Австралійські інженери розробили нові штучні вібриси для роботів і дронів, здатні вимірювати силу і напрямок повітряних потоків, а також працювати як датчики контакту з предметами. На відміну від попередніх подібних розробок, вони мають велику чутливість і більш просту конструкцію, а також досить легкі, щоб їх можна було встановлювати на дрони, розповідають автори статті, представленої на конференції ICRA 2019. На розробку звернуло увагу видання IEEE Spectrum.
Багато тварин користуються одразу кількома способами сприйняття зовнішнього світу, причому вони призначені для різних ситуацій. Наприклад, зір можна назвати основним і найбільш універсальним джерелом даних про навколишнє середовище. Однак воно має свої обмеження, такі як спрямованість і залежність якості від часу доби (освітлення). Зір також доповнюють слух, нюх і дотик, причому не обов'язково прямий. У багатьох ссавців є вібриси - довге жорстке волосся, в підставі якого знаходиться велика кількість нервових закінчень. При впливі на вібрису нервові закінчення вловлюють його і дозволяють з великою точністю виміряти напрямок і сили контакту. Крім того, висока чутливість дозволяє тваринам з вібрисами відчувати наявність об'єктів через потоки повітря без безпосереднього контакту з ними.
Інженери досить давно експериментують зі штучними вібрисами, проте зазвичай вони використовували їх для роботів, а не дронів, що мають жорсткі обмеження щодо маси датчиків. Вільям Дір (William Deer) і Пауліна Паунд (Pauline Pound) з Квінслендського університету розробили легкі і прості за конструкцією штучні вібриси, які можна встановлювати навіть на невеликі літальні апарати. Пристрій складається з чотирьох пластикових лісок, прикріплених до плоскої основи, яка також складається з чотирьох сегментів. У кожному з них розташовано три мікроелектромеханічні датчики тиску. Зверху на них встановлено трикутний пластиковий майданчик, на якому закріплено лісок.
Принцип дії штучної вібриси по суті аналогічний справжній. При впливі на лісок вона тисне на контактний майданчик, а та в свою чергу передає тиск на датчики тиску. Випробування показали, що кожна вібриса довжиною п'ять сантиметрів здатна реєструвати зусилля від 3,33 мікроньютону на відстані в сантиметр від кінця, або від 7,73 мілліньютона на відстані трьох сантиметрів від кінця.
Така чутливість дозволяє використовувати датчик для виявлення рухомих предметів по потоках повітря. А оскільки кожен датчик складається з чотирьох лісок, він здатний вимірювати не тільки силу, але і напрямок руху. В експериментах датчик зміг виявити наближення руки зі швидкістю 53 сантиметри в секунду на відстані двох сантиметрів від датчика.
Варто зазначити, що такий датчик навряд чи дозволить позбутися камер у дронах для виявлення перешкод. Тим не менш, він має потенційні застосування. Наприклад, з його допомогою дрон може вимірювати екранний ефект при польоті на малій висоті і розраховувати відстань до поверхні. Нещодавно американські інженери навчили нейросетевий алгоритм управління дроном враховувати екранний ефект і здійснювати плавну і м'яку посадку.