Работа в сложных условиях — фундаментальный навык для автономных роботов. Однако дроны весом менее 100 граммов сталкиваются с серьезными ограничениями в области сенсорики, вычислительной мощности и энергопотребления. Обычные датчики, такие как камеры, лидары или дальномеры, часто слишком тяжелые и становятся ненадежными в условиях плохой видимости, например в задымленных зданиях или пещерах.
Исследователи из Делфтского технического университета разработали легковесную систему тактильного восприятия с низкой задержкой, которая позволяет осуществлять навигацию независимо от зрения. Исследование было опубликовано в Nature Communications.
Пара искусственных усов, установленных на передней части крошечного дрона, по принципу вибрисс грызунов обеспечивает непрерывную обратную связь с окружающей средой во время контакта. В отличие от предыдущих контактных систем, в которых часто использовались более крупные дроны, оснащенные роботизированными манипуляторами или механическими бамперами, этот подход позволяет осуществлять активное тактильное восприятие в режиме реального времени на борту крошечного летающего робота, используя осязание в качестве основного способа восприятия.
Каждый вибрирующий усик оснащен тремя миниатюрными датчиками давления у основания, что позволяет дрону определять контакт в трех измерениях. Когда усик изгибается при соприкосновении с поверхностью, изменения давления используются для оценки глубины и местоположения контакта в пространстве. Это дает дрону подробную информацию о близлежащих поверхностях и позволяет ему избегать препятствий, следовать за поверхностью и составлять тактильное изображение.
Основной проблемой было отделение реальных сенсорных сигналов от помех, создаваемых самим дроном. Воздушный поток, создаваемый пропеллерами, может приводить к шуму, дрейфу и другим искажениям.
Чтобы решить эту проблему, исследователи разработали легковесный конвейер обработки данных в режиме реального времени, который корректирует эти эффекты и преобразует сигналы вибрирующих элементов в оценку глубины с точностью до миллиметра. С помощью передового бортового программного обеспечения система отделяет значимую тактильную информацию от турбулентности, создаваемой пропеллерами самого дрона, и извлекает достоверную тактильную информацию во время полета, используя всего 34 килобайта памяти.
Этот конвейер, полностью управляемый микроконтроллером, обеспечивает распознавание в реальном времени, принятие решений и автономный полет без использования внешних вычислительных систем или систем позиционирования.
В ходе экспериментов дрон мог следовать как по твердым, так и по мягким поверхностям в полной темноте и исследовать замкнутые пространства, ориентируясь по стенам. Благодаря непрерывному сбору информации с помощью усов он также мог составлять тактильные карты незнакомых мест и находить выход, не полагаясь на камеры или другие датчики, основанные на зрительном восприятии.
Felix Zhao
24.09.2026 в 21:34Интересное решение для дронов весом менее 100 граммов: тактильные «усы» могут помочь ориентироваться там, где камеры и лидары теряют эффективность — например, в задымлённых зданиях или пещерах. Особенно важен баланс между массой сенсоров, энергопотреблением и надёжностью навигации.
Quinn Johansen
26.09.2026 в 19:47Интересная идея с тактильными «усами»: для дронов массой до 100 граммов такой сенсор может стать практичной альтернативой камерам и лидарам в дыму или пещерах. Особенно важно, что решение учитывает одновременно ограничения по весу, вычислениям и энергопотреблению.