Подводные роботы для арктических морей: первые испытания

Студенты из Северодвинска впервые испытали подводных роботов в арктических морях. Раньше такие разработки запускали только в бассейнах и небольших пресных водоемах. В ходе рейса Арктического плавучего университета Даниил Шушков и Александр Шкрябин убедились, что их "Лемминг" и "Полярник" могут работать даже в очень холодной и соленой воде.

"Полярник" фыркает и никак не хочет погружаться ровно, верхняя часть аппарата упорно перевешивает, и робот ныряет, словно утка. Александр Шкрябин, магистрант Института судостроения и морской арктической техники (Севмашвтуз) филиала Северного Арктического федерального университета (САФУ), в который раз аккуратно вынимает его из воды. На берегу он и Даниил Шушков, выпускник того же вуза, довешивают грузы и вот наконец добиваются баланса.

Это первые испытания подводного робота с берега, молодые инженеры запускают его в бухте на полярном острове Вайгач. Даниил говорит, что "Полярника" перед рейсом не успели сбалластировать, то есть отрегулировать плавучесть. Впрочем, проблему решили быстро, и робот устремился исследовать дно бухты Варнека.

"Полярник" — это телеуправляемый подводный робот. У него корпус из алюминиевых труб и профилей, восемь движителей, цифровая видеокамера высокого разрешения, есть манипулятор и система освещения. "Полярнику" для передачи питания и команд управления требуется береговая станция.

Оборудование исследователи привезли на берег в большом ящике, который с большой осторожностью спускали в лодку, а сам аппарат Даниил вез, прижимая к груди как ребенка.

"Полярник" запускают на длинном ярко-желтом проводе, который быстро разматывается. Солнце слишком яркое, и на экране ноутбука, куда робот передает изображение, лучше видны отражающиеся красные куртки участников экспедиции, чем картинка от аппарата. В следующей бухте Даниил закроется с головой и ноутбуком плащ-палаткой, и сразу все станет видно.

На берегу Вайгача ребята сначала расстроились, что выбранный пляж не очень подходит для испытаний. Они надеялись если не на свал глубин, то хотя бы на какое-то местечко поглубже. Впрочем, "Полярник" и на мелководье отлично себя показал.

"Правда, оказалось, что мы в основном наблюдали за домиками каких-то водных червячков", — смеется Даниил.

Для испытаний студенты взяли два аппарата. Второй — "Лемминг" — поменьше "Полярника", сделан из прочного пластика, оснащен шестью движителями, расположенными в разных плоскостях, на нем установлена камера.

"Почему "Лемминг"? Хотелось что-то простое и запоминающееся. Да и этот забавный миф про прыжки леммингов в воду. У нас же подводный аппарат", — объяснил Шушков. "Нужен был зверек, который связан с водой. Лемминг связан с водой. Поэтому решили, что подходит идеально".

"Лемминг" не только меньше, но и легче "Полярника", его проще спустить с борта, что исследователи и сделали на первой же остановке "Профессора Молчанова" у острова Колгуев. Сначала выровняли плавучесть "Лемминга" в соленой воде в ванне на палубе, потому что робот был настроен под пресную воду, где испытывался ранее. Затем с кормы запустили его в море на кабеле длиной 30 м, через который подавалось питание.

Робот работал в воде примерно полтора часа. У Колгуева вокруг корабля было сильное течение, оно относило робота от судна, из-за чего осмотреть его корпус не получилось. Ребята очень волновались, но остались довольны: робот спокойно выдержал холодную соленую воду, смог погрузиться на дно и провести съемку.

Соревнования подводных роботов

Шкрябин и Шушков говорят, что их разработки могут использоваться для осмотра подводной части корпуса судов, исследования дна и сбора образцов. Еще один участник плавучего университета Александр Гордейчик уже пошутил, что "Лемминг" очень бы пригодился на "Михаиле Сомове", который две недели сидел на мели в акватории Земли Франца-Иосифа. Состояние корпуса судна обследовали водолазы.
Испытания малых телеуправляемых необитаемых подводных аппаратов, сделанных студентами, обычно ограничены бассейнами с небольшой глубиной и пресной водой. Ребята уже неоднократно принимали участие во всероссийских состязаниях. Даниил признался, что в северодвинский филиал САФУ поступил потому, что однажды увидел новость о том, как студенты сделали подводный аппарат и с ним участвовали в соревнованиях.

"Это один из факторов, почему я поступил именно сюда", — вспоминает Даниил. "На втором курсе преподаватели пригласили меня вступить в клуб, кружок, в группу энтузиастов, которая занимается подводными аппаратами, и как-то все так пошло, получается, и с людьми хорошо сошелся. И вот я здесь. Сейчас неофициальный капитан нашей команды".

