Канадцы создали дрон с экраном светового поля
Канадские инженеры создали квадрокоптер с экраном светового поля, который позволяет окружающим людям наблюдать объемное изображение с разных ракурсов. Инженеры создали на базе дрона прототип системы видеосвязи, в которой удаленный пользователь может управлять дроном движениями головы. Авторы описали разработку в статье, представленной на конференции CHI 2019.
Видеосвязь делает общение на расстоянии более реалистичным благодаря передаче изображения лица собеседника, а не только его голоса. Но все же реалистичность текущего поколения технологий для видеосвязи далека от настоящего общения и инженеры продолжают искать пути для ее повышения. К примеру, Microsoft предложила в реальном времени создавать 3D-модель собеседника и встраивать ее в комнату, где находится другой собеседник, с помощью шлема дополненной реальности.
В 2018 году инженеры под руководством Рула Вертегала (Roel Vertegaal) из Human Media Lab Королевского университета в Кингстоне создали систему видеосвязи, позволяющую передавать объемное изображение через экран светового поля без необходимости в очках дополненной реальности или других надеваемых устройствах. В своей новой работе Вертегал и его коллеги использовали тот же принцип работы, но разместили экран на квадрокоптере. Экран состоит из полимерного цилиндра, нанесенного на него светоотражающего материала, а также диффузионного слоя. Этот слой преломляет отраженный свет в виде длинной вертикальной полосы, из-за чего при отклонении головы относительно дрона в горизонтальной плоскости пользователь почти сразу видит затемнение изображения, проецируемого с определенного места, а при вертикальном отклонении такого эффекта нет. Это свойство необходимо для формирования объемного изображения.
Для вывода изображения на экран над местом, где стоят наблюдатели, на высоте около двух метров располагается массив из 45 проекторов, установленных в виде дуги с радиусом 180 сантиметров. Каждый из них проецирует на экран изображение, рассчитанное для конкретного ракурса наблюдения. Поскольку экран отражает это изображение для довольно узкого угла, наблюдатель видит объемное изображение, которое меняется при перемещении вокруг экрана. Одна из особенностей такого экрана заключается в том, что он не накладывает какого-либо ограничения на количество наблюдателей и одновременно формирует подходящее объемное изображение для любого угла наблюдения (в пределах дуги проектора).
На стороне собеседника также должно быть установлено подходящее оборудование — три 3D-камеры для формирования объемной модели головы, а также еще одна камера глубины, захватывающая движения человека. Камера для захвата движений необходима для того, чтобы дрон смещался в горизонтальной плоскости при смещении человека. К примеру, таким образом человек может подойти поближе в одному из удаленных собеседников. Помимо этого перед ним установлено два экрана, на которые транслируются изображения с двух камер на дроне.
Стоит отметить, что в текущем виде разработка имеет несколько недостатков. К примеру, из-за особенностей диффузионного слоя экрана пользователь может видеть не только изображение, рассчитанное для его ракурса, но и затемненные изображения для соседних ракурсов. Кроме того, изображения для проекторов формируются с частотой всего 10 кадров в секунду, поскольку расчет 45 разных проекций в реальном времени — интенсивная с точки зрения вычислительных ресурсов задача.
В прошлом году американская компания Looking Glass представила на Kickstarter серийный экран для вывода объемного изображения. В нем исходная объемная модель преобразуется в 45 плоских изображений для 45 ракурсов наблюдения, а затем они накладываются друг на друга и образуют единый кадр. Благодаря установленному перед экраном лентикулярному растру наблюдатель видит только изображение для одного ракурса в один момент времени.
