Drony dostali umelé fúzy na orientáciu v úplnej tme, dyme alebo v prašnom prostredí

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Výskumníci z Delft University of Technology vyvinuli pre malé drony hmatové senzory inšpirované fúzmi potkanov.

• Dva fúzy z nitinolového drôtu využívajú tlakové senzory a spracujú dotyk za menej ako 2 ms.

• Celý systém vyžaduje iba 34 kB pamäte a umožňuje dronom s hmotnosťou pod 100 g navigáciu v tme.

Hoci majú potkany a myši o dva prsty menej ako ľudia, vďaka citlivým fúzom vnímajú prekážky skôr, než do nich vrazia, a zachytia aj vibrácie či prúdenie vzduchu. Týmto prírodným mechanizmom sa inšpirovali vedci Salua Hamaza a Chaoxiang Ye z Delft University of Technology v Holandsku, ktorí o svojom výskume publikovali štúdiu v časopise Nature Communications. Tím vyvinul hmatový senzor, ktorý dáva dronom schopnosť orientovať sa a skúmať okolie prostredníctvom jemného dotyku namiesto zraku.

Vďaka tomu dokážu lietajúce stroje fungovať v úplnej tme, dyme alebo prašnom prostredí, kde je viditeľnosť minimálna. Bežné autonómne drony dnes používajú pokročilé navigačné systémy, no pri malých strojoch s hmotnosťou pod 100 g predstavuje každý gram navyše problém. Kamery, systémy LiDAR a iné konvenčné senzory sú pre takéto malé lietadlá príliš ťažké a náročné na spotrebu energie.

Zdroj foto: Delft University of Technology - Studio Oostrum

Výskumníci preto vytvorili umelé fúzy z nitinolového drôtu, čo je zliatina niklu a titánu s tvarovou pamäťou. Dva takéto fúzy umiestnili na prednú časť dronu, pričom každý z nich váži 3,2 g a meria 200 mm. Na základni každého fúzu sa nachádzajú tri miniatúrne barometrické tlakové senzory pripojené k palubnému mikrokontroléru. Keď dron letí blízko objektu a fúz sa otrie alebo ohne o povrch, zmeny tlaku na základni sa zmerajú za menej ako 2 ms. Dron tak dokáže vypočítať miesto a hĺbku kontaktu s milimetrovou presnosťou.

Špeciálny palubný softvér pritom v reálnom čase odfiltruje vibrácie a turbulencie spôsobené vlastnými vrtuľami dronu, pričom celý tento proces spotrebuje len 34 kB pamäte. V praktických experimentoch dokázal dron s fúzmi sledovať obrysy povrchov v úplnej tme, preskúmavať uzavreté priestory sledovaním stien, vytvárať hmatové mapy neznámeho prostredia a nájsť východy bez použitia optických senzorov.

Technológia má však aj svoje limity, pretože fúzy sa musia objektu fyzicky dotknúť a pri dĺžke 200 mm dron nemôže lietať vysokou rýchlosťou, inak by ho zotrvačnosť vrazila do prekážky. Keďže fúzy smerujú dopredu, nezachytia bočné prekážky, akými sú napríklad konáre v lese. Systém je preto určený primárne pre štruktúrované tunely so zníženou viditeľnosťou a súvislými plochými stenami, ktoré dron sleduje podobne ako nevidiaci človek s paličkou.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Technológia prináša energeticky aj pamäťovo nenáročnú navigáciu pre drony pod 100 g, čo umožní ich nasadenie pri záchranných akciách v zadymených alebo tmavých priestoroch.

Zdroj: newatlas.com foto: Delft University of Technology - Studio Oostrum

Zobrazit Galériu