Роботы для всех стихий: разработка ИПУ РАН помогает следить за экологией и безопасностью

В России разработали мультисредный роботизированный комплекс ― безэкипажный катер, подводный дрон, наземный электровездеход и аэростат, ― который возможно запускать даже в условиях ограничения полетов и заглушенной связи. Аппараты, работающие совместно, могут следить за экологической обстановкой, пожарами, охранным периметром и поднимать ретрансляторы. Разработкой комплекса и его развитием занимаются ученые Института проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН.  

В числе прочего оборудование прошло испытания и показало эффективность в прошлом году во время разлива мазута в Черном море в окрестностях Анапы: ученые с воздуха и под водой находили мазутные пленки и скопления нефтепродуктов на глубине. В условиях запрета на полеты беспилотных аппаратов аэростаты стали ключевым инструментом для экологического мониторинга. Подъем компактного дирижабля позволяет эффективно и экономно следить за экологической ситуацией с высоты.

Ученые тестировали комплекс роботов в различных территориальных условиях: на побережье, в лесу, городах, горной местности. В каждой точке они выполняли различные задачи, связанные с экологией, обороной, охраной правопорядка, наукой. Вследствие легкости и мобильности мультисредный комплекс возможно развернуть на точке за полчаса силами двух человек.

Нужен не универсальный робот, а тот, который решит задачу

О разработке и более широких задачах, которые решают робототехники, корреспонденту портала «Научная Россия» рассказал научный сотрудник ИПУ РАН Андрей Николаевич Мигачев: «Мультисредность комплекса позволяет значительно экономить средства: нет необходимости создавать специализированных роботов. Например, возможно выполнять автономные задачи в открытом море. Отправить аэростат в море самостоятельно нельзя ― он просто улетит. Но его можно привязать к подводному роботу или катеру, а дополнительное оборудование позволит ему играть роль антенны связи или наблюдательной мачты».

Сценариев, по которым роботы могут взаимодействовать, много. Например, надводный робот способен сохранить энергоресурсы подводного аппарата следующим образом: отбуксировать его в определенную точку в море и, встав там на якорь, заряжать его от своих солнечных панелей. Подводный же робот проводит обследование заданного района и возвращается к катеру. При этом можно дополнить комплект аэростатом, который на длительном маршруте при попутном ветре может выполнять функцию паруса и доставлять до точки другие аппараты, еще эффективнее сохраняя заряд батарей или запас топлива.

Одновременно аэростат может нести на себе маленький дрон. Так открывается дополнительный потенциал системы — например, возможность спасения утопающих. При подобном сценарии с помощью аэростата вычисляется азимут относительно курса корабля, формируется полетное задание, а вылетевший в нужном направлении дрон ищет в воде цели, к которым направляется спасательное судно. Оборудование, пригодное для установки на аэростат, ― это спектральные и оптические камеры, ретрансляторы, анализаторы воздуха или микрофоны. На водные роботы устанавливается аппаратура приема-передачи, наблюдения, управления маршрутом.

«Любой робот ― это, по сути, транспортное средство для перевозки, неважно, человека, дополнительного груза или научного оборудования. При этом мы стараемся создавать дешевых роботов, потому что они получат свое место в привычной для нас жизни, только когда станут доступными. Поэтому мы не делаем их универсальными и не стараемся оснастить одного робота всеми возможными сенсорами, камерами, лидарами и искусственным интеллектом. В этом нет необходимости, а при потере такого робота ущерб будет очень крупным. Робот должен выполнять собственный определенный функционал, поэтому мы создаем устройства, которые можно пересобирать для решения определенных задач», ― рассказал А.Н. Мигачев.

Важны не роботы как таковые, а понимание их места в существующем мире

Самое неважное в робототехнике ― это собственно роботы: все равно, откуда брать «железо». Самое важное ― это люди, а самое сложное в робототехнике ― программное обеспечение как связь между роботом и человеком, отмечает А.Н. Мигачев. Ключевая задача специалистов ИПУ РАН — не столько разработка роботов и их функционала, сколько необходимость четко определить роли и зоны ответственности людей и роботов в инфраструктуре и производственных процессах будущего.

