Вібровіддача дозволила рукавичці для управління дроном позначити перешкоди

Швейцарські інженери створили інтерактивну рукавичку для управління дроном. Вона відстежує рухи руки, що дозволяє дрону повторювати їх, а дрон відстежує перешкоди навколо і при наближенні до них дає рукавичці команду на вібрацію з відповідного боку руки. Препринт статті, яка буде представлена на конференції ICRA 2020, опублікований на arXiv.org.

Більшість дронів мають однакову схему управління: до них додається пульт з двома стіками, один з яких управляє рухом дрона в горизонтальній площині, а другий відповідає за рух уздовж і навколо вертикальної осі. Поділ управління на дві частини робить його неінтуїтивним і часто новачки спочатку відчувають проблеми при управлінні квадрокоптерами.

Дослідники вже пропонували в якості вирішення цієї проблеми систему, що дозволяє керувати дроном за допомогою нахилів тіла в ту чи іншу сторону. А до цього в 2016 році американський інженер адаптував стару рукавичку Nintendo Power Glove для управління дроном рухами руки, що зручніше, ніж задіяти для управління все тіло. Однак обидві розробки лише дають команди дрону, але не дають зворотний зв'язок від дрона оператору.

Маттео Макестіні (Matteo Macchini) зі своїми колегами з Федеральної політехнічної школи Лозанни створив прототип рукавички, яка реалізує двосторонній зв'язок між дроном і його оператором. Вона являє собою тканинну рукавичку, на якій закріплений майданчик з інфрачервоними маркерами в області коми, і віброактуатори. Інфрачервоні маркери дозволяють точно і швидко (з частотою 120 герц) відстежувати положення і її нахил. Такі ж маркери є і на дроні і виконують вони ту ж роль.

На рукавичці закріплено шість віброактуаторів. Вони розташовані так, щоб своєю вібрацією показувати напрямок, за яким дрон наближається до перешкоди: якщо перешкода знизу, то вібрує актуатор в нижній частині долоні, якщо праворуч, то в правій частині і так далі. При цьому в міру наближення вібрація наростає. За відстеження відстані до перешкод у дроні відповідає набір із шести лазерних далекомірів, спрямованих уздовж координаційних осей.

Користувач з такою рукавичкою може керувати дроном, рухаючи руку в потрібний бік, а дрон буде повторювати рух. Для того, щоб дрон міг пролітати великий простір, при передачі команд від руки до нього відстань масштабується у вісім разів. Але цього все одно недостатньо, щоб облітати весь випробувальний полігон, тому користувач тримає в руці комп'ютерну мишку, натискаючи на яку він може відключати передачу команд, щоб пересунути руку назад і знову включити.

Автори перевірили ефективність рукавички на добровольцях. У трьох експериментах використовувалися віртуальні і реальні траси з перешкодами і комбінації з різних способів управління: пульт і рукавичка без вібровіддачі або з вібровіддачею. Результати показали, що рукавичка з працюючою вібровіддачею значно зменшує частоту зіткнень з перешкодами.

Існують й інші альтернативні пульти управління для дронів. Наприклад, ми розповідали про двох контролерів, що дозволяють керувати дроном за допомогою нахилів. Один з них являє собою єдиний контролер, а другий складається з контролера і кільця.