Материал из Linuxformat.

Ле­тать вы­ше

Ни­ко­лас Рой объ­яс­ня­ет Ан­то­ну Бо­ри­со­ву, как ис­сле­до­вать слиш­ком опас­ные, хо­лод­ные или да­ле­кие для че­ло­ве­ка мес­та.

Бес­пи­лот­ные ле­та­тель­ные ап­па­раты или БЛА [Unmanned Aerial Vehicles, UAVs] ста­но­вят­ся все умнее и выпол­няют все более слож­ные за­да­чи. Они по­мо­га­ют ис­сле­до­вать уда­ленные или опас­ные места. Нико­лас Рой [Nicolas Roy] из груп­пы Robust Robotics Group Мас­са­чу­сетс­ско­го тех­но­ло­ги­че­ско­го ин­сти­тута [MIT] — гла­ва коман­ды, вы­иг­рав­шей в про­шлом го­ду ме­жду­на­род­ный кон­курс по ро­бо­то­технике со сво­им квад­ро­коп­тером. И пред­ставь­те се­бе, квад­ро­коп­те­р управ­ля­ет­ся Linux…

• Linux Format: Рас­ска­жи­те, по­жа­луй­ста, о ва­ших БЛА. От­куда взя­лась эта идея?

Нико­лас Рой: Мы за­ня­лись ею го­да три на­зад. Руйджи Хе [Ruijie He], ко­то­рый тогда был сту­ден­том-ди­пломником, вместе со мной на­чал ра­бо­тать над су­ма­сшед­шей иде­ей создания вер­то­ле­та с ла­зер­ным даль­но­ме­ром, спо­соб­но­го проле­теть в от­кры­тую дверь. Это был его ди­плом­ный про­ект, и мы по хо­ду де­ла до­пусти­ли мас­су кон­ст­рук­тор­ских оши­бок – весь­ма и весь­ма по­учи­тель­ных. Сле­дую­щим ле­том мы об­рати­лись в ком­панию Ascending Technologies, ко­то­рая де­ла­ет для нас ле­та­тель­ные ап­па­ра­ты (ЛА). Их ЛА ста­биль­ны, на­дежны и удоб­ны в ра­бо­те, так что кон­тракт с ними был ог­ром­ным ша­гом впе­ред. Вско­ре к на­ше­му про­ек­ту при­сое­динились Эбра­хам Бах­рах [Abraham Bachrach], Сэм Пре­нтис [Sam Prentice] и Гар­ретт Хе­манн [Garrett Hemann] – коман­да на­бра­ла «кри­тиче­скую мас­су», и про­ект стал бы­ст­ро про­грес­си­ро­вать.

• LXF: Квад­ро­коп­тер го­раз­до сложнее вер­то­ле­та или са­мо­лета. Есть ли для них ниша на рын­ке?

НР: Го­во­рить, что квад­ро­коп­те­ры «на­мно­го сложнее», неверно. У ка­ж­дой кон­ст­рук­тив­ной схе­мы ЛА есть свои досто­инства и недостат­ки – и у са­мо­ле­тов с неиз­ме­няе­мой гео­мет­ри­ей кры­ла, и у тра­ди­ци­он­ных вин­то­кры­лых ЛА, и у квад­ро­коп­теров. Основ­ная при­чи­на, по ко­то­рой мы ре­ши­ли ис­поль­зо­вать вер­то­лет – его умение «за­ви­сать» над объ­ек­том, недоступное обыч­но­му са­мо­ле­ту [это тре­бу­ет из­ме­няе­мой гео­метрии кры­ла и спо­соб­но­сти вер­тикаль­но­го взле­та и по­садки, – прим. пер.]. Слож­но­сти управ­ления квад­ро­коп­те­ром по сравнению с тра­ди­ци­он­ным вер­то­ле­том за­ви­сят не столь­ко от ЛА, сколь­ко от вы­пол­няе­мых им функ­ций.

• LXF: И все же — по­че­му вы оста­но­ви­лись на че­ты­рех­мо­торной схе­ме, а не на од­но­мо­тор­ной?

НР: Кон­ст­рук­ция квад­ро­коп­те­ра, пред­ло­жен­ная Ascending Technologies, про­ще, ста­бильнее и управ­ляе­мее, чем тра­ди­цион­ная. По­вы­шение ста­биль­но­сти, есте­ствен­но, ог­раничи­ва­ет ди­на­ми­ку ап­па­ра­та, хо­тя при те­ку­щих до­пусках на­ших дат­чиков мы, ве­ро­ят­но, по­ка и не смо­жем восста­но­вить кон­троль над квад­ро­коп­те­ром по­сле слиш­ком стре­ми­тель­ных маневров. Но мы ра­бо­та­ем над этим.

• LXF: На чем ле­та­ют ва­ши БЛА?

НР: На­ши ЛА и их дви­га­те­ли раз­ра­бо­та­ны в Гер­мании компанией Ascending Technologies. За­каз­ная ап­па­ра­ту­ра, ко­торую они для нас из­го­тов­ля­ют, ве­ли­ко­леп­на, и мы до­ве­ряем им на все 100 %. У ЛА че­ты­ре элек­тро­дви­га­те­ля, по шту­ке на ро­тор. Варь­и­руя ско­рость вра­щения дви­га­те­лей, мож­но ме­нять тан­гаж или крен квад­ро­коп­те­ра. Управ­ление вы­со­той ЛА, в свою оче­редь, соз­да­ет ме­ханиче­ский им­пульс. ПК с процес­со­ром Atom 1,6 ГГц с кар­той SD взаи­мо­дей­ству­ет че­рез после­до­ва­тель­ный ин­тер­фейс с мик­ро­кон­трол­ле­ром на ба­зе ARM. Кро­ме то­го, име­ет­ся Wi-Fi-связь с ПК на ба­зе Atom.

