологиями, — отмечает Александр Павин. — Многие становятся наставниками команды и обучают молодое поколение студентов. Также существенная часть выпускников ДВФУ приходят в Институт проблем морских технологий ДВО РАН.

Морской автономный комплекс «МАРК» в действии

Видео ИПМТ ДВО РАН

Как подчеркнул Александр Павин, есть среди выпускников и те, кто работает в таких известных компаниях, как Яндекс, Dr. Web и Google. Например, один из бывших капитанов команды (он сейчас работает в Google) также непосредственно связан с автономной, только уже наземной робототехникой. Он занимается разработкой программного обеспечения для гугломобиля (беспилотный автомобиль, совместный проект компании Google и производителя технологии для беспилотных автомобилей Waymo).

О практическом применении своих разработок ребята, занимающиеся робототехникой, думают всегда, ещё даже на этапе идеи. Но говорят, что при всей популярности этого направления, например, в Приморье, во всём мире всё же больше внимания уделяют тем же автономным автомобилям, чем подводным роботам.

— Я сейчас учусь в аспирантуре, параллельно работаю над групповым взаимодействием автономных роботов, — делится Максим Спорышев. — Это поможет эффективнее справляться с обзорно-поисковыми работами в океане и охраной акваторий. Но в этой задаче много сложностей, начиная от того, что под водой сложно передавать информацию (Wi-Fi не работает), заканчивая проблемами с чисто математическими постановками. А вообще, хочется, конечно, сделать аппарат, который сможет приносить много пользы в различных сферах и, самое главное, будет пользоваться спросом.

Рекомендуемые материалы
«Научился? Докажи работодателю»
Эксперт ДВФУ — о демонстрационном экзамене как новом подходе к оценке практических навыков выпускников колледжей и вузов
Город на острове
Сотрудники и студенты ДВФУ о том, как живёт самый новый дальневосточный университет страны
«Хочу остаться в России!»
Иностранные студенты рассказали, зачем они едут учиться во Владивосток