07.08.2015

Электронные 'усы' нового типа позволят роботам ориентироваться в полной темноте

Многие из млекопитающих, такие, как кошки, крысы и тюлени имеют усы, которые они используют в качестве одной из главных сенсорных систем организма. Именно эта сенсорная система позволяет животным обнаруживать объекты в полной темноте, улавливая малейшие изменения характера потоков воздуха или воды. Группа исследователей из университета Иллинойса, взяв за основу физиологию и функции усов животных, создала их автоматизированный электронный аналог, "электронные усы", которые, будучи установленными на роботах или транспортных средствах, позволят им перемещаться в полной темноте, огибая встречающиеся препятствия.

Следует заметить, что это является далеко не первой попыткой создания аналогов усов, которые используются в качестве одного из видов датчиков роботизированных систем. Так, существуют "усы" на основе углеродных нанотрубок, созданные учеными из Калифорнийского университета в Беркли; робот Shrewbot, используя аналог крысиных усов, ориентируется в окружающем пространстве. Но, все эти устройства являются высокочувствительными датчиками давления и посылают сигналы системе управления роботом только в тот момент, когда они непосредственно вступают в контакт с препятствием. Новые электронные усы действуют по совершенно иным принципам, эти датчики, измеряя мельчайшие изменения в воздушных потоках, позволяют составить так называемую "томографическую карту" окружающего пространства.

Экспериментальное устройство, имеющее название Whisker Array состоит из тонких стержней из сверхупругого материала Nitinol, покрытого тонким слоем пластика. Каждый из стержней, длиной по 15 сантиметров, соединен механически с сервоприводом - устройством, используемым в качестве двигателя в робототехнике. Сервоприводы, работающие по определенному алгоритму, двигают стержнями-усами так, чтобы обеспечить их максимальную чувствительность к потоку воздуха. И это очень похоже на движения усов кошек, которые можно увидеть, понаблюдав за животным в течение небольшого времени.

В качестве испытательного стенда ученые использовали миниатюрный фен Conair, используемый ими для просушки оборудования. Этот фен имеет несколько режимов работы, каждый из которых был испытан на электронных усах Whisker Array. Несмотря на то, что маленький фен способен создавать слабый поток воздуха, не оказывающий сильного воздействия на каждый из "усиков", система Whisker Array оказалась способной с достаточно высокой точностью захватить образы потоков воздуха в окружающем пространстве.

Такие электронные усы могут работать достаточно хорошо в таких условиях окружающей среды, когда радары, сонары или оптические системы испытывают затруднения при составлении карты окружающего пространства. Подводные роботы, оснащенные такими датчиками, смогут достаточно хорошо находить дорогу, передвигаясь в темноте на большой глубине или в мутной непрозрачной воде. Кроме этого, такие датчики, миниатюризированные до определенного уровня, могут быть использованы в медицинских целях, направляя микророботов, двигающихся внутри кровеносной системы организма человека.

"Нам пока еще неизвестно, составляют ли животные "томографическую" реконструкцию окружающего пространства у себя в мозгу при помощи своих усов." - рассказывает Кэгдас Туна (Cagdas Tuna), ведущий исследователь, - "Но система таких электронных усов, несомненно, имеет большой потенциал для использования ее в качестве нетрадиционной сенсорной системы для роботов и автоматических транспортных средств".

Источники:

1. dailytechinfo.org