Navigation

Швейцарские дроны спешат на помощь!

Беспилотник спасательной службы Rega заработает в Швейцарских Альпах в 2021 году. © By Thomas Luethi

Швейцарские инженеры и горноспасатели добились заметного прогресса в разработке и применении беспилотных летательных аппаратов по мере того, как эта технология становится все более востребованной для ведения поисково-спасательных операций во всем мире. Однако здесь все еще есть сложности и препятствия.

Этот контент был опубликован 14 декабря 2020 года - 07:00

Полиция и аварийно-спасательные службы в таких странах, как Великобритания, США и Австралия, все больше полагаются на беспилотники и дроны, оснащенные тепловизорами и другим высокотехнологичным оборудованием, для мониторинга береговой полосы, поиска заблудившихся туристов или даже для спасения коалВнешняя ссылка, оказавшихся в огненной ловушке лесных пожаров. 

Швейцарская воздушно-спасательная служба REGA также проводит сейчас испытания автономного робота-вертолета для поиска людей, пропавших или терпящих бедствие в Альпах. REGA является некоммерческой организацией, финансирование которой осуществляется за счет пожертвований 3,5 миллионов частных спонсоров. Сейчас ее услуги пользуются все большим спросом по мере роста объема туристического потока в горах. 

В 2019 году спасатели REGA ежедневно приходили на помощь в среднем более чем трех десяткам людей как в Швейцарии, так и за рубежом. Новый двухметровый дрон, поставленный недавно на вооружение REGA, оснащён камерами, датчиками для обнаружения мобильных телефонов, системой предотвращения столкновений в воздухе и разработанным в Высшей технической школе Цюриха (ETHZ) алгоритмом, который позволяет сканировать большие территории и самостоятельно распознавать людей на поверхности земли.

О том, что такое служба REGA: в нашей галерее!

Прошедшие обучение операторы REGA определяют для дрона точную область поиска и вручную запускают БПЛА. Оказавшись в воздухе, дрон находит человека, посылает сигнал диспетчерам, и они уже принимают решение о направлении в данный район спасательной команды. REGA неохотно делится информацией о размере средств, инвестированных в эту технологию, указывая, что беспилотник не сможет стать полноценной заменой уже существующих услуг. 

Напротив, его будут применять именно для расширения стандартного набора поисково-спасательных действий. «Например, дрон могут задействовать в тех случаях, когда вертолет не может подняться в воздух из-за плохой погоды или когда затрудненным оказывается применение поисковых собак», — объясняет менеджер REGA Саша Хардеггер (Sascha Hardegger), отвечающий за применение беспилотников. 

«Долина дронов»

Летательный аппарат, тестируемый сейчас REGA, стал одним из последних наиболее конкретных примеров применения беспилотников в рамках решения самых обычных каждодневных задач и проблем. За последние полтора десятка лет Швейцария стала одним из лидеров в сфере разработок БПЛА. На территории между Женевским и Цюрихским озёрами появилась целая так называемая «Долина дронов», где сейчас работают более 80 фирм с общим числом сотрудников свыше 2 500 человек.

С целью объединения усилий ведущих швейцарских ученых и инженеров в этой области в 2010 г. при финансовой поддержке Швейцарского национального научного венчурного фонда был создан Национальный исследовательский Центр по изучению робототехники (Der Nationale Forschungsschwerpunkt (NFS) Robotik — Intelligente Roboter für eine verbesserte LebensqualitätВнешняя ссылка). Задача Центра состоит в разработке «новых, ориентированных на нужды человека роботизированных технологий».

Научную работу в сфере поисково-спасательной робототехники в Центре возглавляет Давиде Скарамуцца (Davide Scaramuzza). Его рабочая группа по робототехнике (Robotics and Perception GroupВнешняя ссылка), функционирующая под эгидой Цюрихского университета, уже создала прототипы автономных дронов, оснащенных самыми современными камерами и сенсорами. Они гораздо меньше упомянутого летательного аппарата, разработанного для спасательной службы REGA, и обходятся без использования системы GPS. 

Это означает, что их можно применять, например, для поиска людей в зданиях, обрушившихся в результате землетрясения. Но для того, чтобы дроны-спасатели действительно получили широкое распространение, конструкторам нужно будет еще решить ряд важных проблем. Как сделать так, чтобы беспилотники могли выполнять автономные полеты, находясь за пределами прямой видимости диспетчера? Как усовершенствовать технологии и алгоритмы распознавания и реагирования на препятствия? Кроме того, находящиеся на борту новейшие камеры и датчики потребляют много энергии. Как сделать дроны более экономными?

Быстрее и проворнее

По словам Давиде Скарамуцца, одной из самых больших проблем является сейчас увеличение скорости дронов, с тем чтобы они могли преодолевать большие расстояния, чем сейчас. Он объясняет, что ресурс аккумулятора дронов пока ограничен 20-30 минутами полета, а между тем чем большую площадь они покроют во время поиска, тем больше шансов на успешное завершение спасательной миссии.

«Если вы хотите, чтобы дрон, например, обследовал атомную электростанцию в Фукусиме, вам, вероятно, понадобится БПЛА, у которого запаса батареи хватит на три-четыре часа», — сказал он. Продолжительность и дальность полета все еще являются слабым местом и нового дрона спасательной службы REGA. Сегодня летающий робот массой 17 кг работает на батареях с ресурсом в два часа полета. Вскоре такой беспилотник оснастят еще и двигателем внутреннего сгорания, что позволит увеличить продолжительность полетов. Этот вариант БПЛА должен быть введен в эксплуатацию в 2021 г.

Работая над повышением скорости и маневренности дронов, Д. Скарамуцца с коллегами из Цюриха оснастили свои устройства видеокамерами, которые позволяют избегать столкновения с препятствиями. В отличие от обычной камеры, которая каждую секунду фиксирует сразу все, что попадает ей «под объектив», так называемая «событийная камера» реагирует только тогда, меняется степень яркости отдельных пикселей, а так бывает только тогда, когда перед дроном возникает препятствие.

Позитивные результаты не заставили себя долго ждать. Летом 2020 года оснащенный такой камерой небольшой дрон сумел на скорости десять метров в секунду увернуться от баскетбольного мячаВнешняя ссылка, прицельно брошенного в его сторону. Дрону удалось распознать и уклониться от него, показав скорость реагирования всего в 3,5 миллисекунды. «Событийные камеры способны распознавать объекты в 10 тысяч раз быстрее обычных камер. В принципе это означает, что с такими камерами БПЛА можно в теории летать в десять раз быстрее, чем с камерами серийного производства».

Для повышения степени маневренности дронов инженеры и ученые из группы Д. Скарамуцца задействует и другие технологии. Вместе с американским технологическим гигантом Intel они работают над созданием беспилотника, оснащенным специальным навигационным алгоритмом, позволяющим самостоятельно выполнять скоростные манёвры, используя показания бортовых сенсоров.

Внешний контент

Инженеры даже создали автономные дроны, способные «складываться», чтобы пролететь сквозь узкие пространства и снова «расправляться» до нормальной величины. «У нас был дрон, который мог проникать через узкий проем внутрь небольшой полуразрушенной комнаты и находить выход наружу, используя свои камеры», − рассказал он. Недавно потенциал таких камер продемонстрировали поисково-спасательным группам Красного Креста в Берне. 

Переносные и «похожие на птиц»

Ученые Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) также работают над повышением маневренности, увеличением длительности полета и скорости беспилотников следующего поколения. Недавно они представили птицеобразный дрон, внешне похожий на ястреба-тетеревятника, с подвижным оперением крыльев и хвоста, что позволяет пернатому роботу выполнять резкие повороты и быстро изменять скорость полета.

