Дрон с усами ищет путь там, где ослепли камеры
Следите за новостями по этой теме!
Подписаться на «Гик Гайд (3 апельсина) / Цифра сегодня»
Учёные из Делфтского технического университета в Нидерландах разработали крошечный дрон массой менее 100 граммов, который умеет ориентироваться с помощью искусственных «усов». В отличие от обычных беспилотников, полагающихся на камеры, лидары или спутниковую навигацию, аппарат получает информацию о пространстве через физический контакт с окружающими поверхностями.
У носовой части дрона установлены два тонких вертикально наклонённых волоска. Каждый из них соединён с миниатюрным датчиком давления. Когда волосок касается стены, обломка или другого препятствия, датчик фиксирует изменение давления. По этим данным система оценивает положение аппарата относительно ближайших объектов.
Такой принцип вдохновлён грызунами и другими млекопитающими, которые используют лицевые вибриссы, то есть чувствительные волоски, чтобы перемещаться в тесных пространствах при плохой видимости. «Мы хотим оснастить дроны развитым осязанием — не для манипуляций в воздухе, а для нового типа тактильной навигации», — объяснила Салуа Хамаза, доцент кафедры воздушного физического взаимодействия и воплощённого интеллекта.
Для столь маленького аппарата важны каждый грамм, милливатт энергии и байт памяти. Поэтому исследователям пришлось решить проблему воздушных потоков: ветер может отклонять «усы» и создавать ложные сигналы, похожие на прикосновение. Команда разработала лёгкую программу, которая в реальном времени отличает турбулентность от настоящего контакта с поверхностью. По словам авторов, обработка выполняется с точностью до миллиметров.
Вся бортовая программа занимает всего 34 килобайта памяти. Это заметно меньше вычислительных ресурсов, которые обычно требуются навигационным системам крупных дронов. Благодаря этому аппарат способен самостоятельно интерпретировать данные об окружающей среде, не передавая вычисления на внешний компьютер.
«Мы хотели показать, что осязание не обязательно требует увеличения размера или вычислительной мощности», — сказал Чаосян Е, аспирант и исследователь Делфтского технического университета.
Разумеется, такой дрон не станет чемпионом по скорости. Зато его способность «ощупывать» пространство может оказаться полезной в местах, где зрение техники почти бесполезно: в дыму, пыли, темноте и среди повреждённых конструкций.
Одно из возможных применений — поиск людей в частично обрушившихся зданиях. Маленький беспилотник сможет проникнуть в узкие и нестабильные проходы раньше спасателей, касаться ближайших конструкций, оценивать возможные маршруты и составлять простое представление о пространстве. Тактильная навигация также пригодится там, где недоступен GPS или камеры не могут надёжно распознать обстановку.
Технология пока не отменяет обычные сенсоры и не превращает дрон в летающего грызуна-спасателя. Но она добавляет важный резервный канал восприятия — контактный, простой и почти невесомый.
PEREC.RU
Нидерландские исследователи из Делфтского технического университета разработали миниатюрный дрон массой менее 100 граммов, способный ориентироваться с помощью искусственных «усов». Технология предназначена для ситуаций, в которых обычные системы навигации — камеры, оптические датчики и GPS — работают плохо или не работают вовсе.
В передней части аппарата установлены два тонких волоска, наклонённых вверх. Под каждым расположены миниатюрные датчики давления. Когда волосок касается ближайшей поверхности, например стены, обломка или элемента повреждённой конструкции, датчик регистрирует изменение давления. Затем программное обеспечение использует эти данные, чтобы оценить положение дрона относительно окружающих объектов.
На основе тактильной информации беспилотник может обходить препятствия, сохранять контакт с конструкциями и создавать простое представление о пространстве. Принцип заимствован у грызунов и других млекопитающих, которые используют лицевые вибриссы для перемещения в тесных местах при ограниченной видимости.
Практическая ценность разработки связана с её малым размером. У дронов легче 100 граммов установка тяжёлого сенсорного оборудования быстро расходует доступную массу и энергию. Поэтому исследователям требовалась система, которая была бы лёгкой, быстрой и экономичной.
Основной технической проблемой стали воздушные потоки. Ветер может отклонять искусственные волоски и создавать сигналы, похожие на контакт с поверхностью. Для решения этой задачи команда разработала компактную программу, которая в реальном времени различает турбулентность и настоящее касание. Обработка выполняется с точностью до миллиметров.
Вся бортовая программа занимает только 34 килобайта памяти. Благодаря этому дрон самостоятельно обрабатывает данные об окружающей среде, не полагаясь на внешний компьютер. Исследователи подчёркивают, что тактильная навигация может работать без увеличения корпуса и без существенного роста вычислительных требований.
Система не предназначена для самых быстрых беспилотников. Её сильная сторона — работа в сложных условиях: в дыму, пыли, темноте, среди разрушенной инфраструктуры и там, где отсутствует GPS. Особенно перспективным считается применение при спасательных операциях в обрушившихся зданиях. Маленький дрон сможет проникать в узкие и нестабильные пространства перед людьми, оценивать конструкции и искать возможные проходы.
Технология пока не заменяет камеры и другие сенсоры, но может стать дополнительным каналом восприятия. Когда оптика перестаёт помогать, физический контакт позволяет аппарату продолжать ориентироваться в окружающей среде.
