В Китаї створили водоплавного павукоподібного безпілотника для порятунку потопаючих

Дослідники з Шеньчженьського інституту штучного інтелекту та робототехніки для суспільства (AIRS), Китайського університету Гонконгу (CUHK) у Шеньчжені та американського Технологічного інституту Стивенса (Stevens Institute of Technology) представили безпілотний рятувальний апарат QuadBoat. Його конструкція натхненна павуками-сріблянками, здатними пересуватися по воді та захоплювати здобич.

Джерело зображення: ШІ-генерація ChatGPT/3DNews

Сучасні засоби порятунку потопаючих в основному являють собою варіанти доставки потопаючому тієї чи іншої опори, щоб він зміг утриматися на плаву до прибуття рятувальників. Це добре працює в теплих водах, але категорично не підходить для порятунку людей у холодній воді, коли людина може просто не бути здатною навіть залишатися в свідомості. Тому платформа QuadBoat самостійно наближається до постраждалого, піднімає його з води та доставляє до берега або рятувального судна.

Апарат являє собою квадримаран — судно на чотирьох поплавках з центральною платформою. Поплавки також виконують роль рухомих «ніг», на кінцях яких встановлені двигуни з гвинтами. Кожна нога має чотири ступені свободи і може висуватися, підніматися та повертати свій поплавок, змінюючи ширину та висоту підйому над водою. Таким чином, ширина QuadBoat регулюється від 1,188 до 1,85 м, висота — від 0,425 до 0,643 м. Прототип важить 25 кг, розвиває швидкість до 0,8 м/с, розрахований на корисне навантаження 20 кг і здатний працювати близько двох годин.

Управління безпілотником побудоване за каскадною схемою: модельно-прогнозуючий регулятор (MPC) розраховує переміщення корпусу, а окремі регулятори керують швидкістю та рухом кожної «ніги». Бортовий комп'ютер безпілотника представлений платформою Raspberry Pi 4B з процесором ARM Cortex-A72 частотою 1,8 ГГц і 2 Гбайт пам'яті, тоді як окремими конструктивними елементами бота — двигунами, гвинтами, з'єднаннями тощо — керують плати Arduino Nano. Живлення забезпечує літій-іонна батарея на 12 В ємністю 58 800 мА·год. Камера розпізнає ціль і оцінює її положення, а зв'язок з береговим комп'ютером здійснюється по бездротовій локальній мережі.

Випробування пройшли в басейні розміром 6 × 6 м і на відкритій воді. Змінюючи положення ніг, QuadBoat звужувався і проходив через проєм шириною 1,1 м, опускав корпус для руху під перешкодою і піднімав його, щоб перетнути невисоку загороду. При наведені за допомогою камери середня помилка позиціонування становила 16–18 мм, однак експерименти з порятунком поки не виправдали себе: робот на 70 % успішно «рятував» манекени в басейні і лише в 50 % випадків на відкритій воді. Середній час виконання завдання досягало відповідно 116 і 132 секунд.

У нинішньому варіанті QuadBoat залишається раннім прототипом: його вантажопідйомності недостатньо для дорослої людини, а вітер, хвилі та відбиття сонячного світла у воді поки що помітно погіршують роботу його системи наведення. Вченим ще є над чим працювати.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки