Исследователи из Шэньчжэньского института искусственного интеллекта и робототехники (AIRS), Китайского университета Гонконга и американского Технологического института Стивенса разработали беспилотный спасательный аппарат QuadBoat, способный не только обнаруживать людей в воде, но и самостоятельно извлекать их на поверхность . Конструкция робота, вдохновлённая пауками-рыболовами, позволяет ему эффективно маневрировать по водной глади, менять позу и поднимать пострадавших без участия человека — в отличие от большинства существующих надводных дронов, которые могут лишь приблизиться к тонущему или сбросить спасательный круг .
Конструкция и принцип движения
QuadBoat представляет собой четырёхлапый аппарат с центральным корпусом и четырьмя независимо управляемыми конечностями . В отличие от пауков-серебрянок, использующих поверхностное натяжение, робот держится на плаву за счёт обычной плавучести — на концах каждой ноги установлены небольшие поплавки . Под каждым поплавком расположен электрический гребной винт, обеспечивающий движение и манёвренность . Координацию конечностей обеспечивает контроллер обратной кинематики в сочетании с каскадной системой модельно-прогнозирующего управления (MPC) и ПИД-регуляторами .
Технические характеристики
Аппарат может менять габариты в процессе работы: ширина регулируется в диапазоне от 1,18 до 1,85 метра, высота — от 0,42 до 0,64 метра . Вес прототипа составляет 25 кг, скорость движения достигает 0,8 м/с, а время автономной работы — около двух часов . Полезная нагрузка рассчитана на 20 кг . Бортовой компьютер построен на платформе Raspberry Pi 4B, отдельные узлы управляются платами Arduino Nano, питание обеспечивает литий-ионная батарея 12 В ёмкостью 58 800 мА·ч .
Результаты испытаний и ограничения
В ходе экспериментов в бассейне и на открытой воде робот успешно выполнял задачи по обнаружению, сопровождению и захвату плавающих объектов . Точность позиционирования при наведении по камере составляла 16–18 мм . Однако показатели спасения манекенов различались: в бассейне успех достигался в 70% случаев, на открытой воде — только в 50% . Среднее время выполнения задания составляло 116 и 132 секунды соответственно .
Разработчики признают, что грузоподъёмности пока недостаточно для взрослого человека, а ветер, волны и отражения солнечного света ухудшают работу системы наведения . В перспективе, после доработок, подобные системы могут стать дополнительным инструментом для поисково-спасательных служб при кораблекрушениях и других происшествиях на воде .