Активність м'язів перетворили на команди для дрона

Американські інженери створили носимий контролер, що зчитує активність м'язів і руху руки, і перетворює їх на команди для дрона. Контролер складається з двох пар електродів, що закріплюються над біцепсом і трицепсом, а також електродного браслета, що вдягається на передпліччя. Одне з головних досягнень розробки полягає в тому, що пристрій не вимагає калібрування для кожного конкретного користувача, розповідають автори статті, представленої на конференції HCI 2020.

Інженери давно пропонують керувати дронами за допомогою жестів, тому що це більш інтуїтивно, ніж повертати стіки на пульті в різні боки. У деяких серійних дронах є часткова підтримка жестів, але вона досить обмежена і працює на основі камери, тому в темряві або на відстані такий спосіб застосовувати практично неможливо. У дослідницьких проектах часто застосовується інший візуальний метод відстеження руху тіла або руки - за допомогою інфрачервоних маркерів і камер по периметру приміщення. Це дає дуже високу точність і низьку затримку вимірювань, але прив'язує користувача і дрон до конкретного приміщення, тому на практиці такі системи непримінні.

Через ці обмеження найбільш перспективно виглядають носимі пристрої для відстеження рухів рук. Вони можуть відстежувати жести за показаннями акселерометра і гіроскопа, але точність їх роботи може знижуватися, коли вони мають справу з кількома жестами поспіль або нечіткими рухами. Дослідники з Массачусетського технологічного інституту Джозеф Дельпрето (Joseph DelPreto) і Даніела Рус (Daniela Rus) застосували у своєму проекті ще більш безпосередні дані про жести - активність м'язів людини.

У пристрої використовується метод неінвазивної електроміографії, при якому електроди не вживляються в м'яз, а розташовуються на шкірі і вимірюють електричний потенціал, який виникає при збудженні м'язових клітин. Інженери задіяли відразу три типи м'язів. На плечі розташовуються дві пари електродів: одна вимірює активність в області короткої головки двоголового м'яза, а друга в області довгої головки триголового м'яза. Ще один набір електродів у вигляді браслета розташовується на передпліччі недалеко від ліктя.

Оператор може керувати дроном чотирма видами жестів: для руху вперед необхідно стиснути кулак, для зупинки потрібно напружити м'язи плеча, поворот кулака дозволяє рухати дрон в цьому напрямку, а за обертання навколо вертикальної осі відповідає обертання кулака.

Дані з датчиків обробляє набір алгоритмів, в основному модель суміші Гаусових розподілів для кластеризації жестів без попереднього навчання для більшості жестів, а також нейромережа для розпізнавання нахилів кулака в сторони. Тести на добровольцях показали, що дрон коректно відгукувався на 81,6 відсотка з 1535 жестів, зроблених під час випробувань.

Нещодавно швейцарські інженери представили систему управління дроном за допомогою жестів, що реалізує зворотний зв'язок дрона з оператором. Вона складається з рукавички і зовнішньої системи відстеження рухів, а також віброактуаторів на рукавичці, що показують оператору наближення дрона до перешкод з відповідного боку.