Ключевым ограничением широкого применения дронов при решении самых разных задач - от патрулирования до доставки - являются слабые батареи. Дроны нуждаются в перезарядке или ручной замене батарей каждые 30-40 минут. Российский изобретатель Игорь Данилов придумал, как решить эту проблему.
Игорь Данилов — младший научный сотрудник лаборатории робототехники Университета Иннополис. Он работает над проектом создания док-станции для дронов — небольшого крытого ангара, где беспилотник сможет автоматически заменить севшую батарею всего за одну минуту, а в случае необходимости переждать непогоду. В интервью «Хайтеку» изобретатель рассказал о принципе работы док-станции и необходимости поспешить с реализацией проекта — в мире аналогов пока нет, но Amazon уже запатентовала похожее решение.
— Расскажи историю проекта: с чего все началось?
— Все началось с того, что я занимался аналогичным проектом, но не по замене батареи, а по беспроводной зарядке дрона. По задумке, коптер должен был садиться на зарядную платформу, на которой осуществлялась бы беспроводная зарядка, заряжаться и взлетать.
Однажды в университете нас собрал Николай Никифоров. На встречу пришли студенты, у которых есть собственные проекты, а меня позвали от лаборатории робототехники. Я рассказал министру про свой проект, и он предложил сделать замену батареи, а не беспроводную зарядку. Я согласился, после чего стал прорабатывать проект, накидал примерную смету, нашел команду. Позже я услышал про «Территорию смыслов», презентовал на форуме свой проект и выиграл грант в размере 300 тысяч рублей.
— Кто входит в команду разработки?
— В команде кроме меня есть инженер-конструктор, который занимается проектированием всех механических узлов наземной станции и кассетодержателя для аккумулятора на дроне. Мы используем обычный дрон, на который устанавливаем кассетодержатель. Станция вынимает разряженный аккумулятор из этой кассеты и вставляет в нее заряженный. Также у нас есть программист-робототехник. Сейчас мы ищем электронщика, то есть всего в команде будет четыре человека.
— Почему Никифоров предложил вариант со сменными кассетами?
— Беспроводная зарядка длится очень долго, примерно 8 часов. Контактная зарядка занимает от 30-40 минут до нескольких часов.
— То есть ты вообще отказался от идеи беспроводной зарядки дрона?
— В принципе, да.
— Сколько вам нужно денег на реализацию проекта?
— 4,5 миллиона рублей.
— На создание одной станции?
— На создание работающего прототипа. Да, это одна станция по замене батарей и усовершенствованный дрон — с держателем, дополнительной электроникой и сенсорами, которые позволят автоматически находить зарядную станцию и садиться на нее. В дальнейшем станция будет стоить в несколько раз дешевле.
— Не думал о создании сети таких станций, которые будут расположены на определенном маршруте?
— Изначально проект на это и затачивался. Мы хотели сделать не только смену батареи, но и такие базовые станции для дрона, где он может укрыться в случае непогоды или будет ожидать технический персонал в случае поломки. Соответственно, логично было бы покрыть определенную территорию сетью таких станций и автоматизировать использование дронов в пределах этой территории для видеонаблюдения, мониторинга, доставки каких-то грузов или медикаментов — для любых применений, на которые хватит воображения.
— Аккумуляторные кассеты в сами станции будут загружаться человеком?
— Да, раз в несколько месяцев. Допустим, есть 15 аккумуляторов, они находятся в станции как патроны в барабане револьвера и заряжаются. Разряженная батарея займет место заряженной — той, которую забрал дрон, — и снова начнет заряжаться.
— На сколько зарядов хватает одного аккумулятора?
— Это зависит от типа аккумулятора, сейчас примерно на тысячу зарядов в среднем. Однако совсем скоро появятся новые типы аккумуляторов, в которых число циклов заряда возрастет существенно — до 5-10 тысяч.
— О каких аккумуляторах ты говоришь?
— Сейчас в основном для дронов используют литий-полимерные аккумуляторы, но по всему миру активно ведутся исследования в направлении разработки новых типов аккумуляторов, например, на основе Li-S или диоксида титана, у которых увеличится как емкость, так и число циклов заряда.
— Сколько сейчас дрон может непрерывно находиться в воздухе?
— Это зависит от дрона, в среднем — 30-40 минут.
— Какое расстояние он может преодолеть за это время?
— В среднем 10 километров.
— Каким ты видишь применение сети станций с аккумуляторами для дронов?
— Не обязательно говорить о сети, можно и об одной станции. С помощью нескольких дронов и одной станции можно обеспечить непрерывное автоматические видеонаблюдение на территории таких объектов как, например, завод, электростанция, протяженная сеть складов и так далее. Дроны будут летать по определенным маршрутам и патрулировать территорию, через каждые полчаса меняя батарею.
Станции можно использовать для обслуживания дронов, которые занимаются доставкой грузов. Например, для доставки почты по маршруту Иннополис — Казань. Расстояние между городами — 40 километров, значит, для автоматизации доставки на этом маршруте нужно установить четыре станции.
— Есть ли аналоги у твоей разработки?
— Буквально две недели назад Amazon запатентовала похожую технологию и сейчас, видимо, будет вести разработку аналога, но готового решения у компании пока нет. Израильская компания Airobotics осуществляет услуги по мониторингу с помощью дронов, у них есть небольшие ангары, в которых дрон может укрыться и заменить батарею. Но компания не продает эти ангары, а использует их в качестве элемента предоставляемых собственных услуг. Они могли бы послать на обслуживаемую территорию сотрудника с дроном и рюкзаком батарей, но решили исключить человека из процесса.
— Как Amazon запустит доставку дронами, если у них нет такой технологии?
— У Amazon есть дрон, который сделан по принципу конвертоплана, то есть он взлетает как вертолет, а летит как самолет. У него переменное направление тяги и он может пролететь порядка 10 миль.
— Откуда собираешься взять оставшиеся 4,2 миллиона рублей на разработку? Удалось ли познакомиться с инвесторами на «Территории смыслов»?
— На форуме инвесторов особо не было, очень много было представлено социальных проектов — это все-таки не венчурная ярмарка. Откуда брать? Хороший вопрос! Мы будем подаваться на гранты. Возможно, кто-то заинтересуется нашей работой после публикаций в средствах массовой информации и предложит сотрудничество. То есть мы сейчас находимся в активном поиске финансовой поддержки.