Движения тела и виртуальная реальность помогут новичкам освоить управление дроном

Jenifer Miehlbradt et al. / PNAS, 2018

Швейцарские инженеры разработали систему, позволяющую управлять дроном с помощью движений тела и видеть изображение с его камеры в шлеме виртуальной реальности. Испытания системы показали, что неподготовленные пользователи быстро привыкают к системе и управляют дроном точнее, чем помощью обычного контроллера, рассказывают разработчики в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Практически всегда управление дроном или роботом происходит с помощью операторского пульта с несколькими кнопками или джойстиками. К примеру, пульты управления дронами, как правило, оборудованы двумя стиками, один из которых отвечает за перемещение по высоте и повороты, а другой за перемещение в горизонтальной плоскости. Поскольку это сильно отличается от естественных человеческих движений при ходьбе, к такому управлению приходится долго привыкать. Некоторые инженеры пытались решить эту проблему с помощью альтернативных устройств, например, специальной перчатки и контроллера с виброотдачей, реагирующих на наклоны руки, но такие способы управления все равно недостаточно интуитивны.

Группа инженеров из Швейцарии и Италии под руководством Сильвестро Мичеры (Silvestro Micera) из Федеральной политехнической школы Лозанны разработала систему, позволяющая использовать для управления дроном только движения тела. Поскольку цель работы заключалась в создании максимально удобной для пользователей схемы управления, сначала инженеры решили выяснить, какие движения люди считают наиболее естественными для управления летательным аппаратом.

Во время эксперимента 17 участникам с надетым шлемом виртуальной реальности показывали компьютерную симуляцию полета дрона и просили повторить маневры дрона (полет вперед, повороты и изменения высоты) с помощью подходящих по их мнению движений тела. В это время исследователи считывали показания датчиков мышечных сокращений на верхней части тела, а также отслеживали положения частей тела и смещение центра масс с помощью визуальных маркеров на теле и камер вокруг испытуемых.

Оказалось, что практически все участники исследования придерживались одной из двух схем управления: одна группа «управляла» дроном только с помощью поворотов корпуса, а вторая не только поворачивала корпус, но и активно наклоняла руки в ту или иную сторону. Несмотря на то, что часть добровольцев выбрала другие способы управления, например, один из них пытался грести руками в направлении движения, исследователи в дальнейшем сконцентрировались именно на двух наиболее популярных схемах.

После выявления оптимальных способов управления инженеры проверили их на деле. В первом тестировании добровольцы управляли дроном в виртуальном мире и должны были пролетать через контрольные точки, используя одну из двух схем управления. Авторы сравнивали эффективность управления с помощью тела с результатами предыдущего исследования, в котором применялась аналогичная виртуальная среда и квадрокоптер, а управление производилось с помощью обычного операторского пульта и симулятора полета птицы Birdly.

Выяснилось, что способ управления с помощью отклонений корпуса без активного участия рук оказался эффективнее, чем аналогичный способ с участием рук или управление с пульта оператора, а также сравним с управлением с помощью Birdly. Во время последнего эксперимента исследователи проверили переносимость навыка управления корпусом на реальный мир и проверили его на настоящем квадрокоптере. Оказалось, что пользователям комфортно управлять таким образом и пролетать через кольца-контрольные точки, а эффективность пролета оказалось высокой — 87,67 ± 9,88%.

Швейцарские инженеры — далеко не первые, кто пытается упростить управление мультикоптерами. В 2016 году южнокорейская компания This is engineering представила контроллер для дронов, позволяющий управлять дроном с помощью одной руки. Он состоит из основной части контроллера и кольца, перемещая которое можно задавать движение дрона. А один из крупнейших производителей дронов DJI в 2016 году представил складной квадрокоптер Mavic, который, помимо необычной конструкции, отличается от аналогов умением распознавать простые жесты пользователя и реагировать на них соответствующим образом, к примеру, делать снимок на камеру.

Григорий Копиев

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.