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.
Комментарии (16)
Quiensabe
14.06.2019 02:13+1Идея 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.
oracle_and_delphi
14.06.2019 07:42у птиц вибрисс нет:)
Есть! У нелетающих киви. :)
HardWrMan
16.06.2019 13:18А ещё Вика говорит, что у некоторых птиц есть жёсткие перья без опушения, служащие вибриссами.
RiseOfDeath
14.06.2019 11:29Правда 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.oracle_and_delphi
14.06.2019 12:26Тут 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.hippohood
15.06.2019 19:08Для 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
Quiensabe
15.06.2019 15:08+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.
luch_kot
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.
DrZlodberg
Вообще идея прямо скажем не нова
Из статьи 10-летней давности.
damewigit
у приличных пылесосов есть ультразвуковой датчик, лазер и контактный датчик как последняя инстанция. Черная мебель — не проблема
luch_kot
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.
damewigit
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
luch_kot
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)
sotnikdv
Зато черный ковер отлично отпугивает одну из последних моделей румбы за совершенно неприличную цену. С ультразвуковыми, контактными, оптическими и даже камерой сверху.
А разноцветный ковер с черным узором в форме лабиринта успешно «ловит» пылесос, сводит его с ума, затаскивает его в центр ковра и там и оставляет. С точки зрения пылесоса, он ехал-ехал по узкой извилистой доске над обрывом, а потом хлоп! и оказался на высоком шесте и со всех сторон обрыв.
Пришлось заклеить датчики оптические белым лейкопластырем, благо первый этаж.
Расклеял уже в другой квартире, где ковровое покрытие светлое.