Усатый датчик поможет роботам ориентироваться в темноте, тумане и замкнутых пространствах


    На конференции ICRA 2019 инженеры из Квинслендского университета в Австралии представили компактный датчик, который работает так же, как и вибриссы у животных. Он улавливает прикосновения и движение воздуха, измеряет его силу, направление и может использоваться в условиях задымления и тумана.

    Вибриссы — это длинные и жесткие волосы, обладающие механической чувствительностью. Они являются специализированным органом чувств и выполняют тактильную функцию. Например, благодаря им кошки чувствуют препятствия ещё до физического контакта с ним и могут ориентироваться даже в полной темноте.

    В робототехнике такой принцип пока не применяется, так как лидары и камеры работают на гораздо большем расстоянии. Но для небольших и дешевых роботов или беспилотников они слишком тяжелые и сложные. Прототип нового датчика с четырьмя «усами» весит 1,5 грамма, материалы для него стоят $20, а простая конструкция позволяет легко делать массивы с большим количеством чувствительных элементов.



    Каждый «ус» сделан из вытянутой капли АБС-пластика и приклеен к треугольной пластине с тремя МЭМС-датчиками давления. Он определяет движение и направление воздуха от приближающихся предметов, а на малых скоростях работает как тактильный датчик. Так взмах руки он детектирует на расстоянии двух сантиметров.

    Сейчас создатели датчика готовятся испытать его на самоуправляемом квадракоптере. Кроме этого он подойдёт для любых роботов, которые работают в темноте, пыли, дыму и замкнутых пространствах.
    Ads
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More

    Comments 18

      +6
      Если у моего робота-пылесоса будут усы, мои кошки, возможно, признают его своим и перестанут мутузить :)

      Очень хорошая идея, кроме шуток. Строго говоря, даже у хороших у ИК-датчиков роботов-пылесосов есть слепая зона: чёрные объекты. Так как ремонт во многих квартирах предполагает чёрную мебель, безусые роботы часто бьются об ножки стульев, диванов, плинтус, сетевые фильтры и системные блоки, не видят упавшую чёрную одежду.
      А так у них появится дополнительное осязательное преимущество.
        0
        Вообще идея прямо скажем не нова
        Из статьи 10-летней давности.
        image
          0
          у приличных пылесосов есть ультразвуковой датчик, лазер и контактный датчик как последняя инстанция. Черная мебель — не проблема
            +1
            А ещё у приличных пылесосов — приличная цена.
            Ультразвук, лазер, контактные датчики — звучит прямо как из фантастики про боевых роботов. Конечно, это очень круто, но усы не уступят по результату. Кроме того, для навигации с помощью лазера и ультразвука может понадобиться куда больше тестовых данных, кода, исключений при разработке софта, а усы естественным образом решат задачу, т.к. они являются материальным объектом этой же самой среды и работают по тем же правилам, что и ножки стульев.
              0
              все это есть в xiaomi mi robot в моей локации стоит 250 долларов, не очень дорого и не очень фантастика. Я согласен, усы вместо контактных датчик это тру, свой коммент я написал скорее в ответ на вашу «слепую зону», что это совсем не типичная проблема для такой техники
                0

                Вероятно, мой опыт с роботами не самый релевантный в этом смысле, выбирал между бьющимися об стены и бьющимися об чёрные стены. Тут одно могу сказать — я увидел возможность оптимизации и загорелся идеей)

            • UFO just landed and posted this here
                0
                Для роботов-пылесосов вес датчиков (контактные, ультразвуковые, лазерные и пр.) — не проблема. А вот для микророботов (особенно летающих) вес датчиков имеет сверхбольшое значение. Поэтому датчики-вибриссы будут для микродронов неплохим чувствительным органом.
              +1
              Сначала прочитал как «Усатый дачник».
                +3
                Идея классная! Правда как раз в сочетании с квадракоптером — слабо верится, что будет работать. Постоянный шум, вибрации, поток воздуха от винтов… Будет очень сложно выделить полезный сигнал. Недаром у птиц вибрисс нет:)
                А вот вариант с роботом-пылесосом — очень хорош.
                  +5
                  у птиц вибрисс нет:)

                  Есть! У нелетающих киви. :)
                  image
                    0
                    А ещё Вика говорит, что у некоторых птиц есть жёсткие перья без опушения, служащие вибриссами.
                    0
                    Правда как раз в сочетании с квадракоптером — слабо верится, что будет работать. Постоянный шум, вибрации, поток воздуха от винтов…


                    По-моему это выглядит как задача фильтрации шума. Причем шум не случайный, а вполне моделируемый. (вопрос вычислительной сложности оставим в стороне, речь о принципиальной возможности) Т.е. что у нас есть — есть дрон, для которого (в теории) заранее известно расположение его «твердых частей», известны характеристики лопастей и т.п.

                    Т.е. можно заранее создать идеальную модель и рассчитать «идеальный» сигнал получаемый датчиками от «идеального» дрона при неподвижном воздухе на разных оборотах винтов при разной скорости движения дрона в разных положениях относительно неподвижного воздуха.

                    Более того, модель можно потом скорректировать (проведя реальные замеры в тестовой камере с неподвижным воздухом). Ну и потом… все отклонения от полученной скорректированной модели и есть полезный сигнал.
                      0
                      Тут реальная проблема с инерцией и временем реакции.
                      На нормальной скорости полёта, длины вибрисс просто нехватит на то, чтобы успеть заблаговременно среагировать и предотвратить столкновение. Тут уж лучше ультразвук или зрение.
                        0

                        Для маленького дрона длины вибрисс вполне хватит чтобы предотвратить или смягчить столкновение. Но более интересным применением было бы получение информации о скорости движения в воздушном потоке, изменении направления и силы ветра и тд

                        +1
                        «В теории», и «в идеале» можно все, что угодно «смоделировать», а попробуйте загрузить модель квадрокоптера в тот же comsol multiphysics и посчитать поток воздуха и колебания вибриссы. Через пару недель, когда просчитается секунда «шума» — добавьте маааленькую царапинку на одном из винтов и снова просчитайте. Внезапно окажется, что график колебаний «вибриссы» — выглядит совсем иначе, и совершенно непонятно, что и куда нужно «корректировать»…

                        Я не говорю, что это принципиально невозможно. Но если бы все было так просто — вся аэродинамика, а вероятно и вся аэрокосмическая отрасль выглядела бы совсем иначе.
                      +2

                      Хех, прочитал "Усатый дачник".

                        +1
                        Робот с вибриссами. Он не хочет ездить, он хочет фыр-фыр-фыр.

                        Only users with full accounts can post comments. Log in, please.