Работа исследователя Lockheed Martin над БПЛА спасает жизни

Одним из его недавних проектов была помощь в разработке первой в мире автономной беспилотной авиационной системы, в которой вращается весь аппарат, а не только его несущие винты. Микровоздушный аппарат был вдохновлен аэродинамикой семян клена, вращение которых замедляет и продлевает их падение.

Преимущества беспилотных летательных аппаратов

В крупном проекте, реализованном более десяти лет назад, Фреджене и его коллеги из Lockheed Martin объединились с Каман Аэроспейс из Блумфилда, штат Коннектикут, на беспилотной версии своего К-Макс вертолет. K-Max может перевезти до 2700 кг груза за один рейс. Команда Lockheed создала и внедрила системы управления полетами и алгоритмы управления, которые дополнили систему управления, уже установленную на вертолете, и позволили ему летать полностью автономно.

Соединенные штаты Корпус морской пехоты использовали автономные вертолеты K-Max для миссий по снабжению в Афганистане. Подсчитано, что эти полеты по доставке сделали ненужными сотни наземных миссий по конвоированию, тем самым избавив тысячи военнослужащих от воздействия самодельных взрывных устройств, наземных мин и снайперов.

Автономная версия K-Max также была продемонстрирована в операциях по аварийно-восстановительным работам. Это дает возможность уберечь работников гуманитарной помощи от опасных ситуаций, а также спасти людей, оказавшихся в зонах стихийных бедствий.

«Часто лучше прилететь с запасами жизнеобеспечения, а не загружать грузовики с припасами и возить их по дорогам, которые, возможно, уже непроходимы», — говорит Фреджене.

K-Max и один из небольших БПЛА Lockheed Martin, Запросить, использовались для тушения пожаров. Indago летает над охваченными пламенем конструкциями и намечает горячие зоны, на которые K-Max затем сбрасывает антипирен или воду.

«Эта совместная миссия двух наших платформ означает, что ни один пожарный не подвергнется опасности», — говорит Фреджене.

Он и его команда также помогли в разработке проекта, вдохновленного кленовыми семенами. समाराई, первая автономная полностью вращающаяся беспилотная авиационная система. Дрон длиной 41 сантиметр весит всего 227 граммов. Это зависит от алгоритма, который сообщает приводу, когда и насколько нужно регулировать угол закрылка, определяющий его направление.

По сравнению с другими самолетами, вращающийся дрон проще в изготовлении, требует меньшего обслуживания и менее сложен в управлении, поскольку его единственной поверхностью управления является задний закрылок.

Сотрудник IEEE Кингсли Фреджин держит в руках Samarai, вдохновленный кленовым семенем, первую автономную полностью вращающуюся беспилотную авиационную систему.Кингсли Фреджене

Спасение жизней в Нигерии

Цель Фреджене обеспечить безопасность людей началась с его первой работы после школы в качестве кондуктора автобуса, когда он учился в шестом классе. В рамках своей работы в Огаре, Нигерия, тогдашней небольшой рыбацкой деревне на берегу реки Нигер, он собирал плату за проезд и направлял пассажиров в автобус и обратно.

Из-за отсутствия гаишников и светофоров на главных перекрестках часто царил хаос. Люди получали травмы, а он иногда выходил и направлял движение.

«Я, маленький парень, встал там в ярко-оранжевой рубашке и начал регулировать движение», — говорит он. «Удивительно, что люди обратили на меня внимание и прислушались».

Многие молодые люди вдохновляются заниматься инженерным делом, возясь с гаджетами. Не Фреджене.

«Обстоятельства моего детства не давали мне возможности взять в руки устройства и повозиться с ними», — говорит он. «У нас было много возможностей наблюдать за природой».

Наличие нефтегазовых установок в его деревне, которая находится в нефтедобывающей части Нигерии, заставило его задуматься, как они работают и как ими управляют удаленно. Они недолго оставались загадочными.

Во время посещения Федеральный технологический университет в Оверри, Нигерия, он проходил стажировку в Нигерийская национальная нефтяная корпорация., который устанавливал эти удаленные операционные системы, их калибровку и проверку их работы.