«Невероятная маневренность позволит ему быстро летать в городах или даже двигаться в лесу. Это очень важно для проведения спасательных операций или для миссий по мониторингу экологической ситуации», — пояснил Дарио Флореано (Dario Floreano), руководитель Лаборатории искусственного интеллектаВнешняя ссылка Федеральной политехнической школы Лозанны. На следующем этапе группа планирует оснастить дроны ИИ, чтобы они могли летать в полуавтономном режиме.

Другое направление исследований ищет решения задач, связанных с повышением простоты и безопасности использования дронов при ликвидации последствий стихийных бедствий и катастроф. Устойчивые к столкновениям дроны в защитном сферическом каркасе производства компании Flyability, созданной на базе Федеральной политехнической школы в Лозанне, уже используются для проведения таких поисково-спасательных операций. 

В EPFL создали дрон, внешне похожий на ястреба-тетеревятника, с подвижным оперением крыльев и хвоста. © 2020 EPFL / Alain Herzog

Другой швейцарский стартап, Dronistics, разрабатывает сейчас складной беспилотник PackDrone, который может быть использован для доставки грузов. После завершения его миссии такой дрон можно просто сложить и перевезти обратно на базу в рюкзаке. Эти дроны уже прошли испытания в горах Доминиканской Республики. «На примере PackDrone мы продемонстрировали возможности БПЛА в этой области, обеспечив доставку спасательных материалов для людей, заблокированных на крыше здания», — сказал Дарио Флореано.

Медийный хайп и практическое применение

С момента запуска программы Национального исследовательского Центра по изучению робототехники, рассчитанной на 12 лет, в разработку спасательных робототехнических средств уже было вложено около 10 млн швейцарских франков. «Если вы посмотрите на количество смежных стартапов и на число привлеченных ученых, то становится понятно, что эти деньги окупились сполна, в том числе в смысле создания новых рабочих мест», — утверждает Д. Флореано.

Но пока рынок спасательной робототехники остается нишевым и переживает нелегкие времена. Несмотря на большое число компаний, занимающихся дронами, почти ни одна из них не специализируются на разработке конкретно спасательных дронов. «Самыми прибыльными рынками для дронов являются сейчас прежде всего инспекция мостов и линий электропередач, затем сельское хозяйство, безопасность и охрана, куда включены и поисково-спасательные операции, а также увеселительные мероприятия», — пояснил Д. Скарамуцца. 

«Ни одна компания не специализируется по поисково-спасательным операциям. Они считаются второстепенными проектами». В этой области технологический стартап Flyability стоит особняком. Как раз он специализируется на проведении дистанционных технических осмотров внешних поверхностей, а также закрытых и труднодоступных пространств, имея уже сотни клиентов в полусотне стран, включая Гренландию, где швейцарские беспилотники изучают ледяные пещеры с целью оценки последствий нынешних изменения климата.

Внешний контент

Еще одной успешной компанией из Швейцарии стала швейцарско-американская некоммерческая организация WeRobotics. Её программа Flying Labs, созданная в 2015 году, помогает бедным странам иметь все-таки доступ к технологиям и к образовательным программам, без которых использование дронов при ликвидации последствий стихийных бедствий, а также в рамках усилий по обеспечению устойчивого развития было бы невозможно. 

Проект швейцарской воздушно-спасательной службы REGA, по признанию Д. Флореано, в настоящий момент является исключением. Службы экстренной помощи и спасатели-профессионалы в других странах еще не полностью осознали полезность спасательной робототехники, которая, видимо, кажется им пока слишком сложной. По его мнению, вопрос о возможностях и потенциале дронов окружает пока слишком много медийной шумихи.

«Мы стремимся к решению проблем проведения поисково-спасательных работ и ликвидации последствий стихийных бедствий, и, конечно, создавая наших роботов, мы нацелены на выполнение этой задачи. Но это очень непросто. Неизвестного все еще много и работы впереди не меньше», — добавил он.

Поделиться этой историей