Таракана-киборга с тепловой камерой научили искать людей
Инженеры создали рюкзачок, который крепится на спину таракана и позволяет управлять им при помощи электростимуляции. В нем также есть инфракрасная камера и алгоритм навигации, с помощью которого киборга можно использовать для поиска людей по излучаемому ими теплу. Статья опубликована на arXiv.org.
Инженеры не первое десятилетие пытаются создавать микророботов размером с насекомых. В последние годы этим направлением уже заинтересовались и крупные компании, такие как Rolls-Royce, и финансируемые ими разработки уже показывают неплохие результаты. Но пока практическое применение микророботов упирается в нехватку достаточно компактных компонентов, особенно актуаторов и источников питания. Часть научных групп решает эту проблему напрямую, миниатюризируя нужные технологии, а DARPA даже объявило конкурс на несколько десятков миллионов долларов, направленный на разработку компонентов и целых роботов. Но есть и другой подход, при котором за основу берется живой организм, умеющий эффективно перемещаться, а в него с помощью электродов интегрируются электронные модули. Чаще всего для этого используют жуков и тараканов, хотя есть и примеры такой интеграции с летающими насекомыми.
Инженеры из Сингапура, Китая, Германии и Великобритании под руководством Хиротаки Сато (Hirotaka Sato) из Наньянского технологического университета создали на основе мадагаскарского таракана (Gromphadorhina portentosa) киборга, который может перемещаться по заданному маршруту и находить людей по пути.
Для интеграции электроники с тараканом авторы выбрали стандартный подход — электростимуляцию. Для этого они вставили в церки — усикообразные ограны в задней части насекомого — по одному электроду. При электростимуляции этих органов таракан поворачивает в противоположную сторону: при стимуляции левой церки он поворачивает в правую сторону и наоборот. А если стимулируются оба органа, таракан продолжает двигаться вперед, но значительно ускоряется.
Помимо электродов в рюкзачке таракана расположены микроконтроллер с акселерометром, Bluetooth-антенна, аккумулятор и инфракрасная камера с разрешением 32 на 32 пикселя. Также на нем закреплено три инфракрасных метки — они нужны для точного отслеживания положения. Для этого инженеры использовали внешнюю систему слежения, состоящую из нескольких камер, с помощью которых система в реальном времени рассчитывает трехмерное положение маркеров в пространстве.
На микроконтроллере киборга работает простой алгоритм навигации. Авторы задавали ему координаты точек назначения, а от системы отслеживания движений он получал собственное местоположение и угол относительно цели. Если угол отличается от нулевого на величину, превышающую заданный порог, алгоритм дает команду на электростимуляцию, чтобы таракан повернул обратно. А если он замедлился или застрял и скорость снизилась ниже пороговой, стимуляции подвергаются обе церки, чтобы таракан ускорился.
Помимо алгоритма навигации авторы также разработали алгоритм обнаружения человека. Он работает в два этапа. На первом он определяет, что в поле зрения камеры в принципе находится объект, потенциально представляющий интерес. Для «срабатывания» алгоритма необходимо, чтобы в кадре находилось более 15 пикселей с температурой от 28 до 38 градусов Цельсия. Затем кадр анализируется с помощью алгоритма на основе метода опорных векторов, который был обучен на инфракрасных изображениях людей.
Разработчики продемонстрировали работу киборга, симулировав поисково-спасательную операцию. Таракана запустили на пол с расставленными высокими и низкими препятствиями и несколькими точками, представляющими интерес для спасателей, в части из которых были люди. В результате таракан обошел все точки и успешно определил, в каких из них находились люди, а не другие теплые предметы, такие как микроволновая печь. Авторы выложили видео с тестированием на Dropbox.
В прошлом году инженеры создали для жуков носимую камеру. Она может поворачиваться по горизонтали, снимать видео с частотой пять кадров в секунду и разрешением 160 на 120 пикселей, и в реальном времени передавать его на смартфон.
Григорий Копиев
При этом не потребуется демонтаж и разборка
Инженеры GE Aerospace Research разработали мягкого робота Sensiworm для обследования технического состояния авиационных двигателей. Робот способен ползать подобно гусенице по вертикальным поверхностям и даже потолку, передавая оператору видеоизображение в реальном времени. С помощью Sensiworm технические специалисты смогут оценивать текущее состояние авиамоторов без необходимости их демонтажа с самолета, сообщает New Atlas. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера Современные турбовентиляторные двигатели требуют регулярного обслуживания. Они состоят из огромного количества деталей, тщательно изучить состояние которых без снятия двигателя с самолета даже с помощью эндоскпов (бороскопов) порой невозможно. При этом демонтаж мотора и его последующая разборка занимают много времени, в течение которого самолет простаивает на земле. Поэтому инженеры давно работают над альтернативными способами обследования авиадвигателей изнутри без их демонтажа. Одна из таких разработок принадлежит инженерам исследовательского отдела компании General Electric GE Aerospace Research, которые совместно с сотрудниками Университета Бингемтона разработали мягкого робота Sensiworm (Soft ElectroNics Skin-Innervated Robotic Worm) для обследования технического состояния авиационных двигателей изнутри. Вытянутый корпус Sensiworm состоит из мягкого полимерного материала, который способен растягиваться и сокращаться с помощью источника давления. Способ передвижения Sensiworm напоминает движения гусеницы пяденицы. Робот может передвигаться не только по горизонтальным и вертикальным поверхностям, но также и по потолку. Для этого он использует две присоски, расположенные в передней и задней части корпуса. Таким образом Sensiworm может добраться до труднодоступных мест внутри двигателя, включая лопатки компрессоров и турбин. https://www.youtube.com/watch?v=_Mks06p0KVo Внутри автономной версии Sensiworm, помимо собственных источников питания, давления и бортового компьютера, находится камера с источником света, а также другие сенсоры, необходимые сервисным специалистам. Робот может автоматически обнаруживать и обходить препятствия (технических деталей того, как это происходит, разработчики пока не сообщают). По словам создателей Sensiworm, робот должен выполнять роль дополнительных глаз и ушей, исследуя внутренности авиадвигателей на предмет неисправностей, коррозии и повреждения теплоизоляционного покрытия. Разработчики считают, что в будущем он сможет не только передавать изображение интересующих участков в реальном времени, выполняя роль продвинутого варианта бороскопа, но и сможет производить мелкий ремонт. Внутренней инспекции требуют не только такие сложные устройства как авиадвигатели, но даже трубопроводы. Китайские инженеры разработали миниатюрного робота для инспекции внутреннего состояния трубопроводов диаметром меньше сантиметра. Робот состоит из цилиндрических модулей, приводимых в движение актуаторами на основе диэлектрических эластомеров.