Ученые Томского политехнического университета разработали первые российские датчики для автономной навигации беспилотников, сочетающие в себя сразу три функции. При этом они удароустойчивые и могут работать при экстремальных температурах.
«Сегодня практически на любых подвижных объектах – от смартфона до дрона – используются микроэлектромеханические (МЭМС) датчики, размеры которых измеряются микрометрами. Они отвечают за автономную ориентацию объекта в пространстве без связи со спутником. Зарубежные компании выпускают такие датчики на десятки миллиардов долларов в год, в России этот рынок менее развит. Кроме того, не на все объекты можно поставить импортные датчики. Поэтому сейчас в России высока потребность в собственных датчиках», – говорит руководитель исследования, доцент отделения электронной инженерии ТПУ Тамара Нестеренко.
Специалисты ТПУ создали интеллектуальный инерциальный модуль, который совмещает в себе функции сразу трех МЭМС датчиков – гироскопа, акселерометра и магнитометра. Гироскоп измеряет угловую скорость объекта, акселерометр – ускорение, а магнитометр помогает определять стороны света. Инерциальный модуль, сочетающий в себе все три функции, представляет собой полноценную автономную навигационную систему. При этом он универсальный и может быть установлен на объекты разного типа.
«У российских производителей таких датчиков сегодня нет. Наши датчики удароустойчивые – выдерживают удары до 30, 000 g, работают в широком диапазоне температур – от –40 °С до +105 °С», – отмечает Тамара Нестеренко.
Работы по созданию датчиков были поддержаны Федеральной целевой программой (ФЦП) Минобрнауки России. На средства ФЦП в вузе была создана единственная за Уралом «чистая лаборатория» для экспериментальных исследований и корпусирования микроэлектромеханических сенсоров.
И сама комната, и оборудование в ней российского производства. В лаборатории есть электронный микроскоп, температурная и вакуумная камеры, установка для распайки золотыми проводниками контактов в датчиках и рабочие места для сотрудников.
«Из такой лаборатории система фильтрации воздуха удаляет всю пыль. Если частицы пыли не удалить, то они могут попасть в промежутки между подвижными элементами МЭМС датчиков, и вся система не будет работать. Сейчас наши датчики делают на сторонней производственной площадке, а мы в своей лаборатории исследуем их и соединяем электронную часть датчика с механической. Теперь нам не нужно искать, где можно провести такие исследования, что существенно ускорило процесс», – поясняет ученый.
