СУПЕРГЕРОИ НАСТОЯЩЕГО И БУДУЩЕГО: КАК БЕСПИЛОТНИКИ ПОМОГАЮТ ЛЮДЯМ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Козлов Д.А. 1

---

1МБОУ «Лицей № 11 г. Челябинска»

Ткачук Л.Г. 1

---

1 МБОУ «Лицей № 11 г. Челябинска»

Работа в формате PDF

1.7 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

В августе 2025 года я посетил очень интересную выставку в инновационном центре «Сколково», проходящую в рамках международного форума «Беспилотные системы - технологии будущего» [1].

На экспозиции были представлены роботы и беспилотники отечественного производства, помогающие человеку в разных отраслях экономики: сельском и лесном и хозяйстве, строительстве, торговле и управлении городами.

Выставка была маштабная. На больших экранах можно было наблюдать, как работают беспилотники, какие задачи выполняют и даже участвовать процессе управления дронами (см.  Приложение А,  рис.1).

Я видел как беспилотные комбайны убирают урожай, а дроны помогают защищать растения; как беспилотные самолеты отслеживают пожары, незаконные вырубки и помогают в восстановлении лесов; как выглядит строительство будущего, на котором беспилотники сканируют здания, следят за безопасностью и находят незаконные постройки; как выглядит торговля будущего, где на складе работают роботы, беспилотники доставляют товары людям; как роботы улучшают жизнь жителей и гостей города: убирают улицы, контролируют парковки, следят за безопасностью; как роботы повышают эффективность энергетического комплекса: дроны-канатоходцы очищают провода от наледи, а беспилотники самолетного типа делают мониторинг газопроводов и нефтепроводов.

Мне захотелось поделиться своими знаниями с одноклассниками и друзьями, рассказать им, какие возможности даёт использование беспилотной техники, а также самому применить свои новые познания.

Изучение дронов - очень актуальная тема для исследования, потому что они все больше применяются для решения разных задач и мы в скором времени будем жить в мире, где дроны станут такой же обычной частью жизни, как автомобили или смартфоны.

Целью работы являетсяизучение сфер применения беспилотников и использование полученных знаний на практике.

Для решения этой цели необходимо поставить следующие задачи исследования:

1. Изучить классификацию дронов.

2. Изучить устройство беспилотного летательного аппарата (БПЛА)

3. Ознакомиться с применением беспилотников в различных сферах жизнедеятельности человека.

4. Придумать как дрон может помочь в делах моей семьи.

Объект исследования: беспилотник-дрон

Предмет исследования: сфера применение беспилотников в различных областях жизнедеятельности человека.

Для решения задачи будут применяться следующие методы исследования:

1. Работа с информацией (изучение литературы, посещение тематической выставки, интернет сайты.

2. Классификация и анализ (исследование как типы беспилотников и их внутреннее устройство влияет на сферу их возможного применения)

3. Практические действия (проведение экспериментов с использованием дрона).

В данном исследовании я хочу проверить следующую гипотезу: может ли дрон стать помощником в моей семье?

Я надеюсь, что мои знания и идеи использования дрона, проверенные опытным путем, будут полезны людям для решения своих бытовых задач.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Классификация дронов

Дрон – это беспилотный летательный аппарат (БПЛА) [2].

Простыми словами –это летающий робот, который управляется дистанционно с помощью пульта управления или по заданной программе через планшет или смартфон.

В разговорной речи дроны часто называют беспилотниками. Но официальное название, беспилотники – это любой транспорт или аппарат (летающий, наземный, морской, подводный), который работает без экипажа на борту. (см.  Приложение А, рис.2).

Дроны можно классифицировать по разным признакам [3].

Самая основная классификация по конструкции и принципу полета:

• Мультикоптеры (вертолетного типа)

Имеют несколько винтов (квадрокоптер-4, гексакоптер – 6, октокоптер -8) и двигателей. Могут зависать на месте, маневренны, идеальны для аэросъёмки и перевозки грузов. Это как будто “вертолеты” в мире дронов.

