Казанские школьники обучаются навыкам работы с БАС
В Казани растет количество учебных учреждений, которые интегрируют беспилотные летательные аппараты в образовательные программы. Оснащение образовательных организаций реализуется в рамках национального проекта «Беспилотные авиационные системы». Одним из оборудованных учреждений является Лицей – инженерный центр, расположенный по улице Аделя Кутуя, 114. Здесь проектированием и программированием беспилотных летательных аппаратов, а также управлением ими занимаются около 200 человек. Лицей не только обучает школьников работе с дронами, но и готовит ребят к различным олимпиадам и соревнованиям в технологических отраслях. О том, что входит в школьную программу изучения беспилотных авиационных систем (БАС) и как оснащено учебное учреждение для образовательного процесса – в материале портала KZN.RU.
Симуляторы, 3D-принтеры и компьютерное оборудование: что можно найти в кабинетахУчебное учреждение оборудовано всей необходимой техникой для практических занятий. Кабинеты обеспечены различными симуляторами, комплектующими для беспилотников, 3D-принтерами, инструментами для работы с электроникой и наборами для робототехники, компьютерами и ноутбуками, детскими токарными станками. В спортивном зале обустроена полетная зона для тестирования беспилотников. В качестве тренировочной площадки учащиеся также используют аэродром Куралово в Верхнеуслонском районе Татарстана, с которым учебное заведение сотрудничает. Как рассказал заместитель директора лицея Никита Ильин, в настоящее время на стадионе «Казань Арена» в городе строится еще одна площадка для тренировок с дронами. Ее запустят в марте текущего года.
Тренируются учащиеся с дронами в выходные дни: приезжают на площадку утром и заканчивают не раньше вечера.
В распоряжении самого лицея также имеется частная коммерческая образовательная площадка размером 30х40 метров. «Там строится большая сетка, пространство будет под металлическим каркасом, закрытая площадка. На открытом воздухе мы просто так летать не можем, а с сеткой это будет считаться помещением. Площадка станет тренировочной, основной базой на весь летний период и локацией для проведения соревнований. У нас цель не только учить детей, но и проводить соревнования, в том числе региональные», – поделился заместитель директора.
Занятия по конструированию беспилотников ученики лицея посещают в рамках дополнительного образования. В первую половину дня они занимаются по базовым школьным предметам, а после обеда ходят на тематические кружки и спортивные секции.
Для старшеклассников предусмотрен полноценный курс по изучению беспилотных авиационных систем. Программа девятого класса плавно перетекает в программу десятого: школьники начинают с пилотирования и сборки дронов, затем их обучают программированию и разработке. Во время занятий они развивают практические навыки 3D-моделирования и основ электроники.
Ученики помладше записываются в специальные группы, которые посещают дети разных возрастов и классов. Они конструируют беспилотники, учатся пилотированию, участвуют в гонках дронов. Инженерный лицей также набирает группы из близлежащих учебных заведений – это в основном начальные классы, которым объясняют механику полетов.
«Чем младше ребенок, тем быстрее у него скорость реакции, а значит он быстрее научится пилотировать. К примеру, у меня в классе есть пилот, которому восемь лет. Но он не понимает, что такое газ, включает систему на полную и летит. Поэтому я программно ограничиваю ему газ – со 100% до 70%. Однако даже на 70% он показывает хорошие результаты. Когда в силу возраста ребенок поймет принцип работы газа, я верну все в прежнее состояние, и он продемонстрирует тот же результат – только на более высокой скорости», – поясняет Никита Ильин.
Педагоги в рамках дополнительного образования в основном являются экспертами из КНИТУ-КАИ – не рядовые преподаватели, а кандидаты и доктора наук. Для программ по проектированию и разработке БПЛА лицей также обучал несколько своих сотрудников. Они осваивали направление благодаря грантовой поддержке.
«Для педагогов, которые вообще не знали, что такое беспилотник, это была хорошая и интересная программа. Они получили полезные навыки, которые сейчас оттачивают. В целом у нас все повышают квалификацию. Технологии на месте не стоят, сегодня одни направления актуальны, завтра они уже видоизменились», – отметил собеседник.
«Мы без медали еще ни разу не возвращались»Учебное учреждение фокусируется на подготовке операторов для гонок на дронах – инновационного вида спорта, в котором спортсмены или команды соревнуются в скорости прохождения трасс и совершенстве своих моделей беспилотников. Ученики лицея имеют возможность тренироваться управлению трех разных видов FPV (First Person View) дронов мультироторного типа.
Первый из них – это небольшие квадрокоптеры «Тинивупы» с бесколлекторными двигателями для гонок в зале или полетов дома. Они летают безопасно, с маленькой скоростью. Квадрокоптеры мягкие по качеству, поэтому при ударе о какое-нибудь препятствие не ломаются. Трассы для «Тинивупов» обучающиеся собирают сами под руководством педагогов.
Следующий беспилотник – трехдюймовый FPV-дрон, на котором можно отрабатывать навыки пилотирования и полетов в помещениях. Также есть семидюймовый FPV-дрон, предназначенный для тренировки длительных полетов, полетов в автономном и ручном режимах, работы с различной нагрузкой (сброс, камеры, ретрансляторы). Рамы для беспилотников у лицея собственного производства – их разрабатывают и изготавливают ученики. Для этого используют легкий и прочный материал, который называется карбон.
По словам Никиты Ильина, в арсенале инженерного лицея – более 200 беспилотных летательных аппаратов. Из них 45 единиц предоставили учреждению в рамках грантовой поддержки.
