Что такое нано-квадрокоптер?

128

Восстание машин. Это не просто название ужасной третьей части кинофраншизы «Терминатор»; это также хороший способ описать недавнюю волну достижений в области технологий, когда роботы выполняют широкий спектр сложных задач, от торговли акциями до сбора урожая и проведения хирургических операций .. Однако с большими технологическими способностями часто приходит еще большая (и, вероятно, оправданная) паранойя. Идея о том, что планету захватят роботы и другие мошеннические технологии, хорошо известна в литературе, на телевидении и в кино. Еще в 1968 году Стэнли Кубрик представил нам HAL, чувствительный суперкомпьютер, который мог управлять мощным космическим кораблем и в то же время отбиваться от тех, кто пытался узурпировать его власть [источник: Эберт ].

Крис ОПФЕР

В наши дни одним из самых зловещих изображений мощи робототехники является видео на YouTube , на котором рой из 20 маленьких дронов жужжит в унисон, ныряет в окна, меняет форму и даже проносится по синхронизированной восьмерке. И все это без контроля человека.

Наноквадротор , разработанный инженерами из лаборатории общей робототехники, автоматизации, восприятия и восприятия (GRASP) Университета Пенсильвании , представляет собой крошечного робота, запрограммированного на большие действия в воздухе. Эти автономные машины оснащены четырьмя крошечными пропеллерами на каждом углу и предназначены для того, что их создатели называют «проворным полетом»: они парят в воздухе в согласии друг с другом, как стая пеликанов (или, может быть, группа дроидов-истребителей, только что сошедших со съемочной площадки). из «Звездных войн»). Мало того, что квадрокоптеры могут летать сложными формами, они также могут плавно менять форму в воздухе — например, от прямоугольника четыре на пять до рисунка «x», — а также преодолевать различные препятствия.строительство простых структур и исполнение музыкальной темы из фильма о Джеймсе Бонде [источники: Дэвис , Овано , Саенс ].

Так как же все это работает? Разработчики нано-квадрокоптера не раскрывают всех своих секретов, но есть некоторые подсказки.

Как работает нано-квадрокоптер

Нано-квадрокоптер — это просто уменьшенная версия квадрокоптера , более крупная машина, которая использует мощность четырех роторов для левитации и полета. Примерно 8 дюймов (20 сантиметров) в диаметре, версия nano весит около 2 унций (57 граммов) и потребляет 15 Вт энергии. Машина зависает, когда все четыре ротора вращаются с одинаковой скоростью, и может двигаться и менять направление, изменяя скорость одного или нескольких роторов [источник: Кумар ].

Способность квадрокоптера совершать пируэты в воздухе, как кружащийся дервиш, уклоняться от препятствий и перемещаться в ограниченном пространстве, зависит как от скорости вращения ротора, так и от скорости, с которой робот получает и обрабатывает информацию. Камеры захвата движения сообщают квадрокоптеру, где он находится, а также где могут быть любые препятствия, 100 раз в секунду, в то время как бортовой процессор посылает команды двигателям каждого пропеллера колоссальные 600 раз в секунду [источник: Кумар ].

Что действительно примечательно в этой технологии, так это способность нано-квадрокоптера контролировать свое окружение и координировать свои действия с другими воздушными роботами , чтобы действовать вместе, не врезаясь друг в друга. Машины могут буквально приближаться друг к другу на несколько дюймов, сохраняя при этом устойчивость. Это означает, что эти миниатюрные дроны могут использовать объединенную силу для совместного подъема объектов. Например, разработчики использовали алгоритм, чтобы сообщить нескольким отдельным роботам, какой объект нужно поднять, когда его поднять и где это сделать, в результате чего была создана башня с квадрокоптером [источник: Кумар ].

За пределами лаборатории квадрокоптер может ознакомиться с окружающей обстановкой с помощью камеры захвата движения и лазерного сканера, чтобы наметить близлежащие объекты — дверные проемы, людей, мебель — и соответствующим образом позиционировать себя в режиме реального времени. Затем робот отслеживает свои собственные движения по отношению к функциям, используя своего рода персонализированную систему координат [источник: Кумар ].

Вам, вероятно, не нужно иметь степень в области физики или инженерии, чтобы понять, что технология нано-квадрокоптера — это мощная штука. Вам также не нужно быть теоретиком заговора, разжигающим панику, чтобы иметь законные опасения по поводу того, как это может быть использовано. В то время как разработчики, сотрудники правоохранительных органов и политики рекламируют потенциал аналогичных технологий беспилотников для изменения нашего образа жизни, некоторые наблюдатели также обеспокоены последствиями для личной конфиденциальности [источник: Кумар ].

