Слушатель академии «Калашников» создала перчатку тактильной связи с БЛА

Обучающаяся проектного профиля «КосмоБио» академии «Калашников» Софья Кузнецова разработала прототип системы тактильной обратной связи для повышения эффективности пилотирования БЛА.

Себестоимость уникальной для России разработки в разы ниже стоимости зарубежных аналогов (4000 рублей против USD1000). Наставником проекта выступила студентка Института естественных наук Удмуртского государственного университета Софья Абрамова.

Толчком к созданию устройства послужила проблема дефицита сенсорной информации, получаемой оператором БЛА в ходе полета.

При дистанционном управлении оператор лишается естественного контакта с пилотируемым устройством и окружающей его средой. Кроме того, визуальный и аудиальный каналы связи не всегда обеспечивают полную осведомленность, особенно в условиях ограниченной видимости, воздействия внешних факторов и необходимости оперативного реагирования на нештатные ситуации.

Всё это приводит к ошибкам в пилотировании, росту аварийности и снижению эффективности применения беспилотных средств.

Тактильная обратная связь способна компенсировать эти ограничения, передавая критически важные данные через канал, менее подверженный информационной перегрузке.

Разработанное Софьей устройство передает информацию о состоянии и поведении летательного аппарата на тактильный канал, что позволяет оператору получать данные интуитивно, непрерывно и без отвлечения внимания от визуального контроля полёта.

Система состоит из двух модулей. Один из них – передающий, устанавливается непосредственно на БЛА, другой – принимающий, крепится на кисть руки оператора и соединяется с перчаткой, оснащенной вибромоторами.

Конструкция передающего модуля состоит из микроконтроллера Arduino Nano с загруженной в него программой сбора и передачи данных, собранных с помощью 6-осевого инерциального измерительного модуля, объединяющего в себе гироскоп и акселерометр.

Передача данных ведется с помощью радиоканала на частоте от 433,4 МГц до 473 МГц. Питание модуля осуществляется непосредственно от БЛА-носителя.

Принимающее устройство имеет аналогичную структуру: радиомодуль для приема информации, а также микроконтроллер Arduino Nano с программой обработки данных. Ключевым элементом данной системы является перчатка с четырьмя вибромоторами, расположенными в один ряд на тыльной стороне ладони.

Принцип действия системы прост: при изменении крена влево или вправо от горизонта включается один из крайних виборомоторов, при изменении тангажа включается один из моторов, расположенных в середине ряда. Тем самым, оператор получает возможность «чувствовать» свою машину, словно он находится на ее борту.

Стоит отметить, что сегодня на рынке отсутствуют прямые аналоги данного проекта.

Близкими разработками можно считать устройство Neosensory Buzz и тактильный жилет с модулями виброотклика, созданные Дэвидом Иглманом и Скоттом Новичем.

Однако, они представляют собой системы преобразования звука для людей с нарушением слуха и не применяются в беспилотной авиации, а также имеют высокую стоимость – около 1000 долларов США. Себестоимость прототипа, созданного Софьей, составляет около 4000 рублей за счет применения распространенных комплектующих, ПО с открытым исходным кодом и использования технологии 3D-печати.

По задумке проекта, данная система может найти широкое применение сразу в нескольких сферах:

— МЧС и поисково-спасательные отряды – для управления дронами при обследовании завалов, лесных пожаров или поиске людей, когда визуальный канал может быть перегружен или ограничен;

— Топливно-энергетический сектор – для инспекции ЛЭП, трубопроводов и высотных конструкций. Использование тактильного канала связи позволяет уменьшить риск столкновений, тем самым повышая безопасность работ;

— Спорт и учебные центры для операторов БЛА — интеграция системы в тренажёры-симуляторы позволяет новичкам быстрее вырабатывать «мышечную память» и интуитивное понимание динамики полёта, что сокращает время обучения, а профессионалы получают возможность увеличить скорость реакции при управлении дроном на большой скорости;

«Это разработка может войти в состав снаряжения операторов БЛА, как мультироторного, так и самолётного типа. На наш взгляд, система хорошо подойдёт испытателям, ежедневно тестирующим беспилотники в сложных метеоусловиях, при воздействии средств РЭБ и в рамках выполнения нестандартных задач. Использование тактильного канала связи не только повысит уровень информированности оператора о поведении дрона, но и может стать ключом к совершенно новым методам пилотирования и эксплуатации беспилотных систем», — отмечает профессор кафедры «Мехатронные системы» ИжГТУ имени. М.Т. Калашникова Юрий Караваев.

Калашников