В гонках дронов образовательная организация участвует уже четыре года. За этот период команда лицея по дрон-рейсингу побывала в более чем 20 городах России. Лучшие FPV пилоты сражались за победу в разных дисциплинах, каждая из которой представлена в личном и командном зачетах. Среди них: тоннель (необходимо пролететь на дроне через туннель из нескольких ворот); имитация поражения воздушной мишени – операторского или скоростного квадрокоптера; гонка дронов – классы 230 и 330 мм; доставка груза – 1 кг; дрон-дартс и другие.
Только за последний год команда принесла в копилку лицея около 90 медалей, кубков и дипломов. Призовые места учащиеся занимают в каждом из городов. Самую первую победу лицей одержал в Грозном. Недавно в Сочи состоялся финал Кубка дронов России, на котором спортсмены учреждения также завоевали призовые места. «Мы без медали еще ни разу не возвращались. У нас от кубков ломится кабинет, они просто не помещаются уже. Я раздаю их детям домой», – с гордостью отмечает Никита Ильин.
Одна из крупных побед была на проектно-образовательном интенсиве «Архипелаг». По итогам соревнований пилоты лицея привезли 62 медали из 120 возможных: «Мы забрали практически весь пьедестал. В 70% направлений завоевали награды».
В этом году соревнования проводились пока по Татарстану. Учащиеся лицея прошли отборочный этап интеллектуальной олимпиады ПФО по программируемым автономным беспилотникам. В марте им предстоит выступить в финале, который пройдет в Перми.
Гонка дронов как вид спорта ставится все популярнее, и государство поддерживает это направление. «У ребят есть возможность быть лучшими, быть первыми, побеждать на российских соревнованиях и смотреть на мировую арену. И для них это сильная мотивация для изучения», – отметил Никита Ильин.
Самыми сильными пилотами в учебном учреждении являются Никита Яушев, он входит в тройку лучших по отборочным этапам соревнований на Кубок России ФГДР, и Стефан Афанасьев, школьник занял второе место в Первом чемпионате России по гонкам дронов.
Как поделился последний, его родители сделали выбор в пользу инженерного лицея по просьбе самого спортсмена. Стефан Афанасьев проявлял интерес к научно-технической деятельности и хотел заниматься робототехникой. «Потом я здесь познакомился с работой с дронами, направление мне понравилось. И я понял, что это мое, что хочу заниматься беспилотниками», – рассказал казанец. В будущем Стефан Афанасьев планирует поступать в Московский авиационный институт, Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения или в Университет Иннополис.
Еще один ученик лицея, Ярослав Блинков, начал заниматься разработкой беспилотников недавно. До этого он около двух лет учился программированию. «Я хочу связать свою жизнь с инженерным направлением. Раньше думал создавать сайты, но поскольку я неплохо разбираюсь в программировании, то смог разрабатывать свои системы для программирования квадрокоптеров», – отметил лицеист.
Ярослав Блинков участвовал в серьезных проектах и занимал призовые места в олимпиадах. Например, казанец работал над песочницей для анализа опасных файлов и дополнениями для браузера. Он также побеждал в интеллектуальной олимпиаде ПФО. «Это интересный опыт, и он позволяет мне увидеть свое развитие», – считает Ярослав Блинков.
Конструирование ракет и программирование микроконтроллеров: чему еще учатся лицеистыПомимо работы с беспилотными летательными аппаратами, учеников лицея также обучают базовым навыкам, связанным с космической промышленностью. Пятиклассники, например, строят космические ракеты из реальных аппаратов в программном симуляторе Kerbal Space Program.
«Представьте определенный двигатель, у него есть свои характеристики. То есть такой двигатель реально существует. И дети строят ракеты в симуляторе. Это не какая-то игра, потому что там нельзя просто нажать на какую-нибудь кнопку, чтобы ракета полетела. Ученики должны понимать, с какой скоростью нужно выйти на орбиту, как там оттормозиться, долететь до Луны. Они учатся тому, какой маневр построить, как ракету вернуть обратно, когда и на какой высоте должен открыться парашют», – объясняет Никита Ильин.
Шестой класс работает с электроникой, с отдельными базовыми компонентами – резисторами, транзисторами и другими. Они собирают элементы на макетной плате (инструмент для сборки прототипов электронных устройств). Семиклассники изучают работу с виртуальными машинами на Linux для погружения в тему сетевого администрирования.
Ученикам также преподают программирование микроконтроллеров (специальные микросхемы для управления различными процессами и устройствами) и технологии «интернет вещей» (концепция сети передачи данных между устройствами). Один из кабинетов лицея оснащен роботами-манипуляторами, в том числе и полноразмерными промышленными моделями FANUC. Тренируясь на них, школьники учатся разрабатывать интерфейс и программу по управлению производственной площадкой.
«Допустим, два робота перекладывают какие-то детали, что-то делают, и при этом они не должны столкнуться, работая в одном узком пространстве. И ученики разрабатывают софт для этого», – уточняет собеседник.
В основном лицеистов учат программировать на языке Python. Обучение проходит на одноплатных компьютерах Raspberry Pi. Выбор такого вида устройства объясняется мощностью компьютера и удобством работы с ним. К «одноплатнику» можно подключить любые датчики, сенсоры и программы по искусственному интеллекту.
«Кто-то занимается роботами, кто-то беспилотниками. Это быстрорастущее, быстро развивающееся направление, и нужно успеть занять нишу и быть первыми. Поэтому внедрение беспилотников в образовательные программы важно», – убежден заместитель директора.
Напомним, в рамках национального проекта «Беспилотные авиационные системы» в прошлом году семь образовательных учреждений Казани получили оборудование для разработки, производства и эксплуатации беспилотников. Техника появилась в лицеях №35 и №83, гимназиях №6 и №179, школах №16 и №30, а также в кадетской школе-интернате им.Героя Советского Союза Бориса Кузнецова.