Гидрология

ТАЙНЫ ОКЕАНА РАЗГАДЫВАЮТ РОБОТЫ

Исполнилось 20 лет со дня образования Института проблем морских технологий (ИПМТ) Дальневосточного отделения РАН (Владивосток). Официальной датой его рождения считают 1 апреля 1988 г. Однако формирование группы единомышленников, объединенной идеей автоматизации процессов исследования и освоения океана, началось задолго до этого - в 1970-х годах в небольшой лаборатории Института автоматики и процессов управления ДВО РАН, которой руководил доктор технических наук (академике 1992 г.), организатор ИПМТ Михаил Агеев (1931 - 2005). С его именем связаны создание и развитие в России совершенно нового класса морской техники - автоматических подводных аппаратов, а также начало изучения проблем по их управлению и навигации. Удачно совмещая теоретические и прикладные экспериментальные работы, лаборатория в 1980-е годы получила статус самостоятельного учреждения и с тех пор решает важные практические задачи, связанные с созданием автономных необитаемых подводных аппаратов, предназначенных для использования в народном хозяйстве.

В результате более десяти типов сложнейших технических устройств, способных без участия человека исследовать морское дно, осуществлять съемку рельефа, искать и обследовать затонувшие объекты, проводить измерения параметров среды, разработали и испытали на глубинах до 6000 м сотрудники этого института. Опытная эксплуатация показала их высокую эффективность при выполнении исследовательских, поисковых, геолого-разведочных работ, мониторинге океана.

Летом 2007 г. сотрудники ИПМТ участвовали в научной экспедиции "Арктика-2007". Используемый там многофункциональный глубоководный аппарат "Клавесин-IP", оснащенный средствами автономной и гидроакустической навигации и связи, успешно выполнил программу по обследованию дна и водной среды на хребте Ломоносова в Северном Ледовитом океане, показав высокий уровень отечественной подводной робототехники.

Словом, не случайно к юбилейной дате ИПМТ газета "ДВ ученый" подготовила специальный выпуск, посвященный истории создания автоматических подводных аппаратов, перспективным программам в области подводной робототехники и новым сферам ее применения. О том, чем живет коллектив сегодня, какие проблемы волнуют его и как они решаются, рассказали доктор технических наук Лев Киселев и член-корреспондент РАН Александр Щербатюк.

Научные проблемы создания автономных необитаемых подводных аппаратов имеют свою специфику. Она заключается в том, что вопросы навигации, управления, повышения автономности и "интеллекта" подобной техники при выполнении различных работ необходимо решать в сложной, а порой экстремальной подводной среде. К примеру, от космических аппаратов автономные подводные роботы отличаются не только технологией разработки, но и методами навигационного обеспечения, управления движением, архитектурой бортовых систем, средствами сбора и обработки информации. А если прибегнуть к сравнению с подводными лодками, то робот как автоматический объект с ограниченными связями с человеком-оператором должен иметь способность к собственным "интеллектуальным" действиям в зависимости от реальной подводной обстановки.

Некоторые считают, что создание подводных аппаратов - чисто техническая проблема. Это ошибочное мнение, полагают разработчики. Научный поиск нестандартных решений и создание новейших систем подводной робототехники неразделимы.

Для исследования широкого круга задач навигации, управления и связи необходимы соответствующие теоретические и экспериментальные модели, позволяющие оценивать возможности тех или иных подходов или решений. Они, а также вычислительные и имитационные аналоги оказываются эффективными как при проектировании новой техники, так и при отладке систем в режиме виртуальной реальности.

Институт давно работает в этих направлениях, что находит отражение не только в его научных трудах, но и в реальных объектах подводной робототехники. В последние годы ряд перспективных исследований по созданию "интеллектуальных" аппаратов он проводит в рамках интеграционных проектов с институтами Дальневосточного, Сибирского и Уральского отделений РАН, в которых ИПМТ выступает в роли головной организации. Так, в кооперации с Институтом автоматики и процессов управления ДВО РАН здесь разрабатывают универсальный моделирующий комплекс, позволяющий исследовать различные процессы и функциональные свойства систем подводного робота и производить их отладку (научные руководители академик Владимир Левин и доктор технических наук Валерий Бобков). Уже есть практические результаты, которые можно использовать в конкретных проектах подводных аппаратов.

