Джерело: techxplore.com
Рятувальним командам у прибережних містах і містечках часто доводиться рятувати людей, яким загрожує небезпека утоплення. Ці операції вимагають від екстрених служб максимально швидкого виявлення та досягнення постраждалих, оскільки навіть незначна затримка може мати серйозні або фатальні наслідки.
Роботизовані системи, здатні автономно пересуватися поверхнею води (також відомі як безпілотні надводні апарати, або USV), потенційно могли б допомогти пошуково-рятувальним підрозділам (SAR) швидко виявляти жертв морських аварій та витягувати їх із води. Однак більшість існуючих USV були спроєктовані переважно для пошуку або наближення до постраждалих, а не для їхнього безпосереднього фізичного порятунку.
Дослідники Шеньчженського інституту штучного інтелекту та робототехніки для суспільства (AIRS) у Китаї та Технологічного інституту Стівенса у США нещодавно розробили QuadBoat — новий чотириногий USV, який може допомагати фахівцям під час операцій із порятунку на воді.
Новий роботизований човен, описаний у статті на препринт-сервері arXiv, натхненний павуками-рибалками — арахнідами, які здатні пересуватися поверхнею ставків, озер, повільних річок та інших водойм.
«Оперативне вилучення постраждалих із води є вирішальним у місіях із порятунку на водній поверхні», — зазначили у своїй роботі Ліаньсінь Чжан, Їхань Хуан та Хуейхуань Цянь. «Проте попередні дослідження роботів-рятувальників рідко торкалися цієї проблеми. У цій статті представлено QuadBoat — біоміметичний USV, призначений для відстеження та витягування постраждалих із води».
Чотириногий робот, натхненний павуками-рибалками
Павуки-рибалки, які натхнули розробників QuadBoat, мають довгі водовідштовхувальні лапи, що розподіляють вагу їхнього тіла по поверхні води. Ці кінцівки дозволяють їм ходити й бігати по гладі спокійних водойм, використовуючи поверхневий натяг.
Чжан, Хуан і Цянь поставили собі за мету створити новий USV, який намагається відтворити гнучкі й спритні рухи павуків-рибалок на воді, покладаючись на традиційну плавучість для утримання на поверхні. Розроблений ними робот має центральний корпус і чотири кінцівки.
Рухи лап робота плануються, координуються та виконуються за допомогою алгоритму, відомого як контролер інверсної кінематики. Дослідники також розробили інші алгоритми керування, які точно спрямовують робота в заданих напрямках і стабілізують його під час руху водою.
«QuadBoat має конфігурацію чотириногого робота, що забезпечує йому високу адаптивність та маневреність завдяки активній регуляції позе», — написали автори. «Використовуючи контролер на основі інверсної кінематики та каскадний контролер прогнозування моделей (MPC)-PID для загального руху, QuadBoat може точно відстежувати та витягувати об'єкти з поверхні води».
Початкові демонстрації та можливі сфери застосування
Дослідники протестували свій роботизований човен у серії експериментів у басейні, спочатку оцінивши його здатність виконувати заплановані рухи та дотримуватися заданих траєкторій. Вони також оцінили його спроможність виявляти, відстежувати та витягувати конкретні плаваючі цілі.
«Демонстрація маневреності підтверджує високу рухливість QuadBoat, тоді як серія експериментів із відстеження — у тому числі відстеження дій лап та траєкторії руху — підтверджує його високу точність і мобільність системи», — зазначили Чжан, Хуан і Цянь.
«Нарешті, експерименти з візуального відстеження та підйому об'єктів додатково підтверджують можливості QuadBoat щодо супроводу цілей та його ефективність під час виконання рятувальних робіт як у приміщенні, так і на відкритому повітрі».
Новий човен у формі павука незабаром може бути вдосконалений та протестований у складніших водних умовах, наближених до реальних рятувальних сценаріїв. У майбутньому він може стати цінним інструментом для пошуково-рятувальних команд по всьому світу, дозволяючи швидше виявляти, відстежувати та рятувати жертв корабельних аварій або інших надзвичайних ситуацій на воді.
