Naukowcy z Politechniki Federalnej w Lozannie zbudowali system echolokacji i mapowania dla dronów. W nietoperza można przemienić każdego latającego drona – w dodatku niskim kosztem.
Natura – worek inspiracji bez dna
Trudno o bardziej doskonałego i genialnego wynalazcę niż matka natura. Udoskonalając zapewniane przez nią surowce jesteśmy w stanie tworzyć ekologiczne i bardzo trwałe materiały, a kopiując jej rozwiązania inżynieryjne, możemy budować systemy i urządzenia oszczędzające czas, pieniądze i dające zupełnie nowe możliwości.
Dokładnie tego typu rozwiązaniem jest system opracowany przez szwajcarskich naukowców z Politechniki Federalnej, którzy niskim kosztem są w stanie przetransformować latające drony w… nietoperze.
Byliśmy zainteresowani zbadaniem, czy mikrofony mogą być wykorzystywane do nawigacji przestrzennej robotów, w szczególności dronów. Mikrofony są już dodawane do wielu robotów do innych zadań, zwłaszcza do komunikacji z ludźmi, więc wykorzystywanie ich do nawigacji nie wiązałoby się z dodatkowymi kosztami sprzętowymi. Byliśmy optymistyczni, że jest możliwa budowa takiego systemu w oparciu o zdolności nietoperzy: te zwierzęta poruszają się w nocy i w swoich jaskiniach, używając głównie dźwięku z zadziwiającą wydajnością.
Frederike Dümbgen, członek zespołu badawczego EPFL
Choć niektóre wcześniejsze badania próbowały opracować lokalizację bez czujników za pomocą ultradźwięków, zespół z EPFL postanowił odtworzyć system lokalizacji i mapowania, oparty wyłącznie na słyszalnych dźwiękach. Takie podejście znacznie zmniejszyło koszty produkcji i wagę urządzenia.
Każdy dron może być jak nietoperz
Dron wyposażony w tego typu system emituje dźwięki za pomoca wbudowanych brzęczyków, a odbite od przeszkód odbiera za pomocą konwencjonalnych mikrofonów. Wykorzystując wiele mikrofonów i pomiary zbierane w kolejnych pozycjach, system może również określić kąt, pod jakim znajduje się przeszkoda w stosunku do statku.
Kluczową zaletą tego opartego na dźwięku systemu lokalizacji i mapowania jest to, że nie wymaga on szczególnie wyrafinowanych mikrofonów i głośników. Jest to spowodowane tym, że wykorzystuje zakłócenia audio, a nie dane dotyczące czasu lotu. Pozwala to na generowanie dłuższych sygnałów, zapewniając dobry stosunek sygnału do szumu nawet przy użyciu tanich komponentów sprzętowych i eliminując potrzebę precyzyjnej kontroli czasu zbieranych pomiarów.
W przyszłości system stworzony przez ten zespół naukowców mógłby zostać wykorzystany do stworzenia niedrogich i lekkich dronów, które mogą poruszać się po środowisku za pomocą dźwięków, bez konieczności korzystania z zaawansowanych czujników, takich jak kamery. W najbardziej interesującej odmianie, do wytwarzania dźwięku zamiast brzęczyka można by było wykorzystać śmigła drona.
Więcej o systemie i detalach pracy nad nim można dowiedzieć z oficjalnej publikacji naukowej zespołu.