• Самолетного типа (крылатые БПЛА)

Похожи на самолеты, экономичны, имеют большую дальность полета и время полета, но не могут зависать. Используются для создания карты местности, проверки больших территорий, доставки на дальние расстояния.

• Гибридные

Могут взлетать вертикально и лететь как самолет. Применяются там, где нужен вертикальный взлет и большая дальность полета.

(см.  Приложение А, рис.3).

• Другая классификация дронов - по принципу управления различают:

Дроны, которыми удаленно управляет оператор, например FPV-дроны. FPV-дрон - это беспилотный летательный аппарат (БПЛА), оснащённый камерой, которая передаёт видео в реальном времени на очки виртуальной реальности или видеоочки пилота. FPV (First Person View) переводится как «вид первого лица»).

• Автономные дроны, которые передвигаются и выполняют задачи на основе заложенной в них программы. Иногда это программа простая - например, задающая по координатам маршрут передвижения и в конкретных точках, определяющая действие, которое должен выполнить дрон. Но может быть и сложная программа с искусственным интеллектом. Тогда дрон, принимая информацию от своих датчиков (камеры, GPS-модуля, лидара и др.), сам принимает решение о своих дальнейших действиях (маршруте движения или выполнения операций). (см.  Приложение  А , рис.4).

2. Устройство дрона

Основные части из которых состоит дрон [3] [4] можно сравнить с тем, как устроено тело человека.

• Каркас - это "скелет" дрона, к нему крепятся все детали.

• Датчики и камеры - это “глаза и уши” дрона, помогают ему ориентироваться в пространстве, замечать и избегать препятствия и следовать по маршруту.

• Двигатели и пропеллеры - ”мышцы” дрона. Они создают тягу для полета. Чем больше моторов, тем стабильнее полет, а чем они мощнее, тем больший груз может поднять дрон. Самые популярные — квадрокоптеры с 4 моторами.

• Контроллер - "мозг" дрона. Это компьютер, который обрабатывает данные с датчиков и дает команды двигателям, направляет движение дрона и стабилизирует его положение даже при порывах ветра.

• Аккумулятор - “сердце” дрона. Источник питания. Время полета — один из ключевых параметров (для любительских дронов обычно от 30 до 60 минут).
  (см.  Приложение  А , рис.5).

2. Сферы применения беспилотных аппаратов [5]

(см.  Приложение  А , рис.6).

Сельское хозяйство:

Применение дронов в сельском хозяйстве одна из самых больших и перспективных сфер. При помощи дронов можно:

• вносить удобрения в труднодоступных для колесной техники местах.

• обрабатывать больные растения пестицидами. Дрон анализирует, где растения болеют или присутствуют вредные растения или насекомые, и опрыскивает только эти участки, экономя средства и уменьшая химическую нагрузку.

• оценивать состояние посевов по специальным индексам (NDVI), которые показывают здоровье растений.

• рисовать карты полей, планирования полива и обработки.

Кроме летающих дронов, в сельском хозяйстве используются и наземные беспилотники. На выставке в Сколково я видел беспилотник наземного вида ECOROBI. Он умеет полоть сорники, обрабытывать растения от вредителей, вносить удобрения. Также есть беспилотные трактора, которые обрабатывают поля с погрешностью всего 2 сантиметра.(см.  Приложение  А , рис.7).

Лесное хозяйство:

Использование беспилотников позволяет:

• получать информацию о пожарах, принимать решение как их лучше тушить;

• выявлять пораженные болезнями и вредителями участки леса;

• находить незаконные вырубки леса, оценивать ущерб от них;

• искать заросли вредных растений (борщевик и подобные).

Также дроны можно использовать, чтобы фотографировать животных и считать их численность в лесу.(см.  Приложение  А , рис.8).

Строительство:

Использование беспилотников в строительстве является очень перспективным. Беспилотники могут использоваться при изучении будущего места строительства и разработке проекта.

Когда строительство уже началось, то беспилотники позволяют:

• оценивать сколько техники и людей работают, выполняют ли они все задания,

• вести контроль за правильностью и соблюдения сроков стройки,

• выявлять нарушения техники безопасности.

