Дроны выследят людей в лесу
Швейцарские ученые научили квадрокоптер самостоятельно передвигаться по лесным тропинкам и дорогам на уровне человеческого роста. Статья опубликована в IEEE Robotics and Automation Letters, краткое описание работы доступно на сайте Федеральной политехнической школы Лозанны.
В проекте использовался Parrot AR Drone 2.0 и квадрокоптер самостоятельной конструкции. Управляющая полетом беспилотника нейросеть десять раз в секунду считывает изображение с камеры и проверяет, куда дальше нужно следовать, чтобы не сбиться с пути. Если проложенный путь находится прямо по курсу, то дрон ускоряется, если дорога уходит в сторону, то квадрокоптер будет тормозить и поворачивать до тех пор, пока путь снова не окажется по центру изображения.
Для получения массива изображений для тренировки нейросети исследователи закрепили на голове одно человека три камеры, расположенных под разным углом — одна камера смотрела прямо, остальные были направлены в стороны под углом 30 градусов. С этими камерами ученые записали прохождение семи разных лесных маршрутов, после чего из массива записанного видео отобрали 20 тысяч изображений. Поскольку каждая камера смотрела под своим углом, то массив изображений был поделен на три класса: на одних кадрах дорога была по центру, а на других уходила направо или налево. Эти 20 тысяч классифицированных изображений были использованы для тренировки десятислойной нейросети таким образом, чтобы алгоритм всегда стремился «идти» по лесной дороге.
Чтобы проверить работу управляющего алгоритма, исследователи проверили его на изображениях с других пеших лесных маршрутов. Выяснилось, что эффективность распознавания нейросетью направления пути по статичным изображениям практически идентична человеческой. После этого разработчики проверили работу алгоритма на потоковом видео с камеры, которую небрежно несли по маршруту. После того, как авторы убедились в работоспособности системы, они сначала испытали ее на AR Drone, при этом алгоритм работал на отдельном ноутбуке, который занимался анализом изображений с камеры и отправкой команд управления. На беспилотнике своей конструкции исследователи запустили алгоритм в полностью автономном режиме на бортовом компьютере.
Подобная система может в будущем помочь при поисковых операциях — если человек заблудился в лесу, то беспилотники смогут быстро облететь маршруты по тропинкам и дорогам. При этом аналогичное использование дронов с большой высоты может быть менее эффективно, поскольку человека может быть плохо видно за кронами деревьев.
Ранее исследователи из лаборатории CSAIL Массачусетского технологического института разработали систему планирования маршрута беспилотника в сложных условиях с большим количеством препятствий и протестировали систему в импровизированном «лесу» из труб и веревок.
Он оказался точнее и эффективнее предыдущих версий
Американские ученые разработали тонкопленочный охладитель, с помощью которого люди с протезами руки могут чувствовать температуру предметов. С помощью полупроводников и сверхрешеток он охлаждается в участках культи, которые воспринимают механические и термические ощущения, что вызывает соответствующие ощущения в фантомной руке. По сравнению с предыдущими термоэлектрическими устройствами эта разработка меньше весит и точнее передает информацию о температуре. Разработка описана в статье журнала Nature Biomedical Engineering. Ученые и биоинженеры разрабатывают все больше интерфейсов, которые позволяют с помощью стимуляции нервов в культе передавать ощущения при использовании протезов, включая давление, вибрацию и боль. Однако пока нет заметных успехов в разработке устройств для ощущения температуры в протезе — все существующие разработки неудобны для повседневного использования из-за большого веса и неэффективного энергопотребления. Генерация реалистичных и информативных тепловых сигналов в протезах позволила бы получать мультимодальную сенсорную информации об окружающей среде в режиме реального времени. Например, определять, температуру напитка, реагировать на горячие предметы или ощущать тепло личного прикосновения. Люк Осборн (Luke Osborn) с коллегами из Университета Джонса Хопкинса выдвинули гипотезу, что технологию тонкопленочного термоэлектрического охлаждения (TFTEC) можно использовать для передачи сигнала с протеза на конкретные рецепторные участки на культе, чтобы создавать полноценное ощущение температуры в фантомной руке. Для этого они разработали неинвазивный термоневральный интерфейс — между термическими стимулами и кожными рецепторами — с использованием устройства TFTEC. В этом устройстве использовались монокристаллические материалы и иерархические сверхрешетки, что придает ему высокую рабочую мощность, плотность охлаждения и, как следствие, быструю и энергоэффективную стимуляцию. Устройство толщиной 1,2 миллиметра и массой 0,05 грамма способно снижать температуру на 10-20 градусов Цельсия за три секунды и удерживать этот температурный градиент в течение длительного времени. В лабораторных условиях эти показатели были значительно лучше, чем у предыдущих, объемных, версий термоэлектрических интерфейсов. Поскольку после ампутации нервы культи могут «иннервировать» фантомную конечность, ученые определили у четырех человек с ампутированной рукой участки культи, которые при механической или термической стимуляции вызывали ощущения прикосновения и температуры в фантомной руке. Устройство TFTEC поместили на кожу четырех участников с ампутацией, чтобы восстановить ощущение температуры в фантомной руке. Все участники ощущали охлаждение c экспериментальным устройством, с контрольным термоэлектрическим устройством эффект почувствовали только два участника. Кроме того, участники быстрее и интенсивнее воспринимали холодовые ощущения на культе и в фантомной руке по сравнению со стандартным объемным устройством. Аналогичные результаты показал эксперимент со здоровыми добровольцами, которые касались устройства указательным пальцем. В другом эксперименте участники управляли виртуальным модульным протезом руки, чтобы прикоснуться к виртуальным объектам и определить холодный. Во всех тестах устройство TFTEC помогало людям быстрее и точнее справиться с заданием по сравнению с классическими устройствами. Наделять протез ощущениями важно, чтобы человек без конечности мог нормально адаптироваться к нему и жизни с ним. Например, недавно мы рассказывали, что тактильная стимуляция облегчила управление протезом руки.