Носимый датчик научили ездить по одежде
Американские инженеры предложили новый формат носимых гаджетов и умной одежды. Они наклеили на одежду мягкий рельс, а на нем разместили робота, который ездит по рельсу к нужной части тела, в зависимости от текущей задачи. Например, он может выбирать наилучшее расположение для отслеживания разных физических упражнений или подвезти человеку датчик для измерения пульса. Статья опубликована на arXiv.org.
Классические носимые устройства — умные часы и фитнесс-браслеты — носятся на руке, но позволяют по показаниям акселерометра и гироскопа анализировать движения всего тела и даже различать разные типы активности. Но фиксированное расположение позволяет разработчикам идти на компромиссы. Так, в зависимости от типа физического упражнения, выгоднее располагать инерциальный датчик в разных местах, чтобы получать наиболее точные данные о движениях. А расположение устройства в верхней части тела, например, на шее, позволило бы использовать его как микрофон, не требующий подносить руку ближе ко рту.
В 2016 году американские инженеры предложили новую концепцию носимых устройств — перемещающихся по одежде небольших роботов, на которые можно устанавливать датчики, дисплеи или просто красивые аксессуары. Они закреплялись на любой одежде, используя довольно большие магнитные колеса с обеих сторон ткани. Кроме того, они не могли перемещаться по всему телу, переходя с одного предмета одежды на другой.
Группа инженеров из Мэрилендского университета во главе с Хуай Шу Пэном (Huaishu Peng) воспользовалась тем же подходом, но реализовала перемещаемый носимый гаджет иным образом, используя рельсы. Поскольку они закрепляются на одежде, они выполнены из гибкого силиконового эластомера, который почти не ограничивает движения человека. Через каждые пять сантиметров в рельсе установлены небольшие неодимовые магниты. Они позволяют роботу отслеживать свои перемещения с помощью датчика Холла.
Робот ездит по рельсу как монорельсовый поезд, огибая его двумя колесами, которые приводятся в движение мотором. В зависимости от задач, робота можно оснастить инерциальным и другими датчиками.
Чтобы робот мог ездить по всему телу, инженеры придумали два решения. Во-первых, на груди и спине они расположили развилку. Когда робот подъезжает к ней, она поворачивает его в нужную сторону, давая проехать на следующий рельс. Во-вторых, они оснастили торцы рельсов на краях одежды магнитами, поэтому робот может переезжать с толстовки, куртки или другой верхней части одежды, на брюки и обратно. Таким же образом он может съезжать с одежды на «док-станцию», которую можно закрепить на стене.
Разработчики предложили два основных применения системе. Робот может перемещаться по телу, чтобы измерять биологические показатели в оптимальных местах. Также авторы показали, как он может «подвезти» человеку стетоскоп.
Второе применение — в качестве устройства вывода. Двигаясь в разные стороны и вибрируя на месте, он может уведомлять человека о событиях. Также его положение можно использовать как строку состояния. В качестве примера инженеры показали, как робот отображает количество выпитой за день воды.
Ранее мы рассказывали о другом роботе, перемещающимся прямо по телу. Используя две присоски, он шагает по коже и изучает кожу под микроскопом на предмет потенциально опасных аномалий.
Григорий Копиев
Это помогло увеличить время полета
Инженеры из компании Elythor разработали квадрокоптер-конвертоплан, оснащенный четырьмя поворачиваемыми крыльями. Они могут независимо друг от друга складываться вдоль корпуса или отклоняться на 90 градусов, превращая дрон в биплан. Бортовая электроника дрона отслеживает положение корпуса, а также скорость и направление ветра, в реальном времени подстраивая положения крыльев под эти условия. Благодаря этому удается повысить стабильность полета и снизить энергопотребление. Описание квадрокоптера приведено в диссертации разработчика. Инженеры давно разрабатывают дроны с гибридной конструкцией, которые совмещают преимущества мультикоптеров, способных вертикально взлетать и садиться, с возможностью полета на дальние дистанции, которой обладают дроны самолетного типа. Обычно у гибридов есть крылья и поворотные винты, которые разворачиваются в нужном направлении в зависимости от режима полета. В другом варианте используется две группы винтов, одна из которых работает только в режиме висения Несмотря на универсальность гибридных дронов, они имеют и недостатки. Из-за больших габаритов в мультикоптерном режиме у них низкая маневренность и высокая парусность по сравнению с дронами без крыльев. Поэтому их сложно использовать в ограниченном пространстве, а вне помещений в режиме висения гибриды тратят больше энергии на борьбу с ветром, что снижает продолжительность полета. Выход из этой ситуации предложили инженеры из стартапа Elythor, созданного сотрудниками Федеральной политехнической школы Лозанны. Они разработали квадрокоптер Morpho, со складными крыльями, которые автоматически адаптируются к ветру и режиму полета. Всего у дрона массой 3,8 килограмма четыре подвижных крыла, по два с каждой стороны фюзеляжа. Сервомоторы могут независимо отклонять каждое из крыльев на 90 градусов. Четыре винта дрона расположены как и у обычного квадрокоптера на концах крестообразной рамы и вращаются 500-ваттными электромоторами. Заряда аккумуляторов прототипа хватает на 17 минут полета. Садится дрон на хвост, а в качестве опор могут использоваться отклоненные назад крылья. В полностью сложенном состоянии крылья расположены вдоль фюзеляжа дрона. При переходе к горизонтальному полету они поворачиваются перпендикулярно корпусу, превращая дрон в биплан. Бортовая электроника отслеживает положение дрона в пространстве, определяет направление и скорость ветра, воздействующего на корпус, и исходя из этого подстраивает углы отклонения крыльев. Так, например, в режиме висения, когда требуется сохранять стабильность полета, крылья остаются сложенными вдоль корпуса, чтобы снизить парусность дрона. Однако, если необходимо совершить поворот вокруг вертикальной оси алгоритм с помощью сервомоторов отклоняет то или иное крыло в нужный момент, используя их в качестве парусов. Таким образом ветер помогает дрону совершать необходимые маневры, снижая нагрузку на моторы. По словам разработчиков, благодаря этому при сильном ветре расход энергии во время вертикального полета можно снизить до 85 процентов. Разработчики предполагают, что основным применением Morpho станет инспекция расположенных на больших площадях инженерных сооружений, например, электростанций и высоковольтных линий электропередач. После вертикального взлета дрон будет подлетать к нужным объектам, проводить их обследование с помощью камер, а затем перелетать к следующей цели, используя горизонтальный полет, если она располагается достаточно далеко. https://www.youtube.com/watch?v=tOUkn7YmYV4 Для дронов, которые планируется использовать в тесных помещениях, на первый план выходит безопасность полета. Инженеры из компании Cleo Robotics создали дрон, несущие винты которого находятся внутри пончикообраного корпуса. Благодаря этому они надежно защищены от столкновений с окружающими предметами.
