A BME KJK Pilóta nélküli légijárművek munkacsoportja a szakterület hazai élvonalában

Nagyszabású terveik között szerepel, hogy Műegyetem legyen a gazdája egy robotrepülőgépek tesztelésére kijelölt légtérnek.

„Robotrepülőgépeket először a hadsereg fejlesztett, később érkezett el a hasznosításuk a polgári életben is” – idézte fel e különleges járművek születésének körülményeit Gáti Balázs, BME Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Vasúti Járművek, Repülőgépek és Hajók Tanszék docense. „Ugyanakkor ellenkező irányú mozgás is tapasztalható: a repülőgép-modellezés teljesen polgári tevékenység, de azok az anyagok és technológiák, amelyek a hobbi modellekben felbukkantak, nagyon jól hasznosíthatók a kisméretű katonai repülőgépeknél is.”

A napjainkban egyre többféle területen hasznosuló robotrepülőgépek, más néven drónok vagy UAV-ok (Unmanned Aerial Vehicle) kutatásának egyik legjelentősebb műhelye a Gáti Balázs által vezetett Pilóta nélküli légijárművek munkacsoport a Vasúti Járművek, Repülőgépek és Hajók Tanszék kereteiben.

A csoport több különféle projektben vesz részt és jó kapcsolatot ápol a szakterület többi szereplőjével, az ipari partnerekkel és a repülőmodellezőkkel is. Fő kutatási projektjeiket az AMORES konzorciumon belül valósítják meg: légi eszközöket és egyéb gépészeti berendezéseket, valamint az ezek üzemeltetéshez szükséges földi infrastruktúrát (antennaforgató, katapult, szállító gépjármű átalakítása) fejlesztik. Elméleti kutatásaik eredményeképpen egy nagy megbízhatóságú (high fidelity), moduláris matematikai modell áll rendelkezésre a szabályozótervezéshez, amely a légi eszközök olyan különleges (nem lineáris) repülési tartományait is lefedi, mint az átesés utáni repülés. A modellre alapozott szabályzó segítségével a robotpilóta nagy manőverező-képességet vagy különleges precizitást igénylő repüléseket is végre tud hajtani.

„A nagyközönség ezeket a szerkezeteket elsősorban a médiából ismerheti: ma már lenyűgöző képeket és akár filmeket lehet készíteni a segítségükkel, ezek gyakran az internetre is felkerülnek” – mesélte Gáti Balázs. „Ezek a – főként – multikopterek viszonylag kis sebességgel repülhetnek például egy rendezvény vagy egy épület fölött és mozgó kamerájukkal látványos, dinamikus képeket tudnak készíteni.”

„Vannak azonban kevésbé látványos, de hasznosabb alkalmazások is” – egészíti ki azonnal. Ezek egyike a csoport által is vizsgált mezőgazdasági felhasználáshoz kapcsolódik. Magyarországon a nagyobb agrárvállalkozások jövője az ún. precíziós mezőgazdaságban rejlik: a gazdálkodók olyan traktorokat, kombájnokat, permetezőket fognak használni, amelyeket automatika és GPS vezérel. A szabályozó szoftverrendszer nagyon sokféle paramétert figyelembe véve, önműködően irányítja a művelés teljes folyamatát, például a vegyszerek, a műtrágyák adagolását. „E szoftverek futtatásához azonban szükségesek a bemeneti adatok, például arról, hogy hol mennyit arattak” – ecsetelte a kutató. „A robotrepülő ugyanakkor az év közben készített ún. multispektrális képek készítésével segíthet: ezeket elemezve meg tudjuk mondani, hogy egy adott területen az elvártnál több vagy kevesebb a növényzet, hol nő jobban, hol kevésbé. A művelés megváltoztatásának hatását is le tudjuk mérni, így megkapjuk, hogy például mennyi műtrágyát kell kiszórni a növény optimális táplálásához. E kutatásaink jelenleg arra irányulnak, hogy mennyire kifizetődő e technika alkalmazása.”

A sikeres adatgyűjtés záloga a jó minőségű légi fényképek készítése. A robotrepülő kisméretű fényképezője nagyon nagy területről nagyon részletes, akár néhány cm2/pixel felbontású fotókat tud készíteni, e különálló kis képeket pedig akár egy nyílt forráskódú program segítségével is összefűzhetik a szakemberek. „Ha valaki bérel egy repülőgépet, és a saját, nagy felbontású kamerájával próbál fényképezni, az sem lesz ennyire jó minőségű, mert az embert szállító repülők túl gyorsak” – hangsúlyozta Gáti Balázs. „A lassabban repülő drón ugyanannál az expozíciós időnél sokkal élesebb képet produkál.”

