Российские инженеры разработали систему, позволяющую управлять роем дронов с помощью движений рук. Она состоит из нескольких беспилотников, системы захвата движений, а также перчатки с вибромоторами на пальцах, которая передает данные о расположении дронов в рое с помощью вибрации. На разработку, которая была представлена на конференциях IROS 2018 и Data & Science, обратило внимание издание IEEE Spectrum.
Поскольку возможности концентрации и многозадачности человека ограничены, инженеры разрабатывают системы, позволяющие управлять множеством дронов как единым роем. Главная технологическая проблема, возникающая перед разработчиками таких систем, заключается в сложности позиционирования дронов и отслеживания положения каждого из них без ошибок и задержек. В целом инженеры научились решать эту проблему, и, к примеру, Intel недавно добилась одновременного полета роя из 2018 дронов. Но почти всегда рои дронов летают по заранее написанной программе или динамической компьютерной системой, а ручное управление несколькими беспилотниками обычно невозможно или не слишком удобно.
Группа инженеров из Сколковского института науки и технологий под руководством Дмитрия Тетерюкова создала систему, позволяющую управлять роем из нескольких квадрокоптеров с помощью движений рук, причем она обеспечивает и обратную связь. В качестве дронов инженеры выбрали небольшие исследовательские квадрокоптеры Crazyflie 2.0, и установили на них визуальные светоотражающие маркеры. Они необходимы для точного отслеживания движений самих дронов и руки пользователя с помощью нескольких высокоскоростных камер, установленных по периметру комнаты.
Во время полета роя система управляет расположением дронов с помощью алгоритма управления сопротивлением, при котором дроны двигаются таким образом, будто они связаны между собой и с рукой с помощью виртуальных пружин. Главная часть системы — перчатка для управления роем. Она состоит из надеваемой на запястье манжеты с источником питания и управляющей платой Arduino, и пяти надеваемых на палец манжет с вибромоторами. Рой повторяет движения руки с перчаткой, которая позволяет чувствовать состояние роя через вибрацию, повторяющую движения дронов. При расширении роя вибрационные импульсы «передвигаются» от среднего пальца к крайним, а при сближении дронов — в обратном направлении. Кроме того, система сама отслеживает расположение препятствий и не дает дронам врезаться в них.
Разработчики реализовали несколько сценариев использования дронов, в том числе движение роя через огороженную трассу и через массив препятствий, имитирующих небоскребы. Инженеры считают, что в будущем такую концепцию можно будет использовать для управления роями из больших беспилотных летательных аппаратов в городе.
Ранее другие группы уже создавали системы управления роем дронов, но без обратной связи. К примеру, в 2015 году канадские разработчики создали рой, в котором дроны выступают в качестве пикселей, которые можно двигать напрямую или с помощью жестов рукой.
Григорий Копиев