Коллектив исследователей из США разработал миниатюрных дронов, которые ориентируются в пространстве с помощью звука и способны летать там, где камеры оказываются бесполезны. Исследователи из Вустерского политехнического института в Массачусетсе, вдохновленные принципами навигации птиц и летучих мышей, создают систему для небольших летательных аппаратов, позволяющую им работать в дыму, пыли и темноте, где традиционные камеры и оптические сенсоры не справляются. Это открывает новые возможности для поисково-спасательных операций и миссий в опасных условиях.
Профессор Нитин Санкет, ведущий исследователь проекта, получил грант в размере 704 908 долларов США от Национального научного фонда на трехлетнюю программу фундаментальных исследований в области робототехники, которая стартует в сентябре 2025 года. Цель проекта — создание крошечных дронов размером менее 100 миллиметров и весом менее 100 граммов, способных к автономной навигации с использованием звука вместо визуальных ориентиров.
Для решения проблемы шумных пропеллеров и ограниченного разрешения ультразвука команда применяет специально разработанные метаматериалы, которые минимизируют акустические помехи. Эти структуры, меняя геометрию материала, контролируют отражение звуковых волн. Также ученые разрабатывают системы, которые лучше улавливают и излучают звук для навигации, и исследуют альтернативные методы движения, включая механизмы с машущими крыльями, чтобы повысить производительность и снизить акустические помехи.
В программной части проекта применяется глубокое обучение, учитывающее законы физики, для обработки и интерпретации ультразвуковых сигналов. Иерархическая система обучения с подкреплением позволяет дронам двигаться к заданным целям, динамически избегая препятствий. Все вычисления происходят непосредственно на борту дрона без необходимости во внешней инфраструктуре.
Интеграция этих инноваций позволит создать компактные, доступные и энергоэффективные дроны, способные работать в условиях, где традиционные системы зрения неэффективны. Как отмечается в The Robot Report, использование сенсорной интеграции позволяет дронам комбинировать эхолокацию с инерциальными и другими данными, что повышает надежность навигации. В будущем такие системы смогут обнаруживать сердцебиение выживших, а также увеличить скорость полета для более оперативного реагирования. Ожидается, что переход от лабораторных испытаний к практическому применению займет от трех до пяти лет, и технология найдет применение не только в спасении людей, но и в мониторинге катастроф, инспекции опасных сред и защите окружающей среды.
