Повелители дронов: как готовят специалистов по беспилотникам

В 2016 году рынок дронов развивался семимильными шагами – ​ожидал­ся годовой прирост в 20 % для гражданских потребителей и 5 % для военных. Государства тестировали системы мониторинга воздушного движения: у США появился «Воздушный невод» и Aerial Dragnet, у России – «Енот», чьи радары были «заточены» именно под обнаружение и сопровождение малых беспилотников. Тогда в движении WorldSkills сформировалась новая компетенция – ​«Управление беспилотными летательными аппаратами». Она полностью отражала тренд своего времени: ключевым навыком при обращении с дронами считалось именно пилотирование – ​визуальное, в ручном режиме. Когда компетенция сформировалась как полноценное направление, к ней подключился ГУАП – ​в 2018–2019 годах.

В первой версии Атласа новых профессий «оператор беспилотного летательного аппарата» (простыми словами – ​как раз пилот) занимал 12-ю строчку. Но довольно быстро стало ясно, что дронами нужно не только управлять. Их требуется программировать, ремонтировать и модифицировать. Пилотирование оказалось слишком узкой специализацией, которая не охватывает столь масштабную сферу. Время потребовало ввести новые модули обучения – ​обслуживание, диагностика, ремонт, восстановление и изготовление узлов коптера.

Татьяна Карпова, менеджер компетенции «Летающая робототехника»

«При выполнении работ “в поле” вполне прогнозируема ситуация, когда дрон выходит из строя или падает. Внешний пилот должен понимать, как восстановить аппарат в экстренных условиях, привести его в жизнеспособное состояние. Специалист широкого профиля способен и модифицировать имеющийся дрон. Представьте, что компания приобрела оборудование для доставки грузов. Она решила, что сейчас занимается доставкой грузов, а позднее будет осуществлять мониторинг или тепловизионное обследование какого-то объекта. Дрон нужно будет модифицировать под конкретную миссию. И не всегда из готовых частей. Так у нас возникли новые направления – ​изготовление узла коптера, моделирование узла коптера. Это практически часть разработчиков», – ​рассказывает Татьяна Карпова, менеджер компетенции «Летающая робототехника».

Со временем стало очевидно, что специалисты, обу­ченные внешнему пилотированию, их коллеги, которые обслуживают технику, и программисты – ​это все-таки направления с очень разными задачами. Рынок стал эволюционировать в сторону роботизации и автоматизации, при которой управление БЛА осуществляется автономно. Профессия внешнего пилота (та самая, из Атласа профессий) стала отживающей. Ручные полеты оцениваются сейчас либо как вчерашний день, либо как хобби для любителей.

Задача у отрасли амбициозная: есть новая цель – ​работающие системы должны выполняться в автономном режиме, то есть без участия человека. В случае с внешним пилотом концепция такая: один дрон – ​один специалист, который им управляет. Она не очень удобна и требует больших ресурсов. Зарплата человека-работника становится основной частью стоимости эксплуатации машины. В случае с автономным полетом команда программистов разрабатывает код, затем эксплуатанту достаточно нажать кнопку, и дрон сам выполняет миссию. Человек стоит над дроном как надсистема – ​именно он делает «железо» настолько умным, чтобы оно справлялось самостоятельно.

Тогда появилась другая компетенция – ​«Летающая робототехника», и ГУАП снова подключился к ней одним из первых. Эта область – ​не о программировании в чистом виде, все немного сложнее. На направлении решаются стандартные робототехнические задачи: система снабжается датчиками, электроникой, чтобы потом она могла ориентироваться в пространстве, создавать облако точек, обнаруживать препятствия. Отрабатываемые задачи постоянно усложняются. Одно дело – ​когда код разрабатывается для дрона, который будет двигаться по заранее заданной схеме и понятному пространству. Другое – ​когда умная робототехническая система самостоятельно обнаруживает препятствия на новом маршруте и сама решает, как их обойти.

Путь внутрь

«Летательная робототехника – ​это профессия будущего. “Эксплуатация беспилотных авиационных систем” – ​направление, которое ориентировано на полеты в открытом пространстве. Оно у нас тоже есть. Здесь мы готовим специалистов, которые понимают, что будут подчиняться общим авиационным законам, федеральной регулировке. Они должны уметь составлять техническую документацию, разрешительную документацию. В “Летающей робототехнике” ситуация иная. Мы рассматриваем ориентацию в закрытых помещениях. Задачи в закрытых помещениях значительно сложнее, но и интереснее», – ​объясняет Татьяна Карпова.

Как применяют дроны внутри помещений? Из самых необходимых и своего рода опасных задач – ​зараженные пространства. Красные зоны больниц, например. Эта область применения обрела особую актуальность в пандемию коронавируса. Дрон может доставлять небольшие грузы в меж- и внутрибольничном пространстве – ​переносить анализы, пробирки, лекарства, продукты. И для него это будет честная бесконтактная доставка. Потенциально даже в операционную можно будет доставлять, например, медицинские приборы или пакеты с кровью.

