Loading

Быстроходным беспилотникам дадут птичью интуицию

Создано 12.02.2012 09:06
Автор: Евгений

Быстроходным беспилотникам дадут птичью интуициюКак нам удается двигаться через густой лес или толпу, увеличивая скорость и избегая в то же время столкновений? Интуиция – то, что невозможно взять и запрограммировать.

Не имея этой особенности, роботы не могут перемещаться в заполненном препятствиями пространстве даже приблизительно с такой скоростью, как живые существа, или как того желают робототехники и военные. Самым простым способом довести до максимума скорость беспилотного летательного аппарата (БЛА), или беспилотника, - заставить его двигаться так быстро, как только возможно, при этом гарантируя остановку в пределах протяженности поля обзора. Например, если датчики беспилотника могут зафиксировать препятствие на расстоянии до 100 метров впереди, то он должен смочь снизить скорость до нуля в пределах 100 метров.

Но живые существа действуют гораздо лучше. А потому робототехники и специалисты по аэронавтике из Массачусетского института технологий объединились с биологами из Гарвардского университета, чтобы смоделировать поведение одного из лучших лесных летунов природы – птицы под названием ястреб-тетеревятник. Обладая молниеносными рефлексами, этот хищник носится через лес с головокружительной скоростью, постоянно корректируя свой маршрут полета, чтобы избежать столкновений с деревьями, и благодаря превосходным летным качествам ловит птиц и мелких млекопитающих для пропитания.

Ученые рассчитали теоретический предел скорости, которого должен придерживаться тетеревятник в какой-либо среде, чтоб избежать столкновения. Они надеются, что такие данные дадут возможность разработать схожие на птиц БЛА, которые смогут проноситься через леса и городские дебри на гораздо большей скорости, чем они способны поддерживать сейчас.

Эмилио Фразоли, адьюнкт-профессор аэронавтики и астронавтики из Массачусетского университета технологий, объясняет, что ястреб-тетеревятник не регулирует свою скорость на основании того, что он может непосредственно увидеть. Скорее птица оценивает густоту деревьев в близлежащем пространстве и интуитивно просчитывает скорость, с которой можно лететь; то есть при имеющейся густоте леса птица всегда сможет найти просвет между деревьями.

Люди делают то же самое во время спуска с горы на лыжах, отмечает Фразоли. «Съезжая на лыжах, вы не двигаетесь так, чтобы всегда остановиться перед первым деревом, которое вы увидите. Вы едете и видите просвет, и вы уверены, что, проехав через него, вы сможете увидеть следующий, и продолжаете движение», объясняет ученый в пресс-релизе.

Для определения взаимосвязи между скоростью полета тетеревятника и густотой окружающего леса исследователи создали математическое уравнение, выражающее положение и скорость птицы. Затем они разработали модель статистического распределения деревьев в лесу, позволяя размеру и форме отдельных деревьев, а также расстоянию между ними изменяться, сохраняя в то же время общую густоту.

Используя эту модель, Фразоли и его коллеги смогли рассчитать вероятность того, что птица столкнется с деревом, совершая полет с различными скоростями. Ученые обнаружили, что при какой-либо густоте всегда существует критическая скорость, превысив которую птица в конечном итоге потерпит катастрофу. Ниже этой скорости птица имеет бесконечную исключающую столкновение траекторию; теоретически она смогла бы лететь без аварий вечно.

Чтобы выяснить, совпадают ли рассчитанные теоретические пределы скорости с тем, что есть в природе, специалисты университета сотрудничают с биологами из Гарварда, которые наблюдают за птицами во время полета через загроможденную среду. В данное время предварительные сравнения между теорией и экспериментом в случае с голубями, как говорит Фразоли, очень многообещающие.

Если данные подтвердятся и с другими птицами, тот же алгоритм можно использовать для программирования летающих роботов, чтобы улучшить их маневренность. Имея общую информацию о густоте размещения препятствий в определенной среде, беспилотники могут автоматически определять максимальную скорость, ниже которой они смогут лететь безопасно.

До этого этапа результаты будут изложены в отчете во время конференции, посвященной робототехнике и автоматике. Далее исследователи планируют выяснить, как близко смогут приблизиться люди к теоретическому пределу скорости. Фразоли и его коллеги разрабатывают игровой летательный симулятор от первого лица, чтобы испытать, насколько хорошо люди могут перемещаться через созданный компьютером лес на больших скоростях.

«Мы хотим, чтобы люди просто играли, а мы будем собирать статистические данные, - объясняет Фразоли. – И вопрос в том, насколько мы можем приблизиться к теоретическому пределу».

Источник: Innovationnewsdaily

Комментарии: