Немецкие инженеры создали мини-дрон, который самостоятельно обследует бетонные мосты изнутри и ищет трещины, почти незаметные человеческому глазу. Беспилотник ориентируется в тёмных и тесных полостях без GPS, сам выбирает маршрут и проверяет подозрительные участки с помощью искусственного интеллекта. Пока разработку испытывают в лаборатории, но следующим шагом станет проверка на настоящем мосту.
Проблема особенно остро стоит в Германии, где тысячи мостов построили ещё в 1960–1980-х годах. За десятилетия бетон пережил бесчисленные циклы замерзания и оттаивания, а транспортные нагрузки заметно выросли. Даже небольшая трещина может стать началом серьёзного разрушения: через повреждённую поверхность внутрь проникает влага, стальная арматура постепенно ржавеет, а конструкция теряет прочность.
По оценке специалистов, трещины шириной всего 0,2–0,3 мм уже заслуживают пристального внимания. Однако заметить столь тонкое повреждение с расстояния двух метров практически невозможно. Инженерам приходится тщательно осматривать бетон, фотографировать подозрительные места и затем разбирать снимки в офисе. Для доступа к отдельным участкам нужны подъёмники, специальное снаряжение, а иногда и перекрытие движения.
Особенно трудно проверять внутренние полости мостов. Многие бетонные конструкции содержат длинные пустотелые секции, куда человеку сложно добраться, а обычный крупный беспилотник попросту не поместится. Разработчики решили отправить внутрь компактный летательный аппарат, который сможет обследовать стенки без постоянного управления с земли.
Сначала инженеры переделали готовый дрон диаметром всего восемь сантиметров. Компактность оказалась одновременно преимуществом и проблемой: внутри почти не оставалось места для аккумулятора и вычислительного оборудования. Аппарат летал лишь пять-шесть минут, а для распознавания трещин ему требовалась постоянная связь с внешним компьютером.
В итоге команда собрала собственный беспилотник диаметром 23 сантиметра. Увеличенный корпус позволил разместить необходимую электронику прямо на борту. Теперь дрон самостоятельно прокладывает маршрут, снимает бетонные поверхности, анализирует изображения с помощью нейросети и сохраняет результаты на карту памяти. Передавать видеопоток на отдельный компьютер для распознавания повреждений больше не требуется.
Сориентироваться внутри моста гораздо сложнее, чем на открытом воздухе. Спутниковая навигация там не работает, а вокруг могут находиться похожие друг на друга бетонные стены. Поэтому беспилотник постепенно изучает окружающее пространство, строит карту и одновременно определяет собственное положение. Для этого инженеры применили метод SLAM, который помогает роботам передвигаться без спутниковых координат.
Отдельная задача досталась искусственному интеллекту. Нейросеть рассматривает снимки буквально по пикселям и пытается отличить настоящие трещины от обычных пятен, пор в бетоне и паутины. Последняя особенно мешает распознаванию, поскольку тонкие нити легко принять за повреждения поверхности.
Чтобы уменьшить количество ошибок, разработчики научили систему оценивать собственную уверенность в распознавании. Если нейросеть сомневается, беспилотник может вернуться к подозрительному месту и сфотографировать его с другого ракурса. Дополнительные изображения помогают точнее определить, обнаружил ли аппарат трещину или безобидный след на бетоне.
Сейчас инженеры испытывают дрон в закрытой лаборатории, где воспроизводят условия внутри мостовых конструкций. Специальная система отслеживает его перемещения с точностью до миллиметра, позволяя проверять работу навигации. Впереди испытания на настоящем мосту, где беспилотнику придётся справляться с реальными препятствиями и особенностями бетонных полостей.
До практического применения остаётся решить несколько проблем. Главная из них касается аккумулятора: компактный корпус ограничивает запас энергии, а навигация и обработка изображений требуют дополнительных вычислений. Инженерам также предстоит повысить точность измерения ширины трещин и убедиться, что все бортовые системы надёжно работают одновременно.
В дальнейшем разработчики хотят создавать по результатам обследования трёхмерные цифровые копии мостов. На модели будут отмечены найденные повреждения и участки, где нейросеть не смогла уверенно определить состояние бетона. Специалист сможет открыть карту на планшете, изучить проблемные места и решить, какие из них требуют дополнительной проверки.
Полностью доверять искусственному интеллекту оценку безопасности мостов инженеры пока не собираются. Окончательное решение останется за человеком, а беспилотник возьмёт на себя самую трудоёмкую часть работы: поиск и съёмку повреждений в местах, куда трудно добраться. Если испытания пройдут успешно, проверять стареющие мосты можно будет быстрее, дешевле и с меньшим риском для специалистов.
