Drony zachwycają wizją autonomii, omijaniu przeszkód i przeciskaniu się przez miejsca niedostępne dla ludzi, ale wystarczy dym, mgła, pył albo po prostu kompletna ciemność, by zaczęły błądzić. Właśnie dlatego nowe badanie zespołu z Worcester Polytechnic Institute jest ciekawe, bo nie chodzi tu tylko o kolejny eksperyment z biomimikrą w roli głównej, ale o próbę odzyskania czegoś, co przez lata było traktowane jak poboczna ścieżka rozwoju robotyki. Gdy cała branża skupiała się na kamerach, LiDAR i coraz cięższych pakietach sensorów, część badaczy zaczęła patrzeć w stronę ultradźwięków.
Ten dron zamiast patrzeć dookoła, słucha swojego otoczenia
Sedno systemu jest proste tylko z pozoru. Zamiast polegać głównie na kamerze lub radarze, dron korzysta z dwóch niewielkich czujników ultradźwiękowych. Problem w tym, że w powietrzu taki pomysł szybko wpada na ścianę, bo własne śmigła generują tyle zakłóceń, że słabe echo od przeszkody niemal ginie w hałasie. Zespół rozwiązał to na dwa sposoby. Po pierwsze zastosował fizyczną osłonę akustyczną tłumiącą część szumu od śmigieł, a po drugie dołożył sieć neuronową Saranga. Ta druga ma odtwarzać użyteczny sygnał z bardzo “zagraconych” danych i na tej podstawie wyznaczać położenie przeszkód w przestrzeni.
Czytaj też: Polska na ustach całego świata. Wojskowy dron ZEUS wzbił się w powietrze
Brzmi to ambitnie, ale warto szybko zejść na ziemię. Nie mówimy bowiem jeszcze o roju mikrodronów wielkości owada, który wlatuje do zawalonego budynku i samodzielnie mapuje wnętrze. Opublikowany demonstrator to konstrukcja o przekątnej 160 mm, czyli około 16 cm, z masą startową 460 gramów i czasem lotu rzędu 5 minut, więc jest to wciąż mały robot, ale nie “pyłek technologii”, który można pomylić z zabawką.
Najważniejsze jest jednak to, że system nie zatrzymał się na ładnych schematach. Badacze testowali go w laboratorium i na zewnątrz, a w tym w ciemności, we mgle i przy sztucznym śniegu. Dron osiągał skuteczność od 72% do 100% w trudnych trasach podczas 180 testów, więc jest to wystarczająco dużo, by uznać projekt za coś więcej niż laboratoryjną ciekawostkę, ale też za mało, by ogłaszać narodziny nowego standardu autonomii. Zwłaszcza w takim ratownictwie 72% nie brzmi jak liczba, która pozwala spokojnie odetchnąć.
Czytaj też: Drony z atomową niespodzianką. Trudno uwierzyć, że Chiny wzmocnią tak wojsko
Co ważne, badacze sami pokazują, gdzie ten system ciągle się potyka. Najtrudniejsze pozostają cienkie obiekty, takie jak metalowe pręty, smukłe gałęzie czy inne przeszkody słabo odbijające falę. Jest to bardzo istotne, bo właśnie takie elementy należą do najbardziej zdradliwych w lesie, ruinach i ciasnych przejściach technicznych. Innymi słowy, sonar inspirowany nietoperzem już teraz radzi sobie z częścią problemów, z którymi męczy się wzrok maszyn, ale jeszcze nie rozwiązuje ich wszystkich.
Tańszy i bardziej energooszczędny “zmysł” otoczenia dla drona
Najbardziej nośne są tu oczywiście liczby związane z poborem energii i kosztem. W artykule naukowym autorzy zestawiają swój prototyp z większymi, komercyjnymi dronami autonomicznymi, które mają pobierać ponad 20 W mocy na samo wykrywanie i kosztować od 5500 do 15000 dolarów. Ich platforma ma wykorzystywać jedynie 1,2 mW mocy na rozczytywanie otoczenia, a przy tym kosztować około 400 dolarów. Jednocześnie badacze wprost zaznaczają, że obecny prototyp zużywa przy zawisie ponad 100 W całkowitej mocy, więc oszczędność wynikająca z samego pakietu sonarowego nie przekłada się jeszcze na spektakularnie dłuższy lot tej konkretnej maszyny. Krótko mówiąc, 1,2 mW brzmi jak przełom i nim jest, ale tylko w obrębie samego systemu percepcji.
Czytaj też: Turcja zaskoczyła nowym dronem. Baykar K2 rzuca cień na najpotężniejsze bezzałogowce
W tym badaniu naukowcy nie pokazali, że ultradźwięki “pokonały” kamery lub radary na każdym polu. Pokazali jednak praktyczny sposób działania w warunkach, w których tradycyjne widzenie bywa po prostu kapryśne albo kosztowniejsze i bardziej prądożerne. Kamery tracą skuteczność w środowiskach pełnych pyłu, luster, szkieł i dręczonych przez mgłę, śnieg czy nawet ciemność, a radar potrafi być zbyt energochłonny dla najmniejszych platform. Ultradźwięki nie jawią się więc tutaj jako uniwersalni następcy innych sensorów, ale jako brakujący element układanki, bo w idealnym świecie byłyby drugim “zmysłem” dla drona.
Źródła: Science Robotics, arXivTech, Xplore
