Ученые Сколтеха научили дроны создавать световые картины
Ученые Сколтеха разработали интерфейс DroneLight, позволяющий пользователю движением руки управлять небольшим дроном для создания световых изображений или букв. Новый интерфейс может применяться для удаленной связи, развлекательных приложений и поисково-спасательных операций.
Статья о новой разработке была опубликована на сервере препринтов arXiv.org и представлена на Международной конференции IEEE по взаимодействию между роботом и человеком (IEEE RO-MAN 2020).
Дроны уже нашли широкое применение в промышленных и потребительских приложениях. Разработчики дронов сейчас активно работают над тем, как сделать взаимодействие человека с дроном максимально естественным и надежным. При этом, как отмечается в статье, до сих пор интуитивное управление дронами при помощи существующих технологий требовало специальной подготовки и дополнительного оборудования.
"Управление полетом – задача очень непростая, поскольку для управления полетом дрона и стабилизации его траектории пользователю приходится работать джойстиком. Сделать так, чтобы дрон двигался плавно и мог, например, нарисовать букву, под силу только очень опытному оператору, а для неподготовленного пользователя это задача практически невыполнима", – говорит один из авторов статьи профессор Сколтеха Дмитрий Тетерюков.
Ученые из Лаборатории интеллектуальной космической робототехники Сколтеха Дмитрий Тетерюков, Роман Ибрагимов и Николай Жердев разработали систему, которая позволяет легко управлять микрокоптером, оснащенным светодиодами для создания световых изображений. Для этой цели исследователи использовали миниатюрный квадрокоптер Crazyflie 2.0 размерами 92x92x29 мм, который весит всего 27 граммов и оснащен светоотражателем и панелью управляемых светодиодов RGB.
Система управления дроном состоит из перчатки, оснащенной инерциальным измерительным блоком (IMU – электронное устройство, отслеживающее движение руки пользователя) и базовой станции, на которой реализован алгоритм машинного обучения. Алгоритм сопоставляет движения руки оператора с заранее заданными буквами или изображениями, и дрон по его команде направляет на них свет. Для целей эксперимента исследователи использовали пять латинских букв (S, K, O, L и J) и обучили алгоритм классификатора случайного леса (random forest) устанавливать связь между движениями руки оператора и соответствующей траекторией дрона.
Ученые планируют и дальше развивать свою систему путем добавления в набор данных новых жестов, расширения "алфавита" и создания более точного и быстрого алгоритма машинного обучения.
"Наиболее интересным приложением может стать DroneMessenger, позволяющий пользователям не только обмениваться сообщениями и смайликами на расстоянии, но и наблюдать за игрой света в звездную ночь. Еще одним приложением может быть шоу дронов, в котором оператор сможет генерировать "живые" световые изображения на небе в режиме реального времени. Наконец, система SwarmCanvas позволит пользователям, находящимся на значительном удалении друг от друга, совместно создавать световую картину на холсте ночного неба. В настоящее время системы для шоу дронов способны лишь воспроизводить заранее заданные световые анимации", – отмечает Дмитрий Тетерюков.