• делать важные объявления, чтобы их услышали все рабочие.

Также беспилотные летающие аппараты могут быстро доставлять небольшие предметы на удаленные труднодоступные участки строительства.(см.  Приложение  А , рис.9).

Топливно-энергетический комплекс

Беспилотники могут использоваться для мониторинга состояния протяжённых объектов: линий электропередачи, газопроводов, нефтепроводов.

Обычно их объезжают специальные рабочие группы людей на машинах, или специальной техники, что очень долго. Беспилотник же может облететь и выявить проблемы гораздо быстрее. Кроме того есть специальные беспилотники, которые умеют садиться на провода и стряхивать с них лёд и иней.(см.  Приложение  А , рис.10).

Безопасность

Беспилотники могут помогать в работе специальных служб, обеспечивающих безопасность: пожарных, спасателей, полиции, росгвардии.

Например, дроны могут использовать при тушении пожаров в высоких зданиях, поиске людей и предметов, патрулировании защищаемых объектов.

Я читал про специальную организацию Лиза Алерт, которая использует беспилотники для поиска людей. Они запускают беспилотник и снимают на видео местность, куда ушел потерявшийся человек. Потом это видео просматривают операторы или даже искусственный интеллект и находят на нем потерявшегося человека. Так они спасли уже много людей. (см.  Приложение  А , рис.11).

Транспорт и доставка грузов

Беспилотники используются для доставки посылок и еды.

Доставка медикаментов особенно востребована в труднодоступных районах и для экстренной помощи. Скорость дронов может быт критически важной для спасения жизни. (см.  Приложение  А , рис.12).

Для целей моей работы важно отметить, что в последние годы стало расти количество беспилотников, которые используют в личных целях. В 2024 году объем продаж потребительских беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в России составил около 3 млрд рублей. Об этом говорится в стратегии развития беспилотной авиации РФ на период до 2030 года и на перспективу до 2035 года, которую Минпромторг обнародовал 27 октября 2025-го. Отмечается, что потребительский сегмент в России включает дроны с максимальной взлетной массой до 3 кг. При этом в категории беспилотников для личного пользования представлены преимущественно модели иностранного производства [7].

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

У нас есть дрон DJI mini 3 pro [8]. Его основные характеристики в таблице 1.

Таблица 1

Я придумал использовать дрон в саду. Это проще всего, потому что на полёты беспилотника в городе надо получать разрешение.

В саду дрон можно использовать для следующих задач:

• - опрыскивание кроны высоких деревьев, куда сложно добраться человеку

• - фотографирование садового участка для создания плана дорожек и грядок

• - проверка состояния крыши садовых построек.

• - поиск потерявшихся садовых инструментов и других предметов.

Для наших экспериментов мы будем использовать дрон-мультикоптер DJI Mini 3 PRO с камерой, который управляется при помощи смартфона.

1. Первый эксперимент. Использование дрона для обработки деревьев от вредителей.

Нам понадобится: дрон-мультикоптер, бутылка пластиковая с отверстиями в крышке, раствор для обработки деревьев от вредителей.

• Залить раствор в бутылку.

• Зафиксировать бутылку с раствором на дроне при при помощи двустороннего скотча.

• Запустить дрон над деревьями, которые требуют обработки от вредителей.

В нашем саду растут очень высокие плодовые деревья. Их невозможно опрыскать с лестницы. Изучение применения дронов в сельском хозяйстве очень помогло мне в борьбе с вредителями в нашем саду. Этот эксперимент оказался очень востребованным. Я помог обработать деревья бабушке и дедушке, а также соседям по саду. (см.  Приложение  А , рис.13).

2. Второй эксперимент. Использование дрона для ландшафтного дизайна садового участка.

Для эксперимента понадобится дрон-мультикоптер с включенной камерой. Необходимо запустить дрон и сделать фотографии и видео.

Снимки с высоты дают возможность увидеть весь участок целиком, его форму, расположение дома, существующих деревьев и садовых дорожек.

