Норвежцы разработали дрон для подземной разведки
Норвежцы разработали дрон RMF-Owl для автономной подземной разведки. Как сообщает New Scientist, он умеет уходить от столкновений, а его корпус к ним устойчив.
Работы под землей — в шахтах, метро, сетях пещер — связаны с повышенной опасностью. Если поручить поиск, разведку и составление карт роботам и дронам, это поможет избавить людей от лишних рисков. Избегать препятствий в замкнутом пространстве — сложная задача для подземных роботов и дронов. Особенно, когда они находятся вне доступа к глобальной навигационной спутниковой системы. Если говорить о дронах, эта проблема становится тем острее, чем больше у них радиус полета и масштаб автономных миссий.
Дрон RMF-Owl, которого разработали Паоло де Петрис (Paolo De Petris) и его коллеги из Норвежского университета науки и технологий, уcтойчив к столкновениям: его корпус выполнен из многослойной углеродной пены. Он оснащен четырьмя моторами и полетным контроллером PixRacer R15, который контролирует положение и тягу. При длине и ширине 38 сантиметров его масса — 1,45 килограмма. RMF-Owl рассчитан на десять минут полета.
Чтобы точно определять местонахождение и наносить на карту подземные пространства, RMF-Owl использует одометрию с лидара и систему одновременной ориентировки и картографирования CompSLAM. Она тоже опирается на данные лидара, но также камер, тепловизоров и инерциальных измерительных датчиков IMU. Вести автономную разведку дрону помогают локальный и глобальный планировщик траектории. Локальный определяет маршрут, учитывая движение аппарата и ограничивающих факторов. А глобальный помогает, когда локальный не может найти путь, значимый для разведывательной миссии, и контролирует, что дрон успеет вернуться.
RMF-Owl умеет не только исследовать и наносить на карту подземные пространства, но и искать в них объекты. В основном, с помощью сверточной нейросети YOLO v3, обученной на датасете из более чем 40 тысяч объектов. Еще дрон может определять устройства с Bluetooth в режиме поиска.
Инженеры испытали RMF-Owl в норвежской шахте, где он самостоятельно поднялся в воздух, спланировал маршрут без столкновений в узком коридоре и за 6,6 минуты пролетел более двухсот метров. Кроме того, он участвовал в прошлогодних соревнованиях управления перспективных исследовательских проектов Пентагона в команде CERBERUS. Там он обменивался данными с другими роботами по WiFi.
Ранее мы писали про устойчивый к столкновениям квадракоптер с эластичной рамой на магнитах. Детали его рамы отделяются при сильном ударе, но потом притягиваются обратно к ядру.
Василиса Чернявцева
Он работает на энергии солнца и радиоволн
Американские инженеры разработали миниатюрного четырехколесного робота MilliMobile с массой около грамма, который не имеет собственного источника питания на борту. Для работы электромоторов и бортовой электроники робот использует энергию света или радиоволн. MilliMobile может развивать скорость до 5 миллиметров в секунду по поверхностям с различным покрытием, включая, например, бетон или ковер. При этом он способен перевозить полезный груз, масса которого в три раза превышает собственный вес робота. Доклад с описанием робота авторы представят на конференции ACM MobiCom 2023 в Мадриде. При поддержке высокопроизводительного и масштабируемого российского веб-сервера Angie Одно из передовых направлений в робототехнике, которое считается перспективным, но пока далеко от практического применения, связано с разработкой миниатюрных роботов. Помимо подбора эффективных актуаторов, инженеры, работающие в этой области, сталкиваются с другим, возможно даже более важным вопросом, который связан с выбором подходящего источника энергии. От него зависят многие параметры будущего робота, такие, например, как продолжительность работы, грузоподъемность, расстояние, которое он может преодолеть и другие. Уменьшение размеров батареи приводит к снижению емкости, что вместе с невысокой плотностью энергии не позволяет полноценно использовать их для поддержания длительной автономной работы робота. Однако, как продемонстрировали инженеры под руководством Викрама Айера (Vikram Iyer) из Вашингтонского университета, миниатюрный робот может и вовсе обойтись без источника энергии на борту. Разработанный ими четырехколесный робот массой 1,1 грамма под названием MilliMobile для работы всех систем использует энергию света или радиоволн. Шасси робота изготовлено из углеродного волокна и полиимида. Четыре колеса — из тонкого стеклотекстолита. Одно из двух колес с каждой стороны имеет привод от собственного электромотора. Для движения вперед питание подается на оба мотора одновременно, а для поворотов в стороны — только на один из них. Это повышает маневренность робота и позволяет ему разворачиваться на месте в ограниченном пространстве. Вся электронная начинка расположена на гибкой плате и управляется с помощью микросхемы nRF52 с низким энергопотреблением. Питание робот получает от небольшой солнечной панели, установленной сверху на корпусе, или от антенны через радиоволны на частоте 2,4 гигагерц. Собираемая энергия используется для зарядки конденсаторов емкостью до 150 микрофарад, от которых затем питаются электромоторы, микроконтроллер и сенсоры. Так как энергия расходуется быстрее, чем поступает, то движение робота носит прерывистый характер. При этом для движения роботу достаточно лишь 50 микроватт. При наилучших условиях освещенности MilliMobile может развивать скорость до 5,5 миллиметров в секунду. Благодаря четырем фотосенсорам, установленным на корпусе, робот может самостоятельно искать источники света. Грузоподъемность MilliMobile достигает трех грамм, что превышает собственную массу робота в три раза. При этом груз в один грамм снижает скорость робота примерно на 25 процентов. В качестве полезной нагрузки робот может нести на себе различные сенсоры, например, для сбора данных о температуре, влажности, величине магнитного поля, давлении атмосферы и уровне углекислого газа. Кроме того, робот способен переносить небольшую камеру (правда, для ее работы требуется много энергии). Несколько роботов могут устанавливать устойчивое беспроводное соединение друг с другом или с базовой станцией на расстоянии до 200 метров. Таким образом рой MilliMobile может выступать в роли сети подвижных сенсоров, автономно собирающих информацию в течении длительного времени. Среди потенциальных вариантов применения авторы называют мониторинг состояния почв для нужд сельского хозяйства, наблюдение за утечками газа или обнаружение источников радиосигнала. https://www.youtube.com/watch?v=WADixOh6Xs8 В качестве альтернативы искусственным актуаторам для миниатюрных роботов, другая группа инженеров предложила использовать генетически модифицированную мышечную ткань. Созданными ими биоробот с трансгенными мышцами, реагирующими на свет определенной длины волны, смог разогнаться до 0,83 миллиметров в секунду.
