От идеи до полета. Школьники столицы уже запускают беспилотники, созданные своими руками

Российские школьники начнут изучать новые дисциплины на уроках по основам безопасности и защиты Родины. Правительство Российской Федерации составило перечень необходимых знаний по программированию и запуску беспилотных летательных аппаратов. «Вечерняя Москва» узнала о полезных навыках, которые развивает работа с БПЛА, и посетила специальную зону для робототехники в столичной школе № 1788.

В современной реальности беспилотные аппараты встречаются порой в самых неожиданных сферах. В метро уже вовсю работают машины-бариста, которые сами подают клиенту стаканчик с ароматным напитком, по городу мечутся милые роботы-курьеры, а в школах не только катаются роботы-уборщики, но и летают конструкторские дроны.

Десятки сфер применения

— Идея обучения школьников разработке и сборке беспилотных летательных аппаратов — это не про формирование инженерного мышления и понимание технологических систем. БПЛА используются в десятках сфер: от геодезии, сельского хозяйства и строительства до логистики, мониторинга инфраструктуры, экологии, киноиндустрии и спасательных операций. Умение работать с дронами востребовано у инженеров, программистов, специалистов по данным, агрономов, энергетиков, архитекторов, операторов сложных технических систем, — говорит директор по коммуникациям ГАСКАР Фаина Филина.

Эксперт уточняет, что при этом БПЛА нельзя назвать игрушкой. Это «летающий компьютер», который объединяет знания физики, математики, информатики, электроники, механики, основы аэродинамики и программирования. Когда школьник собирает дрон своими руками, он видит, как абстрактные формулы превращаются в работающую систему, начинает понимать причинно-следственные связи, учится тестировать гипотезы и работать с ошибками. В рамках подобных занятий школьники подготовятся не к конкретной профессии, а к жизни в технологической экономике, где умение понимать сложные системы, работать в команде и быстро осваивать новые инструменты становится ключевым конкурентным преимуществом.

Неоднозначное мнение

Своими мыслями с «Вечерней Москвой» поделился оператор наземных средств управления БАС, пилот дрона и основатель школы аэрооператоров «Квадвижн» Григорий Герасимов.

— Разработка и сборка БПЛА — очень парадоксальная по своей сути дисциплина. В том виде, в котором она в принципе может преподаваться в школах, она, скорее всего, будет бесполезна на реальных производствах. Разработка БПЛА сегодня — это серьезные НИОКР, нужны компетентные и опытные инженеры, месяцы и годы работы, чтобы создать действительно качественную систему — не школьный уровень. Что до сборки — ее стараются автоматизировать при любой возможности, на серьезных производствах процессы ручной пайки и сверления практически не применяются, — размышляет эксперт — Однако есть и много весомых преимуществ. Во-первых, работа с дронами — это в любом случае работа с электрикой и точная мелкая моторика, возможно, основы программирования. Это, безусловно, ценные сегодня навыки, и, судя по всему, в ближайшие годы их актуальность только возрастет. Сборка дрона позволяет почувствовать процесс производства от начала и до конца — увидеть, как кучка винтиков и проводков становится реальным изделием, которое может летать! В школе не так много предметов, где результат своей хорошей работы ученик может увидеть так явно и непосредственно. Ну и приятный бонус для родителей — дрон, одна из очень немногих вещей в мире, способная отлепить ребенка от экрана и мотивировать выйти на улицу.

Если говорить о профессиях, которые связаны с управлением дронами, то здесь тоже есть несколько тонкостей. «Оператор дрона» может оказаться востребованным где угодно, а даже поверхностные навыки могут пригодиться, например, на стройке, в службе безопасности, архитектуре. На обучение приходят и священники. Настоятели с помощью дронов следят за состоянием храмов и делают фотографии.

При этом на обучение непосредственно влияет и сам преподаватель. Хороший учебный коллектив, например, сможет выстроить связи между дронами и уроками физики.

Устройство «пташки»

Современный дрон состоит из определенных механизмов. Например, четыре двигателя с пропеллерами, которые располагаются на каркасе в форме букв Х или Н. Два двигателя крутятся по часовой стрелке, два — против. По диагонали располагаются двигатели с одинаковым направлением вращения. Есть аккумуляторы, полетные контроллеры, датчики ориентации и навигации, системы связи и другое.

Инженерный инструмент

Дрон управляется через регулирование оборотов каждого двигателя. Если увеличить обороты всех двигателей равномерно, то он полетит прямо вверх, а если только на двух, расположенных на одной стороне, то дрон наклонится и полетит в сторону. А для движения по оси надо увеличить обороты на двигателях по диагонали. Движение двигателей обеспечивают регуляторы оборотов, которые получают сигналы контроллера.

— В образовательной среде дроны применяются как полноценный инженерный инструмент. В школах, лицеях и центрах технического творчества создаются специализированные лаборатории, мультимедийные классы и «аэрокванториумы», где ученики работают с учебными дронами разных уровней сложности — от простых моделей для начального обучения до программируемых дронов-конструкторов и профессиональных аппаратов. Для отработки навыков используются симуляторы, а сами занятия строятся в формате проектной деятельности, — рассказывает руководитель направления «Образование» департамента комплексных проектов «Софтлайн Решения» Виталий Гаврицков. — Школьники осваивают программирование полетных контроллеров, автоматизированные режимы управления, изучают навигационные системы, работают с датчиками и телеметрией, а также создают корпуса и отдельные элементы с помощью 3D-печати и лазерных станков. Такой подход формирует инженерное мышление и дает понимание того, как устроены сложные технические системы.