После окончания первого курса в своем классе в 1996 году со степенью бакалавра в области электротехники и вычислительной техники, он поступил в аспирантуру Университет Ватерлоов Онтарио, Канада, где он исследовал автономность и системы автоматического управления. Получив степени магистра и доктора в области электротехники и вычислительной техники, он находил время, чтобы помогать тем, кто нуждался больше, чем он сам.

Он присоединился к команде студентов-волонтеров, которые организовывали кружки по выполнению домашних заданий и оказывали наставничество учащимся начальных классов, находящимся в группе риска. Эта деятельность принесла ему университетскую премию Президентского круга в 2001 году.

Вспоминая то время, Фреджене вспоминает свое общение с одной девушкой, чью жизнь он помог изменить.

«Большую часть времени ее тащили, брыкаясь и крича, чтобы завершить эти сеансы», — вспоминает Фреджене. «Но она начала верить в себя и в то, что она может сделать. И все изменилось. В итоге ее приняли в Университет Ватерлоо и она стала частью команды преподавателей UW, которую я возглавлял».

Фреджене говорит, что его приверженность программе репетиторства и наставничества возникла из-за того, что когда-то он сам нуждался в академической помощи. Хотя у него были отличные оценки по истории и языкознанию, по математике и естественным наукам он учился плохо. Ситуация изменилась для него в девятом классе, когда у нового учителя появился особый способ преподавания математики, который «зажег лампочку в моем мозгу», говорит он. «Мои оценки взлетели сразу после его появления».

После получения докторской степени в 2002 году он начал работать инженером по исследованиям и разработкам в Ханивелл Аэроспейс объект в Миннеаполисе. В течение шести лет он работал над разработкой беспилотных летательных аппаратов, в том числе дрона, который использовался для дистанционного зондирования химической, биологической, радиологической, ядерной и взрывоопасной опасности. Дрон стал первым в мире воздушным роботом, использованным для ликвидации последствий ядерной катастрофы, когда он пролетел внутри Фукусима-дай-ичи атомная энергия АЭС после цунами 2011 года, обрушившегося на Японию и выведшего из строя электроснабжение и охлаждение станции, что привело к расплавлению трех активных зон реактора.

В Honeywell он также работал над микроэлектромеханическими системами, которые используются в гироскопах и инерциальных измерительных устройствах. Оба инструмента MEMS, которые используются для измерения углового движения тела, можно найти в мобильных телефонах. Фреджене также работал над системой управления, которая исправляла недостатки, снижавшие точность датчиков МЭМС.

Он покинул компанию в 2008 году, чтобы стать ведущим инженером и научным сотрудником исследовательского центра Lockheed Martin в Черри-Хилл, штат Нью-Джерси.

Членство в IEEE имеет свои преимущества

Фреджене познакомилась с IEEE еще будучи студенткой, читая такие журналы, как Транзакции IEEE при автоматическом управлении и IEEE Системы контроля журналв котором он был приглашенным редактором.

Он поступил в IEEE в аспирантуре, и с тех пор это решение приносит дивиденды, говорит он.

Связи, которые он установил через организацию, помогли ему пройти стажировку в ведущих лабораториях, что положило начало его карьерному пути. После встреч с исследователями на конференциях или прочтения их статей в публикациях IEEE он отправлял им записки, в которых представлялся и указывал на свою заинтересованность в посещении лаборатории исследователя и работе там летом. Практика привела к стажировке в Лос-Аламосская национальная лабораторияв Нью-Мексико и в Окриджская национальная лабораторияв Теннесси.

Связи с IEEE помогли ему получить первую работу. Во время работы над степенью магистра он представил доклад на конференции 1999 года. Международный симпозиум IEEE по интеллектуальному управлению.

«После моей презентации, — говорит он, — подошел кто-то из Honeywell и сказал: «Это была отличная презентация. Кстати, именно этим мы занимаемся в Honeywell. Я думаю, это будет отличное место для тебя, когда ты будешь готов приступить к работе».

Фреджене остается активным членом IEEE. Он входит в редколлегию журнала Общество робототехники и автоматизации IEEEработает помощником редактора журналаЖурнал IEEE по робототехнике и автоматизациии недавно завершил два срока на посту председателя Технический комитет IEEE по аэрокосмическому контролю.

IEEE «является типом глобальной организации, которая предоставляет выдающимся исследователям форум для общения с коллегами о работе, которую они делают, — говорит он, — и для установления стандартов, определяющих реальные системы, которые меняют мир каждый день».