четверг, 25 декабря 2025 г.

Умные руки для роботов-глубинников: как научить подводный аппарат работать автономно

Лауреат премии ДВО РАН имени выдающихся учёных

Александр Юрьевич КОНОПЛИН в экспедиции с ТНПА Comanche-18 и АНПА ММТ-3500

     В мире, где освоение Мирового океана становится стратегической задачей, на первый план выходят технологии, позволяющие работать на глубине без риска для человека. Лауреат премии ДВО РАН имени академика А.А. Воронова, директор Института проблем морских технологий ДВО РАН кандидат технических наук Александр Юрьевич Коноплин руководит разработками, которые звучат как фантастика: создание подводных роботов, способных самостоятельно, без прямого управления оператором, выполнять сложные манипуляции – от сбора проб до инспекции подводных сооружений. В основе этого прорыва – цикл работ «Методы и системы управления подводными аппаратами для автономного выполнения манипуляционных операций». Мы поговорили с Александром Юрьевичем о том, как прийти в такую науку, в чём заключается уникальность его разработок, и где они найдут применение.


Александр Юрьевич КОНОПЛИН

***

– Александр Юрьевич, поздравляем с присуждением премии ДВО РАН имени академика А.А. Воронова! Расскажите, как вы пришли в науку, что вас привлекло в такой сложной и междисциплинарной области, как управление подводными аппаратами?

– Спасибо за поздравления! Выбор такой области исследования был неслучайным. После окончания Дальневосточного федерального университета я совмещал обучение в аспирантуре ИАПУ ДВО РАН с работой инженера-оператора телеуправляемого необитаемого подводного аппарата (ТНПА) рабочего класса Comanche-18, способного погружаться на глубины до 6000 м. В течение 10 лет в многочисленных глубоководных экспедициях, организованных ННЦМБ ДВО РАН, я управлял манипулятором этого аппарата для сбора проб грунта, животных, геологических пород и т.д. В то же время мои научные исследования были направлены на обеспечение информационной поддержки деятельности операторов подводных аппаратов и автоматизацию некоторых этапов выполнения подводных операций. Например, кандидатская диссертация была посвящена автоматической стабилизации аппаратов в режиме зависания в процессе работы бортовым манипулятором.

В 2017 году я возглавил лабораторию робототехнических систем ИПМТ ДВО РАН – ведущего института в области создания автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА) и технологий их применения. Тогда-то и появилась идея объединить наработки института и свой научно-прикладной опыт для создания АНПА, оснащённого многозвенным манипулятором.

– Ваш цикл работ посвящён методам и системам управления для автономного выполнения подводными аппаратами манипуляционных операций. Как бы вы объяснили суть этой технологии человеку, далёкому от робототехники?

– Для оперативного решения широкого круга задач, обусловленных развитием подводной инфраструктуры и разработкой морских месторождений, возникла потребность в создании нового класса АНПА, обладающих расширенными функциональными возможностями. Оснащение АНПА манипуляторами позволит даже в условиях сложной ледовой обстановки проводить круглогодичные инспекционные и технологические манипуляционные работы на подводных инженерных сооружениях, а также сбор различных проб и подъём найденных объектов. Однако для автономного выполнения манипуляционных операций потребовалось создание новых методов и систем управления этими сложными динамическими объектами в экстремальных условиях подводной среды.

Испытания АНПА ММТ-3500 с манипулятором

–Александр Юрьевич, в чём заключается основная научная новизна разработанных вами методов управления?

– Новизна методов в том, что их согласованная работа обеспечивает распознавание окружающей обстановки и объектов работ, формирование целевых программных сигналов и управление перемещениями АНПА и рабочих инструментов манипулятора для автономного выполнения манипуляционных операций в режиме стабилизируемого зависания аппарата в заданной точке пространства.

– С какими главными трудностями столкнулись в ходе исследований?

– Наиболее трудным оказалось учесть динамические особенности аппарата и манипулятора, а также задержки и ошибки получения информации от бортовых сенсоров при синтезе единой системы управления этим робототехническим комплексом.

– Где уже сейчас или в обозримом будущем можно применять полученные результаты?

– На основе разработанных методов созданы эффективные системы управления, расширяющие круг работ, выполняемых АНПА. Для тестирования этих систем проведены бассейновые и экспедиционные испытания с использованием спроектированного и изготовленного в ИПМТ ДВО РАН глубоководного АНПА ММТ-3500, оснащённого манипулятором. Реализованная система информационной поддержки операторов ТНПА Comanche-18 была использована в шести научно-исследовательских экспедициях ННЦМБ ДВО РАН на НИС «Академик М.А. Лаврентьев» в Японском, Беринговом и Охотском морях, а также Тихом океане в 2016–2021 годы. Возможности этой системы позволили ТНПА за одно погружение преодолевать более шести километров в процессе выполнения поисковых и исследовательских операций, при этом увеличивалась скорость выполнения некоторых работ. Ожидается, что полученные результаты будут применяться в различных сферах, где роботы смогут заменить тяжёлый и опасный человеческий труд под водой.

– Какие задачи в развитии этой тематики вы планируете решать в ближайшей перспективе?

– Перспективы дальнейшей разработки темы связаны с созданием резидентных манипуляционных роботов, способных долговременно базироваться на подводных станциях, на которых будут производиться информационный обмен и подзарядка аккумуляторных батарей. Обязательно будут создаваться системы управления с элементами искусственного интеллекта, а также демонстраторы технологий и экспериментальные образцы перспективных подводных роботов.

***

Разработки Александра Юрьевича Коноплина – это не просто теория, а уже прошедшие проверку в реальных экспедициях технологии. Они знаменуют переход от подводных роботов-наблюдателей к роботам-работникам, способным самостоятельно выполнять сложные операции в самых суровых условиях. А перспектива создания резидентных подводных роботов, постоянно дежурящих на глубине, открывает совершенно новые возможности для науки и экономики. И как яркое подтверждение востребованности этих исследований, – во время подготовки материала к публикации Александр Юрьевич успешно защитил докторскую диссертацию. Мы от всей души поздравляем его с этим двойным успехом – высокой наградой и высшей научной степенью, которые открывают новые горизонты для подводной робототехники на Дальнем Востоке.

Академик Ю.Н. КУЛЬЧИН, А.С. ГУБАНКОВ и А.Ю. КОНОПЛИН на заседании президиума ДВО РАН вручении дипломов лауреатов премии ДВО РАН. 24 декабря 2025 года

Фото из личного архива Александра КОНОПЛИНА и Александра КУЛИКОВА


Комментариев нет:

Отправить комментарий