Умное искусство

Лаборатория GRASP Университета Пенсильвании — это не только место рождения нано-квадрокоптера. Это также питательная среда для широкого спектра технологических исследований и разработок. Среди других примечательных проектов студенты и преподаватели GRASP работают над «умной» инвалидной коляской, в которой пользователь может перемещаться с помощью виртуального интерфейса и встроенных камер, персонализированной системы реабилитации после инсульта, использующей возможности захвата движения и всенаправленные видеокамеры [источник: Пенсильванский университет ] . .

Использование нано-квадрокоптера и проблемы

По-видимому, нет конца потенциальным возможностям использования нано-квадрокоптера и технологии, лежащей в его основе. Например, в один прекрасный день первыми, кто прибудет на место преступления или в зону стихийного бедствия, могут стать крошечные летающие роботы, которые передают информацию властям на безопасном расстоянии. Не говоря уже о проведении не менее опасных боевых операций. Между тем, огромные рои квадрокоптеров могут в конечном итоге использоваться для выполнения более масштабных строительных проектов, чем те, которые уже проводились в лаборатории GRASP [источники: Searles , Owano ].

Доктор Виджай Кумар, профессор Пенсильванского университета, который помогал разрабатывать технологию вместе с бывшими студентами Дэниелом Меллинджером и Алексом Кушлеевым, сказал, что цель этого и подобных проектов — определить, можно ли «надежно использовать большое количество автономно функционирующих транспортных средств». развернуты для выполнения предписанной миссии», особенно в потенциально враждебной среде и, возможно, с ролями, которые меняются в зависимости от обстоятельств [источник: SWARMS ]. Другими словами, миссия нано-квадрокоптера может быть чем угодно на свете. Этот тип власти вызывает серьезные опасения по поводу конфиденциальности.

Квадрокоптеры — это, по сути, дроны, только умнее. Их автономное роевое поведение означает, что этих летающих роботов не нужно программировать индивидуально. Подобно незаметным, неповоротливым, а иногда и смертоносным транспортным средствам, которые все чаще занимают воздушное пространство по всему миру, квадрокоптеры несут с собой потенциальное нарушение конфиденциальности, что заставило многие американские штаты ограничить их использование внутри страны [источники: Searles , Owano ].

Закон, принятый в феврале 2012 года, позволяет Федеральному авиационному управлению с 2015 года одобрять использование беспилотных летательных аппаратов в гражданских целях. Среди других предполагаемых применений дроны, вероятно, будут продаваться для таких разнообразных задач, как мониторинг посевов, отслеживание миграции животных и защита международных границы. По мере развития технологии дронов она, вероятно, станет менее дорогостоящей. По крайней мере, один разработчик, китайская компания DJI, уже заложил коммерчески доступные летающие дроны с видеокамерами, а другой, как сообщается, работает над нано-квадрокоптером с фотокамерой на борту [источники: Kuruvilla , Ackerman , Svensson ].

Опасение состоит в том, что сила дешевой слежки может привести к коррупции. Если нано-квадрокоптеры и другие технологии беспилотных летательных аппаратов станут столь же широко доступными, как, скажем, iPad, они могут использоваться в качестве шпионских устройств правоохранительными органами , папарацци и корпорациями, а также любым человеком на улице, который хочет следить за своими соседями. Это не говоря уже о травмах и материальном ущербе, которые могут быть вызваны случайным падением дрона. В результате федеральные чиновники и чиновники штатов в США создают стандарты политики для защиты личной конфиденциальности и безопасности, позволяя пользователям использовать значительный потенциал технологии беспилотных летательных аппаратов. Как и сами нано-квадрокоптеры, нормативно-правовая база, в которой они в конечном итоге будут работать, все еще находится в стадии разработки [источник: KuruvillaСвенссон ].

Примечание автора: что такое нано-квадрокоптер?

Написав об Агентстве национальной безопасности в одном недавнем задании и набросав викторину из 20 вопросов на тему зомби-апокалипсиса в другом, у меня развилась скептическая забота о моей личной жизни и здоровый страх перед нежитью, жаждущей мозгов. Так что, возможно, неудивительно, что взгляд на 20 бездушных дронов, гудящих в идеальном строю, заставил меня немного нервничать. Будем надеяться, что никто не учит этим вещам, как есть… или проверять мою электронную почту.

ИСТОЧНИК: https://science.howstuffworks.com/innovation/science-questions/nano-quadrotor.htm?utm_source=howstuffworks&utm_medium=recirc

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *