Операции по поиску и спасению нередко проводятся в местах, где людям сложно передвигаться из-за суровых погодных условий, пересеченной местности или опасных факторов, таких как дым или пыль.
Специалист из Института политехнических наук Вустера (WPI) предлагает использовать вместо людей роботов, спроектированных по образу и подобию летучих мышей.
Нитин Дж. Санкет, преподаватель WPI, совместно с коллегами разработал компактные летающие устройства размером с ладонь, которые применяют ультразвук аналогично летучим мышам. Эти роботы оснащены программным обеспечением на базе искусственного интеллекта, которое отсеивает помехи из ультразвуковых сигналов, собираемых устройствами, и позволяет обнаруживать препятствия в радиусе двух метров.
«Поиск и спасение обычно осуществляются пешком», — отметил Санкет в беседе с TechCrunch. «Многие люди ходят с фонариками в экстремальных условиях, рискуя жизнью, чтобы спасти других. Мы решили, что дроны — это решение, поскольку они способны быстро осматривать большие территории. Они маневренны и оперативны».
Санкет давно интересуется летающими роботами и дронами, а также тем, как адаптировать эти технологии для практических сценариев. Во время аспирантуры его научный руководитель поставил задачу создать наименьший возможный робот, что побудило его изучать биологические принципы для конструирования миниатюрных механизмов.
«Нам пришлось по-новому осмыслить, что такое дрон, и вернуться к биологии, поскольку природа справляется с этим гораздо эффективнее, чем мы на сегодняшний день», — пояснил Санкет. «Как насекомые или птицы достигают этого с ограниченными вычислительными ресурсами и неидеальными сенсорами? Их зрение несовершенно, мозг крошечный, но они выполняют невероятные полетные маневры. Мы начали анализировать это, и именно так возникла тема моей докторской диссертации».
Санкет сконструировал прототип роботизированного улья из мелких дронов, способных опылять растения. Хотя проект был амбициозным, он осознал его преждевременность и переориентировался на сферы, где биомимикрические роботы могли бы принести пользу в ближайшее время, что привело к текущей разработке.
Для роботов, предназначенных для поисково-спасательных операций, ключевой трудностью стало создание системы с подходящими сенсорами и полетными механизмами без увеличения габаритов, стоимости или энергопотребления устройства.
Санкет рассказал, что команда обратилась к ультразвуковым сенсорам из автоматических кранов, поскольку они потребляют минимум энергии. Этот метод сработал, но пропеллеры роботов генерировали чрезмерный шум, который перегружал сенсоры и мешал выявлять препятствия.
Чтобы преодолеть эту проблему, разработчики снова вдохновились летучими мышами.
«У летучих мышей есть специальные ткани в носу, ушах и рту, которые адаптивно меняют толщину и плотность, регулируя восприятие и эмиссию звуков», — объяснил Санкет. «Мы подумали: «Это впечатляюще. Можем ли мы реализовать нечто подобное?» Мы спроектировали 3D-печатную конструкцию, которую разместили перед роботом; она функционально имитирует то, что делают летучие мыши, изменяя форму звуковой волны».
Теперь, когда роботы функционируют, команда работает над следующим этапом: повышением их скорости.
«Мы, люди, часто пытаемся копировать функции человеческого мозга», — сказал Санкет. «Но забываем, насколько удивительны другие животные, особенно те, что меньше нас. Насекомые и птицы, будучи миниатюрными, демонстрируют выдающиеся навыки навигации, которые мы редко замечаем. Как ученые, мы должны мыслить шире, чем просто инженеры».