Виброотдача позволила перчатке для управления дроном обозначить препятствия
Швейцарские инженеры создали интерактивную перчатку для управления дроном. Она отслеживает движения руки, что позволяет дрону повторять их, а дрон отслеживает препятствия вокруг и при приближении к ним дает перчатке команду на вибрацию с соответствующей стороны руки. Препринт статьи, которая будет представлена на конференции ICRA 2020, опубликован на arXiv.org.
Большинство дронов имеют одинаковую схему управления: к ним прилагается пульт с двумя стиками, один из которых управляет движением дрона в горизонтальной плоскости, а второй отвечает за движение вдоль и вокруг вертикальной оси. Разделение управления на две части делает его неинтуитивным и зачастую новички поначалу испытывают проблемы при управлении квадрокоптерами.
Исследователи уже предлагали в качестве решения этой проблемы систему, позволяющую управлять дроном с помощью наклонов тела в ту или иную сторону. А до этого в 2016 году американский инженер адаптировал старую перчатку Nintendo Power Glove для управления дроном движениями руки, что удобнее, чем задействовать для управления все тело. Однако обе разработки лишь дают команды дрону, но не дают обратную связь от дрона оператору.
Маттео Маччини (Matteo Macchini) со своими коллегами из Федеральной политехнической школы Лозанны создал прототип перчатки, которая реализует двухсторонную связь между дроном и его оператором. Она представляет собой тканевую перчатку, на которой закреплена площадка с инфракрасными маркерами в области запястья, и виброактуаторы. Инфракрасные маркеры позволяют точно и быстро (с частотой 120 герц) отслеживать положение и ее наклон. Такие же маркеры есть и на дроне и выполняют они ту же роль.
На перчатке закреплены шесть виброактуаторов. Они расположены так, чтобы своей вибрацией показывать направление, по которому дрон приближается к препятствию: если препятствие снизу, то вибрирует актуатор в нижней части ладони, если справа, то в правой части и так далее. При этом по мере приближения вибрация нарастает. За отслеживание расстояния до препятствий в дроне отвечает набор из шести лазерных дальномеров, направленных вдоль координационных осей.
Пользователь с такой перчаткой может управлять дроном, двигая руку в нужную сторону, а дрон будет повторять движение. Для того, чтобы дрон мог пролетать большое пространство, при передаче команд от руки к нему расстояние масштабируется в восемь раз. Но этого все равно недостаточно, чтобы облетать весь испытательный полигон, поэтому пользователь держит в руке компьютерную мышку, нажимая на которую он может отключать передачу команд, чтобы передвинуть руку обратно и снова включить.
Авторы проверили эффективность перчатки на добровольцах. В трех экспериментах использовались виртуальные и реальные трассы с препятствиями и комбинации из разных способов управления: пульт и перчатка без виброотдачи или с виброотдачей. Результаты показали, что перчатка с работающей виброотдачей значительно уменьшает частоту столкновений с препятствиями.
Существуют и другие альтернативные пульты управления для дронов. Например, мы рассказывали про два контроллера, позволяющих управлять дроном с помощью наклонов. Один из них представляет собой единый контроллер, а второй состоит из контроллера и кольца.
Григорий Копиев
Он пригодится на Марсе, Луне и ледяных спутниках планет-гигантов
Инженеры разработали концепцию робота для будущих миссий по изучению пещер на Марсе, Луне и ледяных спутниках планет-гигантов. Проект ReachBot описывает устройство с несколькими конечностями, которые способны раскладываться и дотягиваться до удаленных точек, на которых можно закрепиться с помощью захвата с металлическими шипами, сообщается в отчете NASA. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера С тех пор как орбитальные исследовательские аппараты подтвердили существование пещер под поверхностью Марса и Луны, ученые не перестают размышлять над их полноценным исследованием. Помимо ценной информации об истории формирования небесного тела, в пещерах, куда не проникают ультрафиолетовые солнечные лучи и космические заряженные частицы, могли бы сохраниться и следы внеземной жизни. До последнего времени все подвижные роботы, предназначенные для изучения других планет, разрабатывались с расчетом, что они будут передвигаться только по сравнительно ровной поверхности. Поэтому они имеют относительно простое четырех- или шестиколесное шасси, которое устойчиво и не требует много энергии, но, к сожалению, не позволяет передвигаться по крутым каменистым склонам и скалам, и потому не подходит для исследования пещер. Инженеры под руководством Марко Павоне (Marco Pavone) из Стэндфордского университета уже несколько лет работают над многоэтапным проектом ReachBot для NASA, развивающим концепцию робота, способного перемещаться по пещерам и скалам со сложным рельефом, недоступным для других видов роботов при разных уровнях гравитации. Его главная особенность заключается в необычном способе передвижения. Вместо колес или ног у него есть несколько гибких удлиняющихся конечностей, на конце которых располагаются захваты с множеством мелких металлических шипов, которые цепляются за малейшие неровности на каменной поверхности. Аналогичный способ удержания на вертикальных поверхностях применялся в прототипе робота-скалолаза LEMUR, разработанном Лабораторией реактивного движения NASA. За счет металлических шипов робот может удерживать свое положение, распределив свой вес между несколькими конечностями, пока подыскивает следующую точку опоры для одной из них. Ожидается, что ReachBot сможет передвигаться не только по стенам и потолку, но и по полу как обычный ходячий робот. Однако на данной стадии проектирования конкретной конструкции для конечностей еще нет. Разработчики оценили параметры робота для миссии по исследованию марсианской лавовой трубки с высотой от пола до потолка порядка 30 метров. Это должно быть устройство массой около 10 килограмм, с восемью конечностями, способными развертываться до 20 метров в длину, оборудованное камерами и лидаром для навигации и прокладывания маршрута, а также для картографирования окружения. На предыдущих этапах были разработаны алгоритмы движения робота на плоскости, а также построен примитивный прототип ReachBot. В качестве четырех конечностей на нем используются стальные измерительные рулетки, оснащенные механизмом поворота, который позволяет «наводить» их на объект. После чего другой механизм раскручивает рулетку, на конце которой расположен захват с металлическими шипами. Робот умеет определять положение предметов вокруг с помощью визуальных меток, дотягиваться до них конечностями, ухватываться с помощью захватов и подтягивать себя в нужном направлении. В будущем разработчики планируют построить версию, которая способна двигаться в трехмерном пространстве. https://www.youtube.com/watch?v=Q6uvS_19OcA Существуют и другие концепции исследования инопланетных пещер, куда нет доступа колесных роботам. Одна из них предполагает использование нескольких четвероногих роботов Spot Mini. Каждый из членов группы будет отличаться от других, иметь свою роль и помогать другим.