Ученые из Технического университета Делфта (Нидерланды) под руководством доктора Суа Хамазы разработали миниатюрную тактильную систему навигации для дронов массой менее 100 граммов. Работа опубликована в журнале Nature Communications.
Вместо камер и лидаров, которые слишком тяжелы для миниатюрных аппаратов и плохо работают в дыму, пыли и полной темноте, инженеры оснастили дрон парой гибких искусственных «усов», по принципу действия напоминающих вибриссы грызунов. Такое решение позволяет небольшим беспилотникам исследовать труднодоступные и тесные пространства — от завалов после обрушений до подземных тоннелей и пещер — ориентируясь исключительно на прикосновения.
Каждый ус закреплен в передней части дрона и у основания оснащен тремя миниатюрными датчиками давления. Когда ус касается поверхности и изгибается, изменение давления в датчиках позволяет определить направление и глубину контакта, а также положение препятствия в пространстве. Это дает дрону подробную информацию об окружающих поверхностях и позволяет ему облетать препятствия, следовать вдоль стен и строить тактильную карту помещения.
Одной из главных инженерных сложностей стало отделение полезного сигнала касания от помех, создаваемых самим дроном — вибраций корпуса и турбулентных потоков воздуха от винтов. Для решения этой проблемы команда разработала компактный алгоритм обработки данных в реальном времени, который компенсирует влияние турбулентности и позволяет рассчитывать расстояние до препятствий с точностью до миллиметра. Весь вычислительный конвейер работает непосредственно на бортовом микроконтроллере и использует всего 34 килобайта памяти.
«Мы хотели показать, что осязание не должно требовать больших размеров или вычислительной мощности. Весь наш конвейер тактильного восприятия работает на борту, используя всего 34 килобайта памяти, что позволяет крошечному дрону в реальном времени воспринимать окружение и реагировать на него», – Чаосян Е, Технический университет Делфта.В ходе испытаний дрон продемонстрировал способность двигаться вдоль твердых и мягких поверхностей, следовать по контурам стен в полной темноте, строить тактильные карты незнакомых помещений и самостоятельно находить выход — без помощи камер или внешних систем позиционирования.
По словам исследователей, подобный подход может открыть дорогу новому классу сверхмалых автономных роботов, способных работать там, где традиционные сенсоры становятся бесполезны, — в задымленных зданиях после аварий, пещерах и узких подземных коммуникациях.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
