Вибрирующие площадки на руках позволили посадить дроны вслепую

Российско-японская группа инженеров разработала устройство для посадки сразу нескольких дронов на руки, причем даже с закрытыми глазами или с надетым VR-шлемом. Оно надевается на руку и состоит из площадки с датчиками освещения и виброактуатороами. Во время посадки устройство принимает свет от светодиодов в дроне и «превращает» его в вибрации в соответствующей части руки. Это позволяет оператору двигать руки и подстраивать их положение так, чтобы дрон садился в центр площадки, рассказывают авторы статьи (на arXiv.org опубликован общедоступный препринт), представленной на конференции IEEE Haptics Symposium 2020.

Стандартный способ управления дроном подразумевает, что оператор двигает дрон с помощью стиков на пульте, а обратную связь получает либо визуально (если дрон недалеко и находится в поле зрения), либо с экрана. Но это не очень интуитивный способ, который часто вызывает трудности в управлении и ориентации среди новичков. Причина этого в том, что из-за различий в типах движений дрона и их инерции, а также других факторах, человеку приходится «конвертировать» привычные ему движения на двух ногах в команды для дрона.

В качестве решения этой проблемы исследователи-робототехники предлагают создавать контроллеры с более привычным принципом работы. К примеру, недавно швейцарские инженеры создали перчатку, позволяющую дрону повторять движения руки в воздухе, а при приближении беспилотника к препятствиям она создает нарастающую вибрацию с соответствующей стороны.

Российские и японские инженеры под руководством Дмитрия Тетерюкова (Dzmitry Tsetserukou) из Сколковского института науки и технологий использовали зависимую от расстояния виброотдачу для другой цели — посадки сразу нескольких дронов на руки. Разработчики ориентировались на небольших дронах, которые часто применяют в исследованиях по созданию роящихся беспилотников. Поскольку масса их полезной нагрузки минимальна, дроны оборудованы только светодиодной панелью, а вся активная электроника расположена в надеваемых на руки устройствах.

Под круглой плоской площадкой в устройстве установлено несколько модулей, в каждом из которых есть фототранзистор и виброактуатор. После того, как дроны подлетели к человеку и готовы к снижению, они активируют светодиоды и начинают медленно снижаться. Когда дрон подлетает к руке, фототранзисторы принимают достаточно света от светодиодов и начинают передавать команды виброактуаторам. Поскольку вибрация увеличивается по мере того, как дрон приближается к руке, а сильнее всего вибрируют актуаторы прямо под дроном, человек понимает, насколько точно в центр садится дрон.

Инженеры провели на нескольких добровольцах два эксперимента. В первом из них добровольцу было необходимо посадить один дрон на правую руку, а во втором нужно было справиться с двумя дронами с разных сторон. Во время экспериментов разработчики опробовали три режима: с вибрацией и открытыми глазами (штатный режим), с вибрацией и закрытыми глазами, и без вибрации, но открытыми глазами. Для сравнения режимов на дронах, устройствах и руках были закреплены инфракрасные маркеры, положение которых с субмиллиметровой точностью и высокой частотой отслеживала внешняя система захвата движений в помещении.

Результаты показали, что при посадке одного дрона минимальное среднее отклонение места посадки от центра площадки было у полного режима работы, однако различия между ним и только визуальным режимом не были статистически значимы. При этом во втором эксперименте авторам удалось показать статистически значимое различие между этими режимами в пользу полного, подразумевающего использование виброактуаторов с открытыми глазами.

В 2018 году российские инженеры, большинство из которых являются авторами новой статьи, создали перчатку с двухсторонней связью для управления роем дронов. Она не только позволяет управлять роем движениями руки, но и показывает с помощью последовательности вибраций на пальцах, насколько близко находятся друг к другу дроны в рое.

Григорий Копиев