Совместно с Тихоокеанским океанологическим институтом ДВО РАН сотрудники трудятся над проблемой дальней акустической навигации (научный руководитель доктор технических наук Юрий Моргунов) и технологией геофизического мониторинга морских акваторий (соруководитель кандидат технических наук Валерьян Никифоров).

Исследования, проводимые с Институтом математики и механики УрО РАН, направлены на построение высокоразрешающих систем подводного акустического зрения и методов синтезирования гидролокационных сигналов и изображений (научный руководитель член-корреспондент РАН Виталий Бердышев). Результаты поисков в этой области могут быть использованы как в виде компьютерных моделей, так и при совершенствовании конкретных технологических устройств.

Большой научный задел у института и в работах, ориентированных на создание геоинформационных систем для подводных роботов и методов их интеллектуального управления в сложных глубоководных условиях. Они проводятся в творческом содружестве с иркутским Институтом динамики систем и теории управления СО РАН (научный руководитель академик Станислав Васильев).

Интерес представляют и совместные проекты в области экологии и мониторинга водной среды. Длительное сотрудничество связывает ИПМТ с Институтом биологии моря им. А. В. Жирмунского ДВО РАН (Владивосток). В 2003 г. они начали исследования по экологическому мониторингу водных акваторий с использованием необитаемого подводного аппарата TSL*. Предварительно провели сравнительный анализ видео- и фотоинформации, полученной аквалангистами и подводным аппаратом. Результаты показали, что на основе цифровых цветных изображений, доставляемых подводным аппаратом, возможна корректная оценка видового состава, характера распределения и плотности поселения бентосных организмов, а также отдельных характеристик их популяций.

В заливе Восток Японского моря при помощи TSL изучали состояние и устойчивость донных сообществ морских организмов прибрежных зон в условиях антропогенного воздействия и природных факторов. С тех пор ежегодно в акватории Дальневосточного государственного морского заповедника (залив Петра Великого, Японское море) проводят видеомониторинг донных ландшафтов. Данные работы сотрудники выполняют в рамках программы фундаментальных исследований Президиума РАН "Научные основы сохранения биоразнообразия".

С 2007 г. в ДВО РАН реализовывают целевую комплексную программу "Биологическая безопасность дальневосточных морей Российской Федерации", координатором которой является Институт биологии моря им. А. В. Жирмунского, а одним из его соисполнителей - ИПМТ. Проект предусматривает исследование состояния и динамики морских экосистем под влиянием климатических изменений и воздействием природных и антропогенных факторов и создание комплекса технических средств контроля за биологической продуктивностью морских экосистем на акваториях дальневосточных морей. Для этого специалисты модернизировали аппарат TSL, оснастив его современными сенсорными устройствами. Практика показала эффективность глубоководной техники.

В настоящее время Институт проблем морских технологий разрабатывает элементы комплекса, предназначенного для обеспечения длительной работы группы подводных аппаратов в заданном районе водной акватории и их навигационного сопровождения.

В 2006 г. совместно с Тихоокеанским океанологическим институтом здесь начали разрабатывать методику оценки запасов донных газогидратов с использованием необитаемых подводных аппаратов. Приобрели датчик для измерения концентрации растворенного метана в воде и разработали аппаратные и программные средства для интегрирования датчика метана в информационно-измерительный комплекс робототехники. В прошлом году в натурных экспериментах отработали методику, с помощью которой будут исследовать запасы газогидратов на дне Охотского моря.

Значимость работ Института проблем морских технологий по созданию подводных аппаратов трудно переоценить. Планы, которые еще несколько лет назад казались несбыточными, сегодня имеют все шансы быть реализованными. Разработана государственная программа на следующее десятилетие, которая, несомненно, будет способствовать широкому развитию отечественной робототехники.


Марина ХАЛИЗЕВА

Товары оптом на объемные буквы купить rtmplus.ru.
Авторские права на статьи принадлежат их авторам
Проект компании Kocmi LTD