Григорий Копиев
Его можно сдавливать и растягивать во время работы
Инженеры разработали полностью мягкий бесколлекторный электродвигатель. Его статор, ротор и даже магниты сделаны из силикона. В качестве обмотки используются трубки, заполненные жидким сплавом галлия и индия. Для демонстрации возможности практического применения электромотор применили в конструкциях воздушных и водяных насосов, а также для приведения в движение тележки на колесах. Статья с описанием двигателя опубликована в журнале Soft Robotics. Роботов, состоящих полностью из мягких материалов, обычно разрабатывают для использования в областях, где требуется деликатное взаимодействие с окружающими объектами, в том числе для наблюдений за хрупкими морскими животными в их естественной среде обитания или в медицине при взаимодействии с человеком. Несмотря на то, что разработка подобных роботов ведется уже довольно давно, до сих пор одной из главных проблем остается выбор подходящего актуатора для них. Обычно применяемые в таких случаях пневматика и гидравлика не всегда подходят. Например, они не могут полноценно заменить электродвигатели для создания эффективного быстрого вращательного движения, а также требуют внешних или бортовых насосов для создания давления. https://www.youtube.com/watch?v=o-Lgy0rkvFM Этот пробел в компонентной базе решили устранить инженеры под руководством И Чэнь Мазумдар (Yi Chen Mazumdar) из Технологического института Джорджии. Они разработали четырехполюсный трехфазный синхронный бесколлекторный электродвигатель, состоящий полностью из мягких материалов. Внешний диаметр двигателя составляет 80 миллиметров, высота 40 миллиметров, а диаметр ротора 10 миллиметров. Статор изготавливается из мягкого легко деформируемого силикона. На нем расположены шесть катушек, в качестве обмоток на которых вместо медных проводов используются мягкие силиконовые трубки с внутренним диаметром 1,3 миллиметра. Они заполнены жидким при комнатной температуре проводящим сплавом галлия и индия. На роторе расположены четыре мягких постоянных магнита, образующие вместе цилиндр. Они также изготовлены из силикона с добавлением намагниченных частиц неодима железа и бора. Магниты вставлены в оболочку из термопластичного полиуретана, внутренняя часть которой покрыта полиэтиленом и графитовой смазкой для снижения силы трения между соприкасающимися подвижными поверхностями. На внешней стороне полиуретановой оболочки расположены мягкие магнитные сенсоры, необходимые для контроля скорости и положения вращающегося ротора с постоянными магнитами. Сенсоры представляют собой магнитные контакты, выполненные в виде гибких проводящих пластин с нанесенным на них слоем из силикона с добавлением углерода для проводимости и микрочастиц самария-кобальта для придания магнитных свойств. Во время вращения пластины сенсоров поочередно отклоняются или притягиваются магнитным полем четырех постоянных магнитов сердечника, размыкая и замыкая контакты. Без нагрузки двигатель может развивать до 4000 оборотов в минуту и выдает крутящий момент до 3 миллиньютона на метр. Максимальная мощность, развиваемая двигателем, составляет 240 милливатт при 2000 оборотах в минуту и моменте силы 1,25 миллиньютона на метр. Вертикальное сжатие на 37,5 процента и радиальное растяжение на 25 процентов практически не влияют на скорость вращения и эффективность мотора. Однако радиальное сжатие более чем на 13 процентов приводит к остановке двигателя из-за возросших сил трения. Кроме этого, сжатие электромагнитных катушек вызывает изменение их сопротивления, которое может быть отслежено по изменению тока и использовано как способ управления состоянием двигателя. Например, нажатие на отдельные катушки можно использовать для выключения или изменения скорости вращения, что и реализовали авторы работы. Для демонстрации возможностей мотора инженеры построили воздушный насос с мягким корпусом, мягкий водяной насос, а также испытали тягу электромотора под водой, прикрепив к ротору мягкий водяной винт. В последнем случае двигатель был установлен на салазки для снижения силы трения, в результате чего он развил скорость 4,4 сантиметра в секунду под действием тяги винта. Также разработчики продемонстрировали что мягкий электромотор может использоваться в конструкциях с жесткими элементами, в тех же задачах что и традиционные электромоторы. Например, мягкий электромотор привел в движение тележку на колесах с помощью приводного ремня и системы из шестерней, а также был использован в качестве двигателя в приводе водяного и воздушного насосов. Ранее мы рассказывали о квадрокоптере SoBAR с мягкой надувной рамой, которая может поглощать энергию удара при столкновении дрона с препятствиями. Благодаря низкой скорости отскока дрон может быстро контроль над полетом после столкновения.