1. Вір очам своїм
2. головне почуття
3. розумна оборона
4. З прицілом на майбутнє

Назвіть навскидку кілька продуктів, які відповідають трьом критеріям: вони виготовлені за самими передовими технологіями, їх можна вільно купити і на них красується напис «Зроблено в Росії». Скільки б пальців ви не загнули, приготуйте ще один - для автономного охоронного робота «Трал Патруль».

Про героїв цієї статті варто було б зняти фантастичний бойовик. Місце дії - як в класичному голлівудському кіно: звичайний «дачний» ділянку в малопримітна селищі, правда, неподалік від Зеленограда, відомої кузні інженерних кадрів. За механічними воротами нас зустрічають персонажі - все як з-під пера сценариста. Генеральний директор Олексій - молодий, підкреслено енергійний, всебічно компетентний. Програміст Євген - вчорашній студент, чарівний худорлявий холерик, який клянеться, що випиває три літри кави в день і може не спати два тижні. Інженери по ходової і підвіски - привітні скромняги Олександр і Денис. І PR-фахівець Артем - солідний пан середніх років, який служить сполучною ланкою між цією зграєю геніїв і всім іншим світом.

В описі, зрозуміло, є частка жарту. Ці люди - ніяка не зграя, а колектив технологічної компанії «СМП-Роботікс», давно працює на ринку охоронних систем відеоспостереження (хоча все її ключові особи дійсно дуже молоді і неймовірно талановиті). І вони, крім жартів, виробляють одного з найбільш просунутих роботів в світі.

Вір очам своїм

Робот «Трал Патруль», покликаний замінити собою звичайних живих охоронців, здатний контролювати територію 24 години на добу. Він складається з автономної саморушній платформи SRX і стежить камери з кутом огляду 360 градусів. Роботу особливо добре вдається патрулювати території, на яких не повинно бути сторонніх, - заводи, електростанції, промислові об'єкти. Під час роботи він не потребує будь-якого уваги з боку оператора і, лише виявивши присутність людини, включає режим стеження і передає сигнал на пульт. Такі машини вже працюють на олімпійській будівництві в Сочі.

Те, що робить робота по-справжньому унікальним, - це система візуальної орієнтації, на яку машина належить цілком і повністю. «Трал Патруль» здатний автономно пересуватися по маршруту, об'їжджати перешкоди, в тому числі що виникають раптово, уникати зіткнень з людьми і навіть самостійно приймати рішення про зміну маршруту в міру необхідності - наприклад, якщо потрібно переслідувати зловмисника.

При досить хорошому програмному забезпеченні система візуального орієнтування - чи не найнадійніше рішення для автономного водіння. Високоточний GPS перестає виправдовувати свою назву в щільній міській забудові, лазерний сканер легко збити з пантелику дощем, відеокамеру ж досить захистити від негоди козирком.

Робот бачить світ перед собою приблизно так само, як людина, - за допомогою двох відеокамер, розставлених на деякій відстані один від одного. І завдяки складній програмі він вміє розуміти і інтерпретувати те, що бачить. Аналізуючи контрастні ділянки зображення, робот виділяє на них окремі об'єкти. Спираючись на різницю між лівою і правою картинкою, він робить висновки про розмірах об'єктів і відстані до них.

Маршрут для роботи не програмується і не відображається на карті. В якості першого знайомства оператор просто проводить машину по патруліруемой місцевості на радіоуправлінні. Аналізуючи зображення з камер, робот виділяє для себе опорні точки, візуальні орієнтири на маршруті. Після першої ж прогулянки «за ручку» «Трал Патруль» готовий виходити на роботу самостійно.

Шасі і кузов машини - теж до певної міри ноу-хау: адже для надійної роботи системи візуального орієнтування необхідна безкомпромісна плавність ходу, домогтися якої можна лише за допомогою ідеального розважування і філігранної настройки підвісок. В основі конструкції лежить просторова зварна рама. Вона з легкістю витримує масу важких залізо-фосфатних акумуляторів.

Тут-то і починається найцікавіше. З першого і до останнього дня робот вчиться. Кожен раз, проходячи по маршруту, він запам'ятовує його зміни, знову записуючи опорні точки. Зовнішність маршруту не може змінитися різко: зміна дня і ночі, прихід зими, перший сніг, навіть ремонт дороги протікають плавно, щоб «учень» встигав відшукувати в зображенні знайомі орієнтири і записувати в пам'ять нові. «Досвідчений» робот поділиться знаннями з новачками: щоб навчити нових патрульних всім премудростям, достатньо скопіювати базу даних з однієї машини на інші.

головне почуття

Описаний вище підхід до автономного пересування унікальний. «Зазвичай для сканування місцевості перед машиною застосовуються лідари (скануючі лазери), - говорить гендиректор« СМП-Роботікс »Олексій Полубояринов, - проте лідар з необхідними характеристиками коштує понад $ 30 000, при цьому під час дощу він виявляється абсолютно даремний. Деякі виробники використовують для орієнтування високоточний GPS, але в умовах щільної міської забудови або в лісі серед дерев його точність падає нижче допустимого рівня. Ще більш складний і ненадійний шлях - розмітка маршруту радіомітками. Адже найменше несподівану перешкоду в цьому випадку змусить робота повністю загубитися в просторі ».

Корпус робота виготовляє підмосковна компанія НВО «Склопластик». Він легкий і досить міцний, щоб витримати падіння гілок, удари каменів або граду.