• LXF: По­че­му вы вы­бра­ли Linux?

НР: Во-пер­вых, со вре­менем у нас на­ко­пи­лась об­ширная ко­до­вая ба­за. Код, управ­ляю­щий на­шим вер­то­летом, был раз­ра­бо­тан на ба­зе па­ке­та для управ­ления на­земным ро­бо­том, он досту­пен здесь: http://carmen.sourceforge.net. От­кры­тая при­ро­да Linux обес­пе­чи­ва­ет «про­зрач­ную» ра­бо­ту с обо­ру­до­ванием ти­па бор­то­во­го мик­ро­кон­трол­ле­ра и дат­чи­ков. При непо­лад­ках в управ­лении обо­ру­до­ванием при­ят­но иметь воз­мож­ность про­ша­гать че­рез все драй­ве­ры и по­нять, что про­ис­хо­дит.

При всем при том, в вы­бо­ре ин­ст­ру­мен­та­рия мы праг­матич­ны, и Linux – от­нюдь не «се­реб­ря­ная пу­ля» за все. В на­шей ла­бо­ра­то­рии при­ме­ня­ют­ся не толь­ко раз­лич­ные ди­ст­ри­бу­ти­вы Linux, но и Windows, и Mac OS X, в за­ви­си­мо­сти от то­го, что мы де­ла­ем.

• LXF: Вы про­бо­ва­ли ис­поль­зо­вать для управ­ления БЛА яд­ро ре­аль­но­го вре­мени?

НР: Нам не по­на­до­би­лось яд­ро ре­аль­но­го вре­мени, по­тому что цик­лы са­мо­го низ­ко­го уров­ня, управ­ляю­щие дви­га­теля­ми, бе­рет на се­бя мик­ро­про­цес­сор от Ascending Technologies. Конеч­но, сиг­на­лы по­сту­па­ют от дат­чи­ков с неко­то­рым «дро­жанием» [jitter], ко­то­рое яд­ро ре­аль­но­го вре­мени могло бы ис­пра­вить, но эта по­ме­ха от­но­си­тель­но ма­ла.

• LXF: Ис­поль­зуе­те ли вы дру­гие от­кры­тые биб­лио­те­ки, напри­мер, OpenCV, или пол­но­стью по­ла­гае­тесь на соб­ствен­ные раз­ра­бот­ки?

НР: Да, конеч­но, мы ис­поль­зу­ем OpenCV, а так­же биб­лио­теки при­ми­ти­вов про­из­во­ди­тель­но­сти от Intel и дру­гие па­ке­ты. Ес­ли есть биб­лио­те­ка, даю­щая нуж­ные нам функ­ции – мы ее и бе­рем.

• LXF: А по­че­му вы не ис­поль­зо­ва­ли GPS? И ка­ко­вы по­тен­циаль­ные об­ласти при­менения ва­ше­го про­то­ти­па?

НР: Что­бы ори­ен­ти­ро­вать­ся с по­мо­щью GPS, обыч­но нуж­но ви­деть три или че­ты­ре спутника. По­это­му GPS не бу­дет ра­ботать, на­при­мер, в га­ра­же. Кро­ме то­го, GPS очень нена­деж­но ра­бо­та­ет в го­ро­дах, так как спутнико­вые сиг­на­лы ослаб­ля­ют­ся при от­ра­жении от зданий.

В ито­ге боль­шин­ство БЛА ле­та­ют на миниму­ме вы­со­ты. А мы ис­сле­ду­ем по­ле­ты в сре­де без GPS. Мы хо­тим ле­тать по­всю­ду. Лег­ко пред­ста­вить, как на­ши ап­па­ра­ты по­мо­га­ют в про­ве­дении ава­рий­но-спа­са­тель­ных ра­бот, по­иске пострадавших в зо­нах бед­ствия или оп­ре­де­лении, не опас­но ли вой­ти в здание. Есть и при­менения в во­ен­ных це­лях.

• LXF: Пред­ла­гае­те ли вы (или планируе­те пред­ло­жить) свое ПО под GPL или ка­кой-ли­бо дру­гой «сво­бод­ной» ли­цен­зи­ей?

НР: Наш ап­па­рат – готовый про­дукт Ascending Technologies, по­это­му он уже досту­пен. На­ше ПО раз­ра­бо­та­но на осно­ве па­ке­та Carmen для управ­ления на­зем­ным ро­бо­том, свободного под GPL. Добившись ста­биль­но­сти ПО для управ­ления вер­то­ле­том, что­бы оно бы­ло при­год­но для лю­бой сто­ронней груп­пы, мы, видимо, вы­пустим ре­лиз.

• LXF: А сра­бо­тал­ся бы ваш квад­ро­коп­тер с «мар­со­хо­да­ми»?

НР: Мы уже соз­да­ли по­доб­ный про­то­тип, в со­трудничестве с Джо­ном Ле­о­нар­дом [John Leonard] и Се­том Тел­лером [Seth Teller] из MIT – для сме­шан­ной груп­пы на­зем­ных ро­бо­тов и БЛА, с це­лью ис­сле­до­вания незна­ко­мой ме­ст­ности. Ку­да-то не до­б­рать­ся вер­то­ле­там, а ку­да-то – на­зем­ным ро­бо­там. Од­на­ко Марс как об­ласть для по­ле­тов мы не рассмат­ри­ва­ли.