A kutatócsoport jelenleg egy közel 3 méteres fesztávolságú, multispektrális kamerát szállító repülőgépekből álló flottát épít a precíziós mezőgazdaság céljaira, alkalmassá téve azt kutató-mentő feladatok támogatására is.

A multirotoros drónok kiemelkedő tulajdonsága, hogy nagy és nehezen hozzáférhető területek gyors bejárására is alkalmasak, sőt, előkészítetlen, fás-bokros területről vagy földutakról is üzemeltethetőek: ezért használják ezeket újabban például az erdészetek a vadak számlálására. Az UAV-ok a nagyfeszültségű hálózatok távvezérelt alállomásainak ellenőrzését, vagy a rádióadók antennái porcelánszigeteléseinek állapotfelmérését is kiválthatják. Utóbbit hagyományosan a műsorszórás leállításával és ipari alpinisták alkalmazásával végzik, akik felmásznak az adótoronyra és lefényképezik a porcelánt a későbbi kiértékeléshez. „A multikopter olyan helyre is eljuthat, ahová ember csak nagyon nehezen” – világított rá a jármű egy másik hasznára a kutató. „A távvezetékek oszlopaihoz például időnként nem lehet eljutni a belvíz miatt: ilyenkor tapasztaljuk, mekkora segítség egy ilyen szerkezet.”

Fontos terület a biztonságtechnika is: a csoport egyik kutatási megbízása egy nagy halastó ellenőrzésének megtervezése. Ez esetben nagy területen sok alkalmazottra lenne szükség a haltolvajlás elleni hatásos védelemhez. Ilyenkor is segíthetnek a drónok. „Bár az AMORES konzorciumnak egy biztonságtechnikai cég is tagja, nincsenek kifejezetten ez irányú kutatásaink. Inkább úgy fogalmaznék, hogy egy teljesen autonóm UAV-rendszert ilyen célra is könnyedén lehet alkalmazni” – számolt be Gáti Balázs.

A kutató beszélt arról is, hogy a robotrepülőgépek kipróbálását nagyon megnehezítik a bonyolult légügyi rendelkezések. Jelenleg a kutatók a tesztelés pontos helyének és idejének ismeretében, a megfelelő dokumentáció benyújtásával ún. eseti légtérhasználatot kérhetnek. „A légügyi hatóságokkal, a Hungarocontroll-lal és a Pilisi Parkerdő Zrt.-vel közösen dolgozunk egy speciálisan robotrepülőgépek tesztelésére kijelölt légtér kialakításán, amely nyitott lenne minden szabálykövető fejlesztő számára” – mesélte Gáti Balázs. „Ha ez sikerülne, e légtérnek a független, állami fenntartású Műegyetem lehetne a gazdája, amely nem a gazdasági haszon reményében kezelné az ügyet, és nem lenne szintén saját érdekekkel bíró jogszabályalkotó sem. Itt bátran lehetne kísérletezni, gyakorolni az UAV-rendszerek előnyeit legjobban bizonyító, nagy területek bejárását, és vizsgálni nemcsak magát a repülőgépet, hanem a hozzá kapcsolódó alkalmazások egész sorát. Folyamatos munkakapcsolatban vagyunk partnereinkkel, amit megkönnyít, hogy sok helyen egykori diákjaink dolgoznak.”

A kutatócsoport a hallgatóknak is lehetőséget biztosít arra, hogy robotrepülőgépekkel kapcsolatos diplomaterveket és TDK dolgozatokat készítsenek – akár járműgépészek, akár légiközlekedéssel foglalkoznak. „Szerencsére van bőven jelentkezőnk: mi ugyan a tanszéken elsősorban a repülőgépek tervezésével és szerkezetével kapcsolatos elméleti tárgyakat oktatjuk, de a műhelyünkben is szívesen látjuk azokat a vállalkozó szellemű diákokat, akik a gyakorlatban is meg szeretnék valósítani azt, amit megterveztek” – összegezte Gáti Balázs docens.

- HA -

Fotó: Pintér Erik