Дрон научили заглядывать в дупла

Швейцарские инженеры разработали систему автономного обследования полостей в деревьях на базе мультироторного беспилотника. Авторы устройства — сотрудники Высшей технической школы Цюриха и Швейцарского федерального института исследования леса, снега и ландшафтов — выступят с докладом на конференции IROS 2016, которая пройдет в Тэджоне в октябре 2016 года. Подробнее о разработке можно прочитать на портале ResearchGate.

Изучение полостей в стволах деревьев помогает ученым оценить биологическое разнообразие на определенной территории. В дуплах могут обитать птицы, млекопитающие, насекомые и грибы, которые становятся предметом различных исследований (например, недавно американские ученые экспериментально показали симбиотическую связь между кокардовым дятлом и дереворазрушающими грибами). Однако для того, чтобы получить нужную информацию, часто необходимо визуальное наблюдение за дуплом, которое обычно производится с земли с помощью бинокля или непосредственно на дереве — но второй способ неудобен и непрактичен при большом количестве объектов изучения. 

В новой работе авторы предложили для обследования полостей в стволах деревьев использовать автономный беспилотник, оборудованный манипулятором и стереокамерой. Сначала дрон управляется оператором вручную, а после подлета к нужному дереву переводится в автономный режим. С помощью набора датчиков мультикоптер строит трехмерную карту окружающих объектов и может оценить расположение дупла на стволе, а также направление хода полости и расстояние до ствола. После этого дрон сближается со стволом дерева и аккуратно вводит внутрь полости стереокамеру на манипуляторе для обследования дупла изнутри.

Для демонстрации работоспособности технологии разработчики проверили поведение дрона на компьютерном симуляторе, а также на настоящем фрагменте ствола дерева, который установили в лаборатории. Прототип устройства был создан на базе гексакоптера AscTec Neo, который может поднимать в воздух груз весом до двух килограммов. 

На мультикоптер установили VI-сенсор для точного позиционирования дрона, 3D-камеру CamBoard pico flexx для определения полости в стволе дерева, а также манипулятор с тремя степенями свободы, на конце которого закреплена стереокамера NanEye с подсветкой. Камера на манипуляторе может вращаться в двух плоскостях и используется для непосредственного наблюдения и построения 3D-карты дупла изнутри.

Дроны часто используются для ускорения и удешевления различных работ, в том числе по обследованию состояния высотных объектов. Например, мультикоптеры участвуют в инспекции состояния мостов, проведении малярных работ, для поиска альпинистов в трещинах ледника, инспекции паровых котлов изнутри. О других сферах применения беспилотников можно узнать в рубрике N+1 «Роботы и дроны».

Николай Воронцов