Учёные предложили использовать четвероногого робота как внешнюю систему навигации для микродрона 🦾
Исследователи из Университета информационных технологий Копенгагена и Novo Nordisk разработали систему, в которой наземный робот помогает миниатюрному дрону ориентироваться в пространстве. Вместо того чтобы оснащать небольшой БПЛА дополнительными сенсорами и вычислительным оборудованием, исследователи вынесли основную часть навигационной системы на четвероногого робота. Работа «Borrowed Eyes: Markerless Nano-UAV Flight with an Active Quadruped Observer»
опубликована на arXiv.
В эксперименте использовались робот Boston Dynamics Spot с манипулятором и установленной на нем камерой, а также 37-граммовый микро-БПЛА Crazyflie. Камера на роботе постоянно отслеживала положение дрона и определяла расстояние до него. Полученные данные передавались на борт беспилотника, который использовал их для поддержания полета. При этом самому дрону не требовались визуальные маркеры, внешние маяки или полноценная система пространственного позиционирования.
Ключевой особенностью системы стало то, что робот не просто наблюдает за дроном из фиксированной точки. Spot самостоятельно меняет положение и поворачивает манипулятор с камерой, стараясь удерживать беспилотник в поле зрения. Для этого система анализирует траекторию движения дрона и заранее корректирует положение наземной платформы. Фактически робот становится для миниатюрного БПЛА «внешними глазами» и одновременно подвижной навигационной станцией.
В испытаниях камера обновляла информацию о положении дрона примерно 20 раз в секунду. Медианная ошибка определения его положения составила около 49 мм. Этого оказалось достаточно, чтобы беспилотник выполнял заданные маршруты и зависал в течение длительных испытательных полетов. Исследователи также специально проверили ситуацию, когда человек на некоторое время перекрывал линию обзора камеры. После восстановления видимости система снова определяла положение дрона и продолжала сопровождение.
Такая архитектура может найти применение при обследовании промышленных объектов. Наземный робот способен перемещаться по помещению и следить за дроном, тогда как микро-дрон получает возможность залетать в узкие пространства, куда робот-собака физически не может попасть. Это может быть полезно при осмотре трубопроводов, резервуаров, технических помещений, складов и других объектов, где требуется быстро получать данные с воздуха внутри закрытого пространства.
У решения есть и ограничения. Так как камера установлена на манипуляторе робота, рабочая зона зависит от его положения и высоты. Во время экспериментов увеличение высоты полета дрона приводило к ухудшению условий наблюдения, а при попытке поднять его до 2,5 м система безопасности остановила испытание из-за недостаточного рабочего диапазона камеры. Кроме того, система рассчитана на сохранение визуального контакта между наземным роботом и беспилотником.