Дроны-летучие мыши: спасение в темноте и непогоде

В лаборатории робототехники Вустерского политехнического института (WPI) исследуются крошечные дроны, способные проводить поисково-спасательные операции в условиях ограниченной видимости, таких как темнота, дым или шторм. Эта разработка вдохновлена уникальной способностью летучих мышей к эхолокации.

Профессор робототехники Нитин Санкет отметил, что при стихийных бедствиях, таких как землетрясения или цунами, часто первым выходит из строя электроснабжение, и спасательные работы нередко проводятся в темное время суток. Это побудило исследователей обратиться к природе за решением, найдя его в навигационных способностях летучих мышей.

При поддержке Национального научного фонда США, команда WPI создает компактные, экономичные и энергоэффективные летательные аппараты, способные работать там, где традиционные дроны бессильны. В недавних инцидентах дроны уже использовались для поиска людей, оказавшихся в ловушке на крышах во время наводнений в Пакистане, и для обнаружения пропавшего человека в Калифорнии. Также дроны помогли найти безопасный маршрут к шахтерам, заблокированным под землей в Канаде.

Хотя дроны уже применяются в спасательных операциях, существующие модели, как правило, управляются вручную. Следующий шаг, по словам доцента Вирджинского политехнического института Райана Уильямса, заключается в разработке автономных дронов, действующих в составе роя и самостоятельно определяющих направления поиска.

В своем проекте Уильямс запрограммировал дроны для координации поиска с людьми-спасателями, используя исторические данные о пропавших без вести для моделирования вероятного поведения человека в лесу. Это позволило точнее направлять дроны в наиболее перспективные зоны.

Проект Санкета в WPI решает другие ограничения существующих дронов, в частности, их размер и возможности восприятия. Его разработка — это небольшой дрон, стоимостью которого можно управлять с ладони, изготовленный из недорогих материалов. Он оснащен ультразвуковым датчиком, имитирующим эхолокацию летучих мышей. Сенсор определяет препятствия, посылая и принимая звуковые импульсы, что позволяет дрону работать в полной темноте.

Во время демонстрации дрон успешно остановился и отступил от препятствия, даже в условиях пониженной освещенности, задымления и снегопада. Санкет подчеркнул, что большинство современных спасательных роботов работают только при дневном свете, тогда как реальные чрезвычайные ситуации часто происходят в темноте.

В процессе разработки исследователи столкнулись с проблемой: шум пропеллеров мешал ультразвуковому датчику. Для решения этой задачи были разработаны специальные 3D-печатные корпуса, минимизирующие помехи. Кроме того, с помощью искусственного интеллекта дрон научили фильтровать и интерпретировать звуковые сигналы.

Несмотря на достигнутый прогресс, до уровня совершенства летучих мышей, способных улавливать мельчайшие звуки с большого расстояния, еще далеко. Санкет признал, что природа достигла поразительных результатов, но выразил надежду, что в будущем их разработки смогут эффективно применяться в дикой природе для спасения жизней.