С помощью специальной программы можно расположить разные элементы садового устройства в масштабе на фотографии. При этом можно видеть взаимное расположение объектов так, как никогда не увидите с земли, экспериментировать с десятками идей. Можно распланировать: расположение цветники и клумб, зону барбекю, беседку, детскую площадку, схему посадки деревьев и кустарников.

Мы сделали возможный вариант устройства нашего сада (см. Приложение А, рис.14).Фото можно сделать утром, днём и вечером и в разное время года. Использование дрона для ландшафтного дизайна садового участка — это современно, эффективно и открывает массу возможностей. Вы получаете полную картину, не бегая по участку с рулеткой.

3. Третий эксперимент. Проверка состояния крыши садовых построек.

Для эксперимента понадобится дрон-мультикоптер с включенной камерой.

Необходимо запустить дрон и сделать фотографии и видео крыш садовых построек. Снимки крыши сразу показывают дефекты, которые не видны с земли.

После анализа фотографий с дрона, я обнаружил дефекты на крыше дома и траву проросшую в водостоке, из-за которой затруднено движение воды. (см.  Приложение  А , рис.15).

4. Четвертый эксперимент. Поиск потерявшихся садовых инструментов и других предметов.

Мы часто теряем в саду лопату и секатор для обрезки растений. Я решил провести эксперимент. Возможно ли с помощью дрона найти садовые инструменты оставленный на участке.

Для эксперимента понадобится дрон-мультикоптер с включенной камерой. Необходимо запустить дрон и сделать фотографии и видео.

Проанализировав полученные снимки я убедился, что с помощью дрона можно искать предметы, их очень хорошо видно при приближении.

Если запустить полученные снимки на обработку с помощью искусственного интеллекта, то без труда можно найти потерянные на садовом участке вещи.

(см.  Приложение  А , рис.16).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучив теоретические материалы о классификации беспилотников, их устройстве, сферах применения, практически использовав его для работ на садовом участке, я пришел к выводу, что в ближайшее время беспилотники будут массово использоваться в разных сферах жизни человека, надо обучать всех их использованию. (см.  Приложение  А , рис.17).

Цельпроектадостигнута,работавыполненаполностью.

В дальнейшем я планирую:

1. сделать более совершенное устройства для опрыскивания, которое будет начинать полив после команды оператора;

2. разработать свою программу для проектирования садовых участков;

3. провести машинное обучение модели искусственного интеллекта для поиска на фотографиях разных садовых предметов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

1. https://мфбс.рф/

2. https://dronomania.ru/faq/chto-takoe-dron.html

3. https://dronomania.ru/faq/dron-svoimi-rukami-urok-1-terminologiya.html

4. https://iot.ru/gadzhety/kak-ustroen-dron

5. Дроны. Открытие мира небесных технологий. - ООО «Издательство АСТ». 2023

6. https://terradrones.ru/blog/zachem-vashemu-biznesu-drony-pyat-sfer-kommercheskogo-primeneniya-bespilotnikov-/

7. https://www.tadviser.ru/index.php/Статья:Беспилотные_летательные_аппараты_в_России

8. https://dji-mini.com/mini3?ysclid=mhjefz4p3b110857933

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Рис. 1 – Международный форум: Беспилотные системы - технологии будущего

Рис. 2 – Что такое беспилотники?

Рис. 3 – Виды дронов

Рис. 4 – Способы управления беспилотниками

Рис. 5 – Устройство дрона

Рис. 6 – Сферы применения беспилотников

Рис. 7 – Применение беспилотников в сельском хозяйстве

Рис. 8 – Применение беспилотников в лесном хозяйстве

Рис. 9 – Применение беспилотников в строительстве

Рис. 10 – Применение беспилотников в топливно-энергетическом комплексе

Рис.11 – Применение беспилотников для обеспечения безопасности

Рис. 12 – Применение беспилотников в транспортной отрасли

Рис. 13 – Эксперимент 1

Рис. 14 – Эксперимент 2

Рис. 15 – Эксперимент 3

Рис. 16 – Эксперимент 4

Рис. 17 – Фото с выставки Беспилотные системы - технологии будущего