Александр занялся робототехникой на первом курсе, на борту "Молчанова" он кроме испытаний роботов успевал еще и проводить диагностику судового электропривода. "Пока все были наверху на свежем воздухе, я был во тьме", — смеется Александр.

"Лемминг" и "Полярник" уже завоевали призы на всероссийских состязаниях: "Лемминг" занял первое место, "Полярник" — третье. Инженеры из Северодвинска своими достижениями гордятся. В разработке подводных управляемых аппаратов безусловным лидером является Дальневосточный федеральный университет. Сильные команды в Санкт-Петербургском государственном морском техническом университете ("Корабелке") и МГТУ им. Н.Э. Баумана. Подводными роботами занимаются студенты в Астрахани и Севастополе.

"Благодаря нам знают о Северодвинске, о том, что там кто-то занимается подобными аппаратами и даже обходят на соревнованиях столичные вузы", — отметили Александр и Даниил.

Ребята говорят, что важны даже не сами соревнования, а обмен идеями. Например, на один из конкурсов команда привезла аппарат, который мог выпрыгивать из воды. На следующий год подобные проекты постарались сделать еще несколько участников.

Даниил и Александр признаются, что в какой-то момент в рамках состязаний в бассейнах им стало скучно, и северодвинцы решили, что надо погружаться в настоящих водоемах. Сначала попробовали запустить робота в Волге в Астрахани, потом нашли озеро с прозрачной водой неподалеку от Северодвинска. Следующий шаг или нырок в холодные моря стал вполне логичным.

Как усовершенствовать робота

Испытаниями Шушков и Шкрябин в целом остались довольны: роботы отлично выдержали купание в морской воде, хотя их, конечно, приходилось отмывать от соли под душем после каждого запуска. Целью было погрузиться на 30 метров, что отлично удалось у острова Сальм Земли Франца-Иосифа. Можно было и глубже, но ограничивал трос.

В солнечные дни картинку с аппаратов было неплохо видно до глубины метров восемь, дальше требовалось освещение, над ним молодые инженеры планируют поработать. Как оказалось, лучше использовать несколько источников света, чтобы освещение было рассеянным и равномерным. Но главной проблемой было громоздкое оборудование.

"Мы с огромной завистью смотрели на пилотов квадрокоптеров, которые просто берут свой телефон, ставят в малюсенький пульт, и у них все работает. Мы в первую очередь будем стремиться уменьшить все наше оборудование. Появилась интересная мысль сделать какой-нибудь рюкзак, крепление на рюкзак, чтобы можно было и робота, и все необходимое оборудование таскать на спине", — перечисляет идеи Даниил. "На экране ноутбука были блики, и по этому поводу у нас тоже есть мысли: мы хотим добавить поддержку очков, по типу очков виртуальной реальности, чтобы изображение было закрыто от попадания внешнего света и его видел только пилот".

Кстати, пилотировать робота не так просто. Ребята давали попробовать порулить другим участникам экспедиции, у них управлять получалось, но вот проводить какие-то действия манипулятором — это уже была сложная задача. Тем более что морские обитатели, с которыми роботы пытались "пообщаться", были бойкими и шустрыми.

"Больше всего нам понравилось на мысе Желания. Там дно наиболее разнообразное и красивое, такой небольшой подводный лес, который очень красиво колышется под воздействием волн. А животных больше всего мы встречали, когда закидывали аппарат с борта судна и погружались на дно. Оно почти всегда было идеально ровным, песчаным, и на нем очень-очень много крабиков, актиний. С точки зрения инженера — это прикольные непонятные штуки, которые прячутся, когда ты их трогаешь".

Еще молодые инженеры хотят усовершенствовать систему стабилизации своих роботов. Работа в море показала, что нужна автоматика, которая помогала бы поддерживать глубину, курс, не давать аппарату наклоняться в стороны. Также появилась идея создать робота, который мог бы и плавать, и ездить по дну.

Уже после рейса АПУ Даниил Шушков стал одним из победителей конкурса студенческих стартапов Фонда содействия инновациям. Его проект называется "Универсальная программно-аппаратная платформа для необитаемых подводных аппаратов". Даниил выиграл миллион рублей, будет разрабатывать три аппаратных модуля, которые позволят упростить процесс сборки и модернизации необитаемых подводных аппаратов. Это поможет сосредоточиться на творческой стороне проектирования, не отвлекаясь на технические детали.

А еще ребята хотят создать в Северодвинске центр подводной робототехники. Пока в стране такой один — во Владивостоке.

Автор: Ирина Скалина
Источник: ТАСС