Помощник с неба

Первопроходец – компания Matternet

Они настоящие универсалы – эти маленькие летательные аппараты, которые в будущем смогут автономно выполнять различные задачи. Фантазии нет предела. Но сегодня начинают вырисовываться первые конкретные области их применения. Американская компания Matternet намерена с помощью автономных дронов доставлять медикаменты в африканские деревни и небольшие посылки адресатам в Лос-Анджелесе. Другие компании делают аэросъемку крупных строительных площадок или солнечных и ветровых электростанций, чтобы получать информацию о текущем состоянии объекта и оперативно выявлять сбои и повреждения.

Почти миллиард человек в Африке отрезан от дорожных сетей – постоянно или временно, например, в сезон дождей. Подобная изоляция может стоить жизни в экстренных медицинских случаях, во время стихийных бедствий, или при нехватке продовольствия. Компания Matternet намерена с этим покончить.

Инфраструктура мобильной связи и Интернет в Африке развита на удивление хорошо – даже в удаленных сельских регионах. Эту информационную сеть планируется дополнить сетью доставки товаров по воздуху. На зарядных станциях дроны будут самостоятельно получать свежезаряженные батареи, а свои использованные аккумуляторы оставлять для зарядки. Полеты транспортных роботов будет координировать система управления на базе GPS.

Согласно информации компании Matternet, дроны будут летать на высоте 120 метров со скоростью 40 км/ч. «Преимуществом этой технологии является ее независимость», – говорит Андреас Раптопулос, основатель и генеральный директор компании в Пало-Альто (Калифорния), мечтающий охватить сетью док-станций целые страны. Это станет революцией в логистических цепочках. Но насколько реализуема такая мечта? «Если выделен определенный коридор, в котором могут летать дроны и переносить грузы, то при наличии соответствующего финансирования можно реализовать модель в течение нескольких месяцев», – говорит профессор Альберт Клауди, заведующий кафедрой электрических систем и техники высоких напряжений в Университете Касселя, специалист по беспилотным моделям летающих аппаратов.

Чтобы сделать систему автономной и надежной, а также построить достаточно большую сеть, предстоит преодолеть еще много препятствий: вес, время полета, аккумулятор, безопасность и надежность, нормативы, регулирующие полеты – впереди еще много дел. Но важно, что все это осуществимо, говорит Клауди. Главным образом потому, что технология беспилотников сегодня развивается очень быстро. «Три или четыре года назад мы были рады, когда аппарат мало-мальски стабильно держался в воздухе, и мы видели через видеокамеру университет с высоты 50 метров», – рассказывает Клауди. Скачок в развитии во многом связан с прогрессом технологий мобильной связи. «Например, гироскопические датчики, регуляторы положения быстро стали суперлегкими благодаря тому, что разрабатывались для рынка смартфонов, – объясняет Клауди. – Мы находимся на технологическом пороге, где многое из того, что только представлялось возможным, быстро становится действительно возможным".

Первые полевые испытания

Компания Matternet протестировала дроны нескольких производителей и внимательно следит за развитием аккумуляторных технологий. Параллельно компания занята разработкой собственной технологии. В конце 2012 года Matternet отважилась провести в Гаити и Доминиканской республике первые полевые испытания: три дрона – частично автономные, частично дистанционно управляемые – были отправлены с различными поручениями в городские и сельские районы. Например, один летательный аппарат успешно перевез посылку с медикаментами с одной окраины гаитянской столицы Порт-о-Пренс на другую.

Аккумуляторы ограничивают дальность полета

Тяжелые аккумуляторы ограничивают дальность полета дронов, которая зависит, главным образом, от веса. «Если вы хотите взять еще два килограмма или больше, то дальность существенно снижается», – говорит Андреас Мичеле-Тиль, профессор кафедры интегрированных коммуникационных систем в Техническом университете Ильменау. «Кроме того, особым требованием для Африки является возможность контролировать температуру аккумулятора. Даже у нас в стране аккумулятор становится очень горячим. В разгар лета необходимо следить за тем, чтобы он не загорелся во время полета», – говорит ученый.

Одной из самых больших проблем также является погода. «Легкий ветерок не станет препятствие для аппаратов. Но тягаться с ураганным ветром или лететь сквозь муссонные дожди – это мультикоптерам не под силу», – говорит инженер Филипп Шнеттер, руководитель рабочей группы беспилотных летальных аппаратов в Институте аэрокосмических систем при Техническом университете Брауншвейга.

Шнеттер также расценивает мечту Matternet как реалистичную, хотя и очень амбициозную и дорогостоящую. К примеру, на практике серьезной проблемой станет безопасность полетов, даже в сравнительно пустом африканском воздушном пространстве. Смогут ли дроны распознавать линии электропередачи или здания? «Если будут выделены фиксированные коридоры для полетов, то они должны оставаться свободными от препятствий», – подчеркивает Шреттер. Наверное, на дронах можно было бы использовать оптические технологии, чтобы мультикоптеры смогли самостоятельно избегать препятствий.

