Учёные приделали дронам усики, чтобы научить их облетать препятствия на ощупь

Учёные из Технического университета Делфта (Нидерланды) разработали миниатюрную систему тактильной навигации для беспилотников массой менее 100 г. Вместо камер и лидаров, которые тяжёлые и плохо работают в дыму, пыли и полной темноте, используется пара искусственных «усов», подобных вибриссам грызунов. Это позволяет маленьким дронам исследовать тесные пространства — от заваленных зданий до подземных тоннелей — ориентируясь только на касания.

Тактильный сенсор представляет собой два гибких искусственных «уса», установленных в передней части дрона. Каждый из них у основания оснащён тремя миниатюрными датчиками давления. Когда ус касается поверхности и изгибается, изменение давления в датчиках позволяет определить направление контакта, приближение к месту касания и положение препятствия в пространстве.

Серьёзной технической проблемой разработки стало отделение сигналов касания от вибраций компонентов дрона и воздушных потоков, создаваемых его винтами. Для компенсации помех учёные разработали компактный контроллер и специальный алгоритм обработки данных, который смягчал влияние турбулентности и позволял рассчитывать расстояние до препятствий с точностью до миллиметров. При этом весь вычислительный конвейер работает непосредственно на бортовом микроконтроллере и использовал всего 34 Кбайт памяти.

Во время испытаний дрон смог двигаться вдоль твёрдых и мягких поверхностей, следовать по контурам стен в полной темноте, создавать тактильные карты незнакомых помещений и находить выход без помощи камер или внешних систем позиционирования. По мнению исследователей, такой подход может открыть новый класс сверхмалых автономных роботов, способных работать там, где традиционные сенсоры становятся бесполезными — в задымлённых зданиях после аварий, пещерах и узких подземных пространствах.