А чтобы увидеть процесс на практике, заглянем в одну из городских школ.

Симуляторы и безопасное поле

В некоторых школах уже вовсю проходят занятия по изучению беспилотников. В их числе как профильные инженерные учреждения, так и обычные общеобразовательные. А вот в школе № 1788 есть даже специальный полигон — безопасное воздушное пространство.

— Если брать конкретно наши БПЛА конструкторского типа, то ребятам из инженерного класса интересно собирать и разбирать их. Ученики приобретают важные навыки, даже работают с симуляторами полета. Прежде чем взлетать на настоящем дроне, они учатся на симуляторах, а потом уже учатся на самих дронах. В кабинете оборудовано безопасное воздушное пространство для практики беспилотных летательных аппаратов.

На начальном этапе обучения управлению дронами ребенок не всегда может скоординировать устройство в нужном направлении, чтобы оно не влетело в стену. Для отработки этих навыков оборудовано специальное пространство. В нем есть таблички для ориентирования дронов. Также ребята делают полосы препятствий для летающих дронов с помощью беспилотников на колесах. Один робот держит обруч, а другой должен пролететь через него, — поделилась учитель информатики Фиренгиз Меджидова.

Помимо летающих дронов есть и наземные, надводные и подводные. Ребята даже устраивают битвы роботов, которые управляются программой или пультом.

Забавный случай произошел на уроке информатики: один из учеников на перемене запрограммировал робота на преследование объекта, которым стала одна из учителей. После звонка на урок юный роботехник вышел из кабинета, а вот робот преследовал педагога весь последующий урок.

— Разработка дронов — это очень интересное направление. Когда печатаешь код для него, чувствуешь полную свободу действий. Любая твоя мечта или желание могут воплотиться в жизнь с помощью этого кода. Как полетит дрон, решаешь только ты, — улыбается ученик 10-го инженерного класса Александр Феногенов.

Каждый из ребят занимается тем, что ему больше по душе. Например, ученице 10-го класса Диане Резник больше нравится контролировать полет.

— Я больше занимаюсь не разработкой, а полетами дронов. Я с папой уже год учусь, у нас это общий интерес. Это очень интересная тема, которая может помочь обществу. Например, БПЛА актуальны в гражданской безопасности, на объектах для охраны, видеосъемки. Их можно использовать как защиту мирного народа. Могут быть совершенно разные задачи. Для меня это больше дополнительное образование, личный интерес. Мне кажется, что из всех беспилотников самые интересные — летающие. Особенно интересно летать с камерой и наблюдать за птицами и видами природы, — улыбается девушка.

Ученики могут посещать подобные занятия с 7–8-го класса, как в рамках инженерных классов, так и в качестве дополнительного образования.

— Хоть с программированием у меня и не очень, зато с эксплуатацией БПЛА все отлично получается. Главная цель для меня — это заниматься авиацией. Сейчас «беспилотники» уже считаются малой авиацией, — делает вывод ученик 10-го инженерного класса Илиан Добровольский.

КСТАТИ

В прошлом году московские школьники завоевали более 70 процентов всех наград на первой Открытой всероссийской технологической олимпиады по робототехнике «От кода к взлету», организованной в рамках Московской олимпиады школьников. В общей сложности они получили 19 дипломов победителей и 47 дипломов призеров. Всего в финале участвовали ребята из 23 регионов страны. Школьники показали свои навыки по двум направлениям: беспилотные авиационные системы и мобильная робототехника. В числе испытаний были разработка алгоритма полета, обход препятствий и программирование робота на автономность в условиях специальных полигонов. Победители олимпиады получили льготы для поступления в ведущие технические вузы страны, среди которых Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана, Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» и другие.

МНЕНИЕ

Важен навык будущего

Александр Лиханов, депутат Московской городской думы:

— В нашем обществе, стране в целом и Москве в частности все активнее применяются различные роботы: от доставщиков на колесах до крупных транспортных средств, оснащенных беспилотными технологиями. Небольшие бытовые вопросы и глобальные задачи по перевозке тысяч людей — теперь их помогают решать беспилотные системы.

То же касается и мест проведения специальной военной операции: дроны позволяют отвоевать позиции у врага, оказываются эффективны при разведке, выслеживании целей и других операциях. Беспилотные летательные аппараты все чаще встают на службу нашим бойцам. Уверен, что управление беспилотными летательными аппаратами — задача даже не будущего, а уже настоящего.

Внедрение в школах уроков по работе с БПЛА, дронами важно для формирования у учащихся востребованных навыков. Интерактивный подход в обучении, где результат виден сразу, превращает урок в увлекательный эксперимент. Управление дроном через программирование или анализ собранных данных позволяет ученикам почувствовать свою причастность к современным технологиям, что повышает их интерес к учебе.

Здесь стоит принять во внимание и другой аспект — воспитание ответственного подхода к использованию беспилотных технологий. Важно учить детей не только управлять дронами, но и понимать возможные риски и этические вопросы, связанные с их применением. Более того, изучение дронов и БПЛА предусматривает межпредметные связи с историей, географией, математикой, физикой, информатикой и другими предметами. Ученики также могут посетить различные предприятия, конференции, дискуссии и лекции.