Небольшие дроны получили возможность ориентироваться в пространстве с помощью эхолокации

Новости МирТесен

Американские ученые создали крошечных дронов, использующих звук для ориентации в пространстве и способных функционировать в условиях, где камеры неэффективны. Специалисты из Вустерского политехнического института в Массачусетсе, опираясь на методы навигации, используемые птицами и летучими мышами, разрабатывают систему для малогабаритных летательных аппаратов, позволяющую им работать в задымленных, пыльных и темных средах, где обычные камеры и оптические сенсоры оказываются неработоспособными. Это расширяет возможности для поисково-спасательных работ и выполнения задач в потенциально опасных условиях.

Профессор Нитин Санкет, возглавляющий исследовательский проект, получил финансирование в размере 704 908 долларов США от Национального научного фонда. Полученные средства предназначены для трехлетней программы фундаментальных исследований в области робототехники, которая начнет свою работу в сентябре 2025 года. Проект направлен на разработку миниатюрных дронов, габариты которых не превышают 100 миллиметров, а вес – 100 граммов. Эти устройства будут способны к автономной навигации, ориентируясь на звуковые сигналы, а не на визуальные ориентиры.

Чтобы устранить проблему, связанную с шумом пропеллеров и ограничениями ультразвука, специалисты используют разработанные метаматериалы, которые позволяют свести к минимуму акустические помехи. Изменяя структуру материала, эти конструкции позволяют управлять отражением звуковых волн. Кроме того, ученые работают над системами, улучшающими прием и излучение звука для навигации, и изучают альтернативные способы передвижения, включая механизмы, имитирующие машущие крылья, чтобы повысить эффективность и уменьшить акустические помехи.

Для обработки и интерпретации ультразвуковых сигналов в программном обеспечении проекта используется технология глубокого обучения, основанная на принципах физики. Дроны способны достигать установленных целей и обходить препятствия благодаря иерархической системе обучения с подкреплением. Вычисления выполняются непосредственно на борту дрона, что исключает потребность во внешней инфраструктуре.

Благодаря внедрению этих новшеств станет возможным создание небольших, экономичных и энергосберегающих дронов, которые смогут функционировать в условиях, где обычные системы визуального восприятия оказываются неэффективными. По данным The Robot Report, сенсорная интеграция позволяет дронам объединять эхолокацию с информацией от инерциальных датчиков и другими данными, что способствует повышению точности навигации. В перспективе такие системы смогут определять сердцебиение пострадавших и увеличивать скорость полета для более быстрого реагирования. Прогнозируется, что от момента завершения лабораторных испытаний до начала практического использования пройдет от трех до пяти лет, и технология найдет применение не только в поисково-спасательных операциях, но и в наблюдении за последствиями стихийных бедствий, проверке опасных объектов и охране природы.