ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛИДАР И РОБОТОТЕХНИКИ ПРИ СЛУЧАЯХ ЧС

USE OF LIDAR AND ROBOT TECHNOLOGY IN EMERGENCY CASES

Ilya Dolzhenkov

student, Orenburg State Agrarian University

Russia, Orenburg

Andrey Tarasov

scientific supervisor, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Orenburg State Agrarian University,

Russia, Orenburg

АННОТАЦИЯ

Предложена методика интегрирования современных технологий из разряда робототехники и устройства LIDAR. Приведены варианты использования, с целью определения возможности применения метода. Определено, что используемый вариант объединения технологий будет эффективен при случаях ЧС.

Цель исследования заключается в выявлении новых возможностей использования современных технологий для увеличения качества работы экстренных служб.

ABSTRACT

A method for integrating modern technologies from the category of robotics and LIDAR devices is proposed. Use cases are given in order to determine the possibility of applying the method. It is determined that the used option of combining technologies will be effective in cases of emergencies.

The purpose of the study is to identify new opportunities for using modern technologies to improve the quality of emergency services.

Ключевые слова: сканирование, роботы, моделирование, построение, ЧС, лидар.

Keywords: scanning, robots, modeling, building, emergency, lidar.

На данный момент правительство и организации становятся все более заинтересованными в повышении эффективности работы спасательных и других служб, задействованных при ситуациях ЧС. В связи с большим риском и возрастанием опасности человеческой жизни при случаях ЧС, заинтересованность в возможности минимизировать последствия угрозы здоровью и жизни человека возрастает.

Структуры сталкиваются с неизвестностью попадая на местность во время спасательной операции. Усилия по внедрению новейших технологических инструментов, таких как беспилотники и роботы, для поддержки работоспособности специальных служб направлены на обеспечение более безопасных условий работы спасателей и ускорение поисковых мероприятий, что в целом работает на повышение эффективности всей спасательной операции. Разведка с использованием беспилотников и роботов считается отличным способом преодоления потенциально опасного недостатка информации в районах попавших в зону стихийных бедствий [3].

Специально оборудованные роботы могут использоваться, для узкоспециализированных задач, таких как: поисковые задачи, задачи по доставке спасательных комплектов, построения трехмерной модели завала или другого труднопроходимого участка и многих других областях. Использование роботов для такого рода работ является перспективным по понятным причинам: они могут работать в условиях, слишком опасных или труднодоступных для человека и т.п. Это одни из основных аргументов в пользу использования робототехники [4].

Так, если совместить технологию лидара и модели роботов, которые по своим техническим параметрам могут проходить в опасные и замкнутые пространства (например, паукообразных), можно будет реализовать устройство, которое будет иметь возможность проникать в труднодоступные для человека места и создавать 3D-модель местности с помощью технологии зондирования.

Технология Лидар (LiDAR) работает схоже с радаром и сонаром, но использует световые волны от лазера вместо радио или звуковых волн (рис. 1). Принцип работы заключается в излучении лазера, направленного на объект, который отражается от объекта и возвращается обратно на датчик приема. Имея угол обзора 360 ° (LIDAR с вращающимся зеркалом) можно получить облако точек окружающего пространства. Специальное программное обеспечение создает трехмерное изображение с точным расположением в пространстве, которое воспроизводит форму вокруг механического устройства (дрон, паукообразный робот) с установленным устройством LIDAR. Преимуществом будет являться высокая точность обнаружения (несколько сантиметров на расстоянии 100 метров) [5].

Рисунок 1. Схема работы лидара

Применяя импульсивный режим работы лазера для определения расстояния, который заключается в использовании коротких импульсов (сек) и высокой частоты следования импульсов (кГц). Можно добиться более оптимального применения устройства. Помимо вышесказанного, данные лазеры меньшей мощности и классифицируются как «безопасные для глаз», что позволяет использовать их практически без специальных мер предосторожности [2].

Измеряется время, прошедшее с момента посылки и приема обратно отраженного светового импульса. Используя формулу 1.

                                                                  (1)

Где

c – скорость света,

t – полное время прохождения светом пути до точки отражения и обратно,

D – искомое расстояние до точки отражения.

Оборудование, необходимое для измерения этого малого промежутка времени, должно работать чрезвычайно быстро. Это возможно только с достижениями в современной электронике и вычислительной техники.

Примером может служить мобильный лазерный сканер Velodyne HDL-32E. С такими характеристиками как:

- 32 канала (пары «лазер — лавинный фотодиод»)

- длина волны 905 нм

- угол обзора 360º x 40º (от +10º до -30º)

- скорость вращения 10 оборотов в секунду

- дальность от 1 до 100 метров

И используя роботизированную технику, наподобие паукообразных, в комплекте с технологией LIDAR, можно достичь положительных результатов при использовании данных устройств при случаях ЧС.

Список литературы:

1. Лидар // Википедия - свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Лидар.
2. Зитлер Б., Купальянц Л., Басож Ф., LIDAR как новый инструмент в изучении объектов культурного наследия. Потенциал и ограничения в распознавании микрорельефных структур при археологическом и ландшафтном обследовании, 2008 г.
3. Ursula Riegl, Thomas Hinterhofer, Michael Hofstätter, Оценка потенциала мультисенсорных БПЛА при черезвычайных ситуациях, 2018 г.
4. V.G. Afanasenko, V.F. Khuziev, Y.L. Galimova, РОЛЬ ЛИДАРА В СОВРЕМЕННЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВАХ, 2020 г.
5. Как работает лидар? [Электронный ресурс]. URL: https://www.laserportal.ru/content_979