Следующая важная сфера – ​общественные места. Допустим, крупные торговые центры. Дроны там нужны, например, чтобы распознавать лица или искать потерявшихся детей. В ГУАП разбираются кейсы, когда при возгорании и задымлении в ТЦ нужно найти людей, доставить им индивидуальные средства защиты – ​маски, респираторы. Квадрокоптеры могут использоваться и спецслужбами. Предположим, в отдельном помещении существует террористическая угроза или нападение. Обычно вызывается группа реагирования, правоохранительные органы идут под прикрытием. В будущем достаточно будет выпустить дрон, чтобы он «просканировал» обстановку – ​сколько людей, где, насколько велика опасность.

Полет дрона COEX Race Mini

Мониторинг складских помещений – ​одна из самых очевидных сфер применения дронов, где они особенно нужны и используются уже сейчас. Склады – ​большие пространства с высокими потолками. Нижние полки проверить просто, но что делать с верхними? На помощь придет беспилотник: персонал выпускает дрон, и он считывает наличие товара.

«Задач в замкнутом помещении очень много. Рынок беспилотников не может замыкаться только на пилотировании, его применение гораздо шире, чем полеты в открытом пространстве. У нас есть кейсы, при которых дроны даже стены красят. Сейчас у многих есть роботы-пылесосы, вполне возможно в будущем создание робота, который, условно, люстры моет», – ​делится Татьяна Карпова.

Как устроено обучение

Обучение начинается с азов – ​с устройства коптера, его сборки. Все задачи отрабатываются на учебном оборудовании. Лаборатория ГУАП оснащена полетной зоной, полигоном с высоким потолком, который отвечает всем требованиям безопасности – ​защитные сетки, маты, амортизирующие покрытия. На полигоне расположена трасса, где можно проводить пилотирование. Есть зона рабочих мест – ​монтажные столы, за которыми собирают коптеры, проводят настройку оборудования, программируют. На каждом рабочем месте – ​3D-принтер. Есть, конечно, обу­чающие коптеры. В компьютерах – ​специальные программы, позволяющие прежде выхода «в поле» все проработать в теории, на анимации и чертежах. Лаборатория университета оснащена таким образом, чтобы на ней можно было отработать любую задачу.

Одно из самых популярных и захватывающих направлений обучения – ​дрон-рейсинг. Это гонки FPV (First Person View, вид от первого лица) дронов на специально оборудованных трассах. Звучит как выдумка сценаристов для фильма про далекое будущее, но на самом деле – ​реальная учебная дисциплина. Пилот FPV-дрона носит специальный шлем или очки, на самом дроне (обычно используются скоростные и малогабаритные) установлена камера, и пилот видит, что происходит, так, как будто находится там – ​от первого лица. Дрон-рейсинг выделяют в отдельный вид спорта.

«Модуль FPV-пилотирования – ​один из самых захватывающих. Это экшен, азарт, скорость. Чаще всего там очень сложные трассы, в ГУАП такая есть, наши студенты на ней соревнуются, – ​рассказывает Татьяна Карпова. – ​Если говорить о применении не только в спорте, то надо понимать, что пилот в FPV-шлеме видит гораздо больше, он воспринимает все глазами дрона. Как минимум, возможно применение для спецслужб. Найдется применение и в неожиданных вопросах: допустим, есть очень скоростные виды спорта, где нужно следить за скоростью передвижения, – ​гонка Формулы‑1, лыжники, сноубордисты. Там, где судьям нужно следить за участниками, можно использовать дрон – ​он будет следовать за машиной или спортсменом. Это очень зрелищно: ты не просто летишь на скорости, но и наблюдаешь за действием. У нас есть студенты, которые любят дрон-рейсинг в помещениях с препятствиями. Ребята с Сахалина проводят очень сложные эксперименты – ​например, пилот находится в машине, управляет дроном через очки, а дрон в это время снимает окрестности и следует за машиной. Это трудный вид управления, но очень захватывающий».

Эксперт компании COEX тестирует полет дрона

В «Летающей робототехнике» есть учебный модуль, посвященный роевым конструкциям. Все мы знаем, как выглядит шоу дронов. Такие сложные и дорогостоящие постановки – ​ колоссальный труд, бюджет и высокие технологии. ГУАП доказывает, что даже эта сфера, требующая масштабности и включенности многих специалистов, может быть доступной.

«Мы показываем именно доступность этой технологии, знакомим с ней, учим, как все можно организовать в замкнутом пространстве. У нас школьники запускают рои, а студенты в рамках торжественного мероприятия могут показать вынос роем флага или символа. Для нас это пример того, что архисложные технологии можно сделать близкими и понятными», – ​поясняет Татьяна Карпова.

На рынке труда программисты и робототехники в области летающих систем – ​своего рода технологическая элита с уникальным набором знаний. Вакансий не очень много, но все они предлагают высокий уровень зарплат (примерно 150 000–250 000 рублей). Конкуренции у таких спецов практически нет: «обычный» программист вряд ли сможет переквалифицироваться с привычной среды на летательную. ГУАП дает набор навыков и знаний на самом острие трендов – ​программирование, автоматизация, искусственный интеллект, робототехника. Прогнозировать, как именно будет развиваться отрасль, сложно. Скорее всего, беспилотники перейдут на автоматические полеты, исключающие человеческое участие, будут управляться искусственным интеллектом. Но стоять над ними будет все равно человек.