«Сейчас никто не может определить, какие функции отойдут роботам, а какие останутся за людьми. Мы же исследуем пространство для робота и для человека, ― говорит А.Н. Мигачев. — Это основная, глобальная задача. Все остальное, как бы оно красиво ни выглядело, ― просто видимое и понятное следствие нашей работы. Ведь эта передача функционала может привести к коллапсу множества привычных и налаженных процессов».

Ученый привел в качестве примера ситуацию с транспортом. С одной стороны, возможно, стоит отстранить человека от управления автомобилем, лодкой, самолетом. По минимальным оценкам, 70% аварий на дорожном, водном и воздушном транспорте происходят из-за человеческого фактора. Водитель-пилот со временем может исчезнуть, и аварийность снизится. Но, с другой стороны, без работы останутся десятки миллионов человек. Кроме того, роботам не подходит нынешняя инфраструктура, созданная для людей и машин: проблемой стала даже более скромная задача интеграции самокатчиков в привычные условия. Но как может выглядеть обновленная инфраструктура, учитывающая одновременно и комфорт человека, и эффективную и безопасную работу роботов, ― вопрос открытый.

Подобных проблем, связанных с внедрением роботов, достаточно. Это создание цифровых двойников пространств, новые информационные системы, локальная навигация, информационная безопасность и многие другие. Но принципиальными задачами остаются подготовка кадров и объединение различных специалистов.

«Времена эгоистов закончились, сегодня крайне важно умение работать в одной команде, особенно в области робототехники. Один крутит гайки, другой программирует, третий создает архитектуру… И все это надо делать вместе. И именно такой подход необходим в обучении, но не все вузы с этим справляются», ― отметил А.Н. Мигачев.

Промышленные перспективы роботизации

Роботизация в России признана национальным приоритетом. Преимущественно это касается промышленной робототехники. Глава государства В.В. Путин ранее ставил цель войти в топ-25 стран по плотности роботизации к 2030 г.: для этого, по оценкам Минпромторга, нужно достичь общепромышленного уровня в 145 роботов на 10 тыс. сотрудников. По статистике, собранной в конце 2025 г., на 10 тыс. рабочих в стране приходится меньше 30 роботов; для сравнения: в Южной Корее, лидирующей в этой области, на 10 тыс. рабочих приходится 1,2 тыс. роботов. При этом положительные перспективы увеличения количества роботов очевидны: это повышение стабильности производств и исключение человеческого фактора, увеличение производительности, решение проблемы кадрового дефицита на заводах.

Трудности промышленной роботизации тоже известны: ограничения поставок иностранных комплектующих, необходимость модернизации и перестройки производственных линий, спроектированных под использование ручного труда, подготовка кадров. К 2030 г. в России запланировано создание центров развития робототехники, на которые выделяют 15 млрд рублей. Ожидается, что это стимулирует развитие научных исследований, работы в области реверс-инжиниринга (воспроизведении зарубежных технологий), обучение новых кадров для отрасли.

А с 1 января 2026 г. в России начал действовать первый ГОСТ для промышленных роботов. Установленные стандарты помогут избавиться от трудностей, связанных с разрозненностью технологических решений и отсутствием единых протоколов и закрепленных понятий, а в результате быстрее внедрять современные роботизированные системы на производствах, эффективнее разрабатывать новые решения. Позже в 2026 г. должны быть разработаны и введены первые стандарты для роботов-доставщиков, касающиеся их классификации и соответствия требованиям безопасности.

В развитии робототехники как промышленной, так и специального назначения активно участвуют подразделения Российской академии наук. Причем РАН не только сопровождает, а закладывает ее фундамент: от исследований в сфере ИИ, сенсорики и нейроморфных систем до создания новых материалов и математических моделей. В частности, в конце 2025 г. президент РАН Г.Я. Красников во время встречи с В.В. Путиным отметил исследование ФИЦ «Информатика и управление» РАН, посвященное методам децентрализованного избегания столкновения. Ученые разработали уникальные алгоритмы, которые позволяют рою беспилотников или группе роботов взаимодействовать между собой, избегая столкновений. По словам главы РАН, анализ показывает превосходство над зарубежными аналогами.

Статья подготовлена при поддержке Российской академии наук