Пока Matternet финансируется в основном за счет венчурного капитала. Но в долгосрочной перспективе этого недостаточно. Поэтому компания в будущем хочет зарабатывать деньги предоставлением коммерческих транспортных услуг, особенно в таких городах, как Лос-Анджелес или Нью-Йорк. В этом случае перевозка двух килограмм груза на расстояние 10 км будет стоить всего 24 цента. Прибыль от этих оплачиваемых услуг пойдет на развитие сети в более бедных регионах. Образно говоря, Matternet, пролетая над многими городами, попутно будет решать ряд новых проблем.

«В Сан-Паулу, Бразилия, работает 200 тысяч мотокурьеров. Ежегодно 500 из них гибнет в ДТП. Кроме того, оказывается негативное воздействие на окружающую среду. Наши дроны могли бы несколько разрядить ситуацию», – говорит Раптопулос. Но главное в настоящий момент не распылить свои силы, а представить работоспособный пилотный проект. Первая локальная сеть из дронов и зарядных станций может появиться в небольшой африканской стране Лесото, в которой Matternet в рамках полевых испытаний намеревается доставлять наборы для ВИЧ-тестов. Стоимость сети из 50 зарядных станций и 150 беспилотников, которая охватит 47 клиник и шесть лабораторий на площади в 138 квадратных километров, должна составить менее одного миллиона долларов США. Коммерческая эксплуатация в городах также должна начаться в ближайшем будущем. В США первые полеты планируется запустить уже в конце этого года.

Готовность через 4 – 5 лет

Amazon также объявила о том, что в будущем планирует доставлять товары на октокоптере – летательном аппарате, имеющем восемь лопастных роторов и восемь двигателей. Amazon рассчитывает предложить этот вариант доставки через четыре-пять лет, если американская авиационная администрация FAA, как и планировалось, смягчит правила для беспилотных летательных аппаратов. Новый сервис в этом случае будет называться Prime Air.

DHL, дочерняя компания Deutsche Post, разработала дрон для транспортировки посылок. Во время испытательного полета в декабре 2013 года медикаменты из одной из аптек Бонна были доставлены через Рейн в штаб-квартиру концерна. Крупнейшая в мире курьерская служба UPS также задумывается над использованием летающих транспортных роботов.

Дроны не обязательно должны доставлять пакеты. Они могут летать и делать видеосъемку. В этом качестве они интересны для промышленных и строительных компаний. Их используют в различных областях для инспекционных целей. Прежде всего, с помощью дронов осуществляется регулярный контроль ветроэнергетических и фотоэлектрических установок. Проверяется наличие повреждений на роторах ветровых турбин и шероховатостей на поверхности фотоэлектрических панелей. Дроны могут также проверять состояние крыш промышленных объектов.

Дроны с камерами и инфракрасными датчиками используются для обнаружения с воздуха нефтяных и газовых месторождений. После катастрофы на японской Фукусиме были разработаны беспилотники со счетчиками Гейгера для безопасного измерения уровня радиации на разрушенном реакторе. Швейцарские исследователи осенью 2013 года на конференции по робототехнике в Токио продемонстрировали, как в будущем можно использовать дроны при строительстве мостов.

«В течение почти трех лет в рамках национального исследовательского проекта Construct (мониторинг стройплощадок) мы работаем с дронами, которые снимают стройплощадки с воздуха и анализируют полученную информацию», – рассказывает Клаудия Виндиш, руководитель исследовательской группы видеоаналитики из подразделения корпоративных технологий Siemens в Австрии.

Видеонаблюдение с воздуха

Разработанная исследователями Siemens в Австрии технология позволяет наблюдать с воздуха за ходом строительных работ и фиксировать отклонения от плана. В заводских цехах, планировка которых из-за постоянных перестроек давно не соответствует проекту, также были произведены многочисленные полеты. На основании снятых с многократным перекрытием изображений здания рассчитывается 3D-модель. На такой постоянно обновляемой модели в цвете показаны проблемные зоны, в которых данные изображений перекрываются недостаточно. Цифровой мониторинг с воздуха процесса строительства был протестирован в Асперне, новом районе Вены.

Использование дронов может предоставить решения и многих повседневных бытовых проблем. По словам директора департамента «Интегрированные транспортные системы» «Сименс Украина»  Дмитрия Черненького, еще одна идея использования дронов, над которой работают специалисты концерна, из области Smart City – это Smart Parking (умные парковки). «Квадрокоптеры, оборудованные оптическими, инфракрасными и тепловизионными камерами берут на круглосуточный контроль и управление закрытые автомобильные парковки, – отметил Дмитрий Черненький. – Основные функции, которые могут быть им доверены на сегодняшний день, это поиск свободных мест и навигация по парковке для пользователей, контроль всех видов активностей в зоне парковки, защита от угона автомобилей и краж вещей из автомобилей».

Благодарим за предоставленные материалы ДП «Сименс Украина»