Роботы-животные

Первый в своём роде робот ориентируется в пространстве, как летучая мышь

10 сентября 2018 12:12

Фото Eliakim et al.

Число вновь разрабатываемых автономных роботов неуклонно растёт, но одним из самых слабых мест в этой области была и остаётся навигация. В новом исследовании израильские инженеры создали машину, которая способна подражать летучим мышам – признанным асам в этом непростом деле. Ориентируется робот только с помощью звука.

Одной из наиболее сложных задач, с которыми сталкиваются разработчики автономных роботов, является оперативное составление карты незнакомой местности в ходе первого прохождения по ней. Но с подобной задачей легко справляются, например, летучие мыши, используя эхолокацию, или ориентировку в пространстве при помощи звуков.

Эхолокация в природе – одна из самых впечатляющих систем навигации, основанная на отражении звуковых волн и их восприятии живыми организмами. Её используют летучие мыши, дельфины, землеройки, ночные бабочки совки, некоторые ластоногие и даже птицы. Благодаря этим способностям животные с лёгкостью ориентируются там, где мало или и вовсе нет солнечного света.

Теперь, благодаря усилиям команды израильских инженеров из Тель-Авивского университета, работающей во главе с Итамаром Элиакимом (Itamar Eliakim), эхолокация помогает покорять неизведанные пространства и новому автономному роботу. За основу ими был взят принцип, который используют в навигации летучие мыши. Название устройство получило соответствующее – Robat.

Летучие мыши посылают ультразвуковой сигнал, неслышный для человеческого уха, и улавливают отражённое от препятствий эхо. При этом они всегда точно знают, где ветка, где насекомое, а где глухая стена. Предыдущие попытки использовать эхолокацию в робототехнике сводились к установке сонаров – технических устройств, которые помогают обнаруживать различные объекты под водой. Навигационное оборудование Robat отличается от прежних технологических решений и подражает биологическим особенностям именно рукокрылых.

Новый робот оснащён ультразвуковым динамиком, который издаёт сигналы в том же частотном диапазоне, что и летучие мыши (примерно от 20 до 120 кГц). Кроме того, устройство имеет два ультразвуковых микрофона, имитирующих уши животных. Робот перемещается по незнакомой ему среде, используя для этого только отражённый звуковой сигнал.

Он определяет границы объектов, которые встречаются на пути и классифицирует их с помощью нейронной сети. В итоге в "мозге" машины формируется подробная карта окружающей среды. Например, в ходе одного из тестов, робот успешно определял, была ли на его пути непроходимая стена или растение, через которое он мог пройти.

Подробное описание перспективного изобретения было опубликовано авторами в издании PLOS Computational Biology.

Кстати, Robat – это не первое устройство, вдохновлённое способностями летучих мышей. Ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) уже писали и о представленных другими командами роботе-летучей мыши и роботе-вампире. Правда, эхолокацией эти устройства похвастаться не могли.