Дроны, которых еще не было
Лаборатория интеллектуальной космической робототехники центра системного проектирования Сколтеха создает беспилотники будущего. Первое, что бросается в глаза, — очень много школьников, которые пришли сюда на занятия. Но даже если бы их здесь не было, кажется, что попал в большую песочницу для взрослых
Первый взрослый, которого я ловлю на разговор, — аспирантка Дарья Тринитатова. Даша создает системы телеуправления для воздушных манипуляций, что на обычном русском означает дрона с роборукой. Такой дрон может доставлять небольшие грузы, использоваться на складах или для инспекции линий электропередач и помогать в спасательных операциях, например передать медикаменты людям под завалом, пролетев через узкую щель.
Подопытный 1. Руки
В идеале такой робот должен действовать автономно, самостоятельно воспринимать окружающую среду и понимать, что и как ему нужно делать. Пока же дрон и рука управляются отдельно живым оператором. Правой рукой оператор управляет полетом дрона с помощью VR-контроллера, а на левой закреплен интерфейс, который отвечает за роборуку: несколько сенсоров на плечевом, локтевом суставах и кисти считывают их положения и передают данные на соответствующие суставы робота-манипулятора. Силу сжатия контролирует перчатка с датчиками изгиба и вибромоторами на пальцах, которые позволяют оператору получать тактильную обратную связь. Дарья говорит, что управлять системой просто, потому что все интуитивно понятно: «Хотим, чтобы дрон летел вперед, двигаем рукой вперед, вверх — вверх… Вообще, непередаваемые ощущения от того, что ты это сама сделала и это еще и отлично работает!»
В дополнение к этому Дарья и ее напарник разработали виртуальное окружение с цифровым двойником дрона. Это позволяет оператору полностью осознавать положение дрона и роборуки, что особенно важно, когда дрон летит низко над полом и роборука в открытом состоянии: есть риск, что она заденет пол и дрон опрокинется.
Пока что дрон летает с помощью системы захвата движения Vicon, которая определяет его положение и ориентацию в пространстве. Это эффективно при тестировании в помещениях, но при переходе к испытаниям на открытом воздухе такая система уже не подойдет. Придется установить на дрон лидар или камеры для восприятия пространства. Роборуку также хочется доработать: «Сейчас она поднимает объект весом до 400 грамм. Мы можем установить более мощные моторы, но это увеличит вес полезной нагрузки для дрона и придется пересматривать всю систему. С нетяжелыми воздушными манипуляциями дрон справляется достаточно хорошо».
В конце беседы я спрашиваю у Дарьи: что бы сказал ей дрон, если бы он мог говорить? Дарья смеется: «Не мучай меня больше. Дай мне умереть».
Дарья Тринитатова, аспирант Лаборатории интеллектуальной космической робототехники: «Телеуправление — одна из самых больших сложностей в проекте. Поскольку мы все делаем сами — проектируем, паяем, собираем, программируем, — периодически возникали непредвиденные проблемы. Например, сигнал с системы управления на роборуку иногда передавался с задержкой в секунду. То есть ты уже схватил в виртуальной реальности объект, а дрон еще ничего не сделал. Затем мы синхронизировали все устройства, оптимизировали код и уменьшили задержку до 0,5 секунды. В идеале, конечно, мы хотели бы ее еще уменьшить, но для этого нужно перейти от прототипа к продукту и использовать более стабильные протоколы».
Подопытный 2. Ноги
С обеда приходят Жанибек Даруш и Михаил Мартынов, магистрант и аспирант, которые тут же наперебой начинают мне рассказывать про свой проект: робота, который может летать, ходить, брать объекты и приземляться почти на любую поверхность. Проект начали разрабатывать еще с 2017 года. Первоначально робот не умел ходить — мог только приземляться на неровную поверхность (на ступеньки, например) с помощью шарнирных ног. В какой-то момент ребята подумали: «Почему бы не заставить его ходить?»