Опорный Тюменский индустриальный университет

Автономная модульная транспортно-технологическая платформа

Инновационный проект предполагает в соответствии с государственной программой по приоритетному направлению развития науки, технологий и техники в Российской Федерации реализацию по собственной разработке опытного образца автономной модульной транспортно-технологической платформы, программно-аппаратных средств, обеспечивающих движение транспортного средства в частично или полностью беспилотном режиме, и на их основе – разработку ряда модификаций автономных транспортных средств модульной конструкции различного назначения, освоение их производства.

Цель реализации проекта повышение эффективности применения беспилотных технологий в производстве.

Задачи проекта

• Разработка, проектирование и создания опытного образца автономной транспортно-технологической платформы модульной конструкции.
• Создания центра концентрации технологических компетенций в области разработки и проектирования БТС и их компонентов.
• Повышение уровня образования и профессиональных компетенций в области создания и эксплуатации БТС.
• Внедрение новых профессий, создание высококвалифицированных рабочих мест на территории Тюменской области.
• Кроме этого, реализация инновационного проекта позволит освоить современные передовые технологии, которые будут затем вовлечены в промышленную кооперацию с целью создания конкурентоспособной продукции с высоким экспортным потенциалом.

Актуальность проведения НИОКР и реализации проекта в целом

В настоящее время БПЛА вертолетного типа оснащаются полезной нагрузкой самого различного назначения и выполнять широкий спектр функций. Промышленное применение беспилотных летательных аппаратов дает большие преимущества предприятиям нефтегазового комплекса в части геологоразведки, для контроля объектов добычи и транспортировки нефти, мониторинга состояния трубопроводов и т.д.

Широко применяются БПЛА и в сельском хозяйстве.

Основные ограничения на применение БПЛА вертолетного типа:

1. Низкая автономность и необходимость постоянного взаимодействия с оператором.
2. Необходимость специальной подготовки операторов БПЛА.
3. Ограниченные длительность полета (30 мин.) и радиус действия (до 5 км).
4. Недостаточные пропускная способность и количество каналов связи.

БПЛА в составе автономной транспортно-технологической платформы

Исходя из значительной востребованности БПЛА, расширение функциональных возможностей БПЛА является достаточно актуальной задачей.
В этой связи интеграция на одной платформе двух беспилотных технологий снимает основные ограничения на применение БПЛА.

При этом основными функциями автономной транспортно — технологической платформы в ходе решения технологической задачи являются:

1. Периодическая регенерация источников питания БПЛА (замена или зарядка).
2. Автоматический контроль взлета-посадки БПЛА.
3. Автоматический контроль и управление параметрами полета БПЛА.
4. Управление и контроль последовательности проведения БПЛА заданной технологической задачи.
5. Текущая связь с оператором и движение по установленному маршруту.

Изложение сущности и степени новизны НИОКР и преимуществ по сравнению с аналогами

В последнее десятилетие наблюдается значительный рост технологических инноваций по темам беспилотного транспорта.

Беспилотный вездеход для бесконтактного мониторинга состояния нефтепроводов (разработчик -Роснефть)

Прототип беспилотного трактора от CNH Industrial

Агробот от Avrora Robotics

Беспилотный робототехнический комплекс Арго

Беспилотный вездеход для диагностики магистральных нефтепроводов (Роснефть)

Модульная концепция автономной транспортно-технологической платформы:

1. базовый модуль – колесное шасси оптимальной конфигурации, предназначенное к применению для различных целей;
2. набор съемных модулей, оснащенных специализированным навесным технологическим оборудованием.

Модульная технология разработки и проектирования автономной транспортно-технологической платформы позволяет на одной и той же научно-технической и промышленной базе создавать как беспилотные производственные системы, рассчитанные на массовый спрос, так и беспилотные средства военного назначения.

Структура и состав транспортно-технологического модуля

1. Видеокамера; 2. Блок управления движением; 3. Блок навигации и позиционирования; 4. Литиевый аккумулятор; 5. Двигатель-колесо; 6. Пульт дистанционного управления

Жизненный цикл реализации инновационного проекта

Реализация инновационного проекта обеспечит:

1. Создание центра концентрации технологических компетенций в области разработки и проектирование новых беспилотных технологий.
2. Создание новых конкурентоспособных направлений в системе подготовки профессиональных кадров, в том числе реализации программы высшего профессионального образования по специальности “Беспилотные транспортные средства”.
3. Проведение образовательных проектов и программ по тематике БТС.
4. Создание центров детского развития и системы конкурсных мероприятий для школьников по тематике БТС.

