Летучие мыши и птицы ориентируются в полной темноте — теперь этому учатся и роботы. Исследователи из Worcester Polytechnic Institute разработали миниатюрные дроны, которые навигируют с помощью звука в условиях, где традиционные камеры и световые датчики бесполезны: в дыму, пыли и абсолютной темноте. Проект получил грант Национального научного фонда США на сумму $704,908 и нацелен на создание автономных летающих роботов размером меньше 100 миллиметров и весом до 100 граммов, способных работать в зонах бедствий и опасных средах.
Главная проблема звуковой навигации для дронов — шум пропеллеров, который заглушает ультразвуковые сигналы эхолокации. Команда решает это с помощью метаматериалов — специальных структур, которые управляют отражением звуковых волн через изменение геометрии, подобно тому, как пена поглощает шум. Искусственный интеллект обрабатывает ультразвуковые данные прямо на борту дрона, используя physics-informed deep learning (нейросети, обученные с учетом физических законов) и иерархическое обучение с подкреплением для навигации и обхода препятствий. Система объединяет эхолокацию с данными инерциальных и других датчиков через слияние данных, повышая надежность ориентации в сложных условиях. Команда также экспериментирует с альтернативными способами движения, включая машущие крылья, чтобы снизить акустические помехи.
Технология может перейти от лабораторных испытаний к реальному применению через три-пять лет. Будущие версии смогут использовать ультразвук для обнаружения сердцебиения выживших в завалах, что радикально изменит поисково-спасательные операции. Исследователи работают над увеличением скорости полета выше двух метров в секунду, чтобы дроны могли быстрее реагировать в критических ситуациях. Помимо спасательных миссий, звуковая навигация откроет новые возможности для мониторинга катастроф, инспекции опасных объектов и защиты окружающей среды — везде, где традиционные системы на основе зрения дают сбой.
Источник новости и обложки: interestingengineering.com