Насправді відеокамери - не єдині органи чуття охоронного робота. У нього є інерційні датчики, тобто акселерометри і лічильники обертів коліс. Інерціальна і візуальна системи орієнтування доповнюють один одного. «Вестибулярний апарат» машини постійно накопичує похибка, проте візуальні орієнтири допомагають її нівелювати. З іншого боку, інерціальні датчики допомагають роботу не розгубитися, якщо маршрут раптом стане виглядати по-іншому - наприклад, випаде сніг, поїдуть раніше припарковані машини, будуть світитися вуличні ліхтарі.

Очевидно, що головне ноу-хау «СМП-Роботікс» - дуже складний алгоритм інтерпретації відеозображення. У систему управління роботом входить кілька обчислювачів. Один з них відповідає за обробку картинки: фільтрацію, підвищення чіткості, зіставлення контрастних об'єктів, оцінку їх достовірності (виняток помилкових зіставлень) і створення карти глибин. Схема побудови шляху проїзду, заснована на 16-ядерному процесорі з паралельною архітектурою, дозволяє зрівняти частоту видачі керуючих сигналів з частотою кадрів 25 Гц. До речі, саме швидкість обчислень, а зовсім не можливості шасі визначає максимальну швидкість руху машини. На сьогоднішній день вона становить 7 км / год.

1. У «СМП-Роботікс» більш ніж десятирічний досвід у виробництві електроніки. На фото - «голова» одного з прототипів «Трал Патруль».

Окремий контролер відповідає за управління силовою установкою. Це малошумні електродвигуни (маршовий і рульовий) і залізо-фосфатні акумулятори, заряду яких вистачає на 40 км пробігу при температурі -10 ° С. «Якщо припустити режим, при якому 5-хвилинні перегони між наглядовими пунктами чергуються з 10-хвилинним скануванням місцевості, то робот може працювати 16 годин без підзарядки», - пояснює Олексій Полубояринов. Можливий і більш рівномірний режим - Два години зарядки через кожні 25 км пробігу.

До речі, опціонально на «Трал Патруль» може бути встановлена ​​система бездротового індукційного зарядки. У цьому випадку робот буде самостійно приїжджати на зарядну станцію в міру необхідності. Опція особливо корисна в важкодоступних місцях зі складними кліматичними умовами.

2. Підвіска робота нагадує автомобільну, з тією лише різницею, що кермові тяги приводить в рух керуючий електромотор.

Нарешті, камера стеження, встановлена ​​на залізному патрульному, також має власну обчислювальну систему. Вона здатна розпізнавати людину і утримувати його в поле зору, передаючи картинку на пульт охорони по Wi-Fi або GPRS.

розумна оборона

120-кілограмова машина побудована на сталевий просторової рами і не позбавлена ​​деяких позашляхових здібностей. Вона пересувається як по асфальту і тротуарної плитки, так і по грунтових паркових доріжках з високими корінням, і по 10-сантиметровому снігу. Взимку машині можуть знадобитися шиповані шини. Підвіска робота дуже складна і тонко налаштована. Система візуального орієнтування досить погано переносить вібрації, тому машині необхідний дійсно м'який хід.

3. Ведучий електромотор призводить в рух задню вісь машини. Він досить потужний, щоб робот міг долати ухили і рухатися по грузлому грунту.

Склопластиковий кузов патрульного проводиться на підприємстві НВО «Склопластик» недалеко від Зеленограда. Він досить міцний, щоб перетерпіти град або витримати падіння гілок з дерев. Вандалізм або спроби розкрадання роботу практично не загрожують: адже зображення з відеокамер передається на пульт охорони і записується високоякісним відеореєстратором. «Закон забороняє ставити на машину пристрої, що дозволяють їй самостійно захищатися від людей, - каже Олексій, - але світлошумова граната або балончик зі сльозогінним газом, що спрацьовують по віддаленій команді оператора, допустимі».

Зір у робота чорно-біле, дозвіл зображення низька. Але цього цілком достатньо, щоб електронний мозок безпомилково визначав кордони дороги і виявляв перешкоди на шляху в будь-яку погоду і в будь-який час доби. Під зображеннями з відеокамер можна спостерігати візуалізацію карт глибини.

З прицілом на майбутнє

«СМП-Роботікс» - це не тільки ноу-хау, це ще й здоровий бізнес. Олексій Полубояринов із задоволенням ділиться стратегічними планами, які враховують і потреби майбутніх замовників, і кон'юнктуру ринку, і навіть вирощування нових геніїв зі студентів рідного МІЕТ.

Передсерійні зразки «Трал Патруль» вже знаходять своїх покупців в різних куточках Росії. На початку січня буде запущено серійне виробництво в Твері, і це дозволить знизити вартість робота з нинішніх 2 млн рублів до менш мільйона. За розрахунками Олексія, охоронець (включаючи податки, соціальне страхування, премії, відпускні) обходиться підприємству в середньому в 900 000 рублів на рік.

А на дослідному виробництві компанії, де ми і побували, як і раніше кипить робота. На стелажах ми нарахували близько десятка різних рам і кузовів, бачили кілька прототипів, в тому числі з гусеничним рушієм. І звичайно ж - незмінний блиск в очах інженерів і програмістів. Зараз вони працюють над більшою позашляхової версією охоронного робота з повним приводом і шинами низького тиску. Її призначення - патрулювання газопроводів, які здебільшого пролягають далеко від цивілізації.

Крім того, автономна платформа SRX, на якій побудований «Трал Патруль», годиться не тільки для охорони. Її модифікації здатні транспортувати до 50 кг корисного навантаження і працювати в торгівлі, рекламі, освіті і в сфері розваг. Ми ж сподіваємося, що «Трал Патруль» зніметься у великому кіно, головні герої якого будуть схожі на молодих і талановитих інженерів з Зеленограда.

Стаття «Робокоп-5: спека в Зеленограді» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №12, Листопад 2013 ).