Описание потенциала коммерциализации

Описание имеющегося задела для НИОКР

В рамках образовательной программе «Автотранспортная мехатроника» и гранта на научные разработки ТИУ наработан значительный потенциал компетенций в области управления автономными транспортными системами:

1. Выполнена модель автономного автомобиля.

2. Разработаны алгоритмы:

• Автоматическая парковка.
• Автоматическое торможение.
• Дистанционное управление по радиосвязи и протоколу bluetooth.
• Система удержания в полосе движения.
• Предупреждение и информирование водителя, взаимодействие «V2I».
• Автономное движение по объемному каркасу полигона.
• Проводятся НИР в рамках реализации системы компьютерного зрения.

3. Проводятся НИОКР в рамках реализации управления автономным транспортным манипулятором на колесном шасси.

Ресурсная база инновационного проекта

Научный коллектив:

• Руководитель Захаров Николай Степанович, д.т.н., профессор. Опыт и компетенции по тематике проекта:
  Изменение зарядного тока автомобильных аккумуляторных батарей в зимний период / Захаров Н.С., Сапоженков Н.О. // Научно-технический вестник Поволжья. 2014. № 5. С. 196-198.
  Виртуальный тренажер для моделирования процессов функционирования тормозной системы автомобиля / Захаров Н.С., Абакумов Г.В., Карнаухов В.Н., Елесин А.С. // Научно-технический вестник Поволжья. 2012. № 6. С. 245-248.
  Methods of optimization of vehicle parameters / Nekrasov V.I., Ziganshin R.A., Ziganshina A.V., Zakharov N.S., Shpitko G.N. // International Journal of Mechanical Engineering and Technology. 2018. Т. 9. № 3. С. 1031-1037. (SCOPUS)
  Выполнение НИР по теме: Совершенствование технологических процессов ТО и Р автомобилей ОАО «Сургутнефтегаз»
  Выполнение НИР по Тематическому плану госбюджетных НИР ТИУ НА 2016-2020 гг.: Проектирование и оптимизация подсистем сервиса и технологической эксплуатации транспортных и технологических машин
• Козин Евгений Сергеевич, к.т.н., доцент, Доцент каф. САТМ, РОП «Автотранспортная мехатроника»/ Опыт и компетенции по тематике проекта: Грант на создание опытного образца по теме: «Учебно-методический испытательный комплекс для разработки, отладки и совершенствования беспилотных систем управления автотранспортными средствами», декабрь, 2017, Диплом 3 «ВУЗПРОМФЕСТ-2018», тематика: «Автономные транспортные средства», апрель, 2018
• Сапоженков Николай Олегович, к.т.н., доцент кафедры САТМ, Опыт и компетенции по тематике проекта: Неоднократный победитель всероссийских соревнований по автомодельному спорту. Мастер спорта России. Проектирование и изготовление спортивных автомоделей, радиоуправляемых машин и вездеходов РТК на основе САПР.
• Макаров Егор Иванович, К.т.н., ТИУ, институт транспорта, кафедра САТМ, Опыт и компетенции по тематике проекта: Участие в создании виртуального макета для музея Роспан Интернешнл, Участие в создании компьютерного тренажера по действиям персонала в случае различный ситуаций УППНГ Лукойл, г. Лангепас
• Базанов Артем Владимирович, к.т.н., доцент, Доцент каф. САТМ ИТ ТИУ/ Опыт и компетенции по тематике проекта: Электронные системы управления двигателем и системы безопасности автомобиля : учебное пособие / Козин Е.С., Базанов А.В. // Тюмень, 2017.
• Петров Вячеслав Сергеевич, Студент направления подготовки 23.03.03 ОП «Автотранспортная мехатроника»
• Карбушев Елисей Олегович, Студент направления подготовки 23.03.03 ОП «Автотранспортная мехатроника»
• Проскуряков Николай Александрович, доцент кафедры «Технология машиностроения», Лауреат конкурса Тюменской области «Инженер года 2004», Тюменского областного конкурса «Лучший инновационный проект-2008», смотр-конкурса «Лидер в научно-инновационной деятельности-2008». Золотая медаль IV Уральской венчурной выставки-ярмарки «Инновации-2008».
• Баутрушевич Константин Сергеевич , ДТиС “Пионер”,ДТ Кванториум , Образование высшее. Окончил Тюменский Нефтегазовый университет, Институт промышленных технологий и инжиниринга, кафедра Технология машиностроения», по специальности «инженер-технолог».

Презентация проекта Автономная модульная транспортно-технологическая платформа