Канадский инженер разработал автономный зонт-дрон, который следует за человеком без пульта

Канадский разработчик Джон Цзе, ведущий YouTube-канал I Build Stuff, создал летающий зонт, который самостоятельно удерживается над человеком и перемещается вслед за ним. В отличие от первой версии, представленной в 2024 году, обновленная конструкция использует компьютерное зрение и датчик глубины, поэтому ей больше не требуется постоянное управление с пульта.

Проект под названием Flying Umbrella 2.0 остается экспериментальным, однако уже демонстрирует, как автономные системы управления могут превратить привычный предмет в необычное роботизированное устройство.

Как зонт научился самостоятельно следовать за человеком

Первая версия изобретения представляла собой обычный зонт, закрепленный на квадрокоптере. Аппарат мог подниматься в воздух и зависать над владельцем, но для удержания нужной позиции требовался оператор с пультом дистанционного управления. Поэтому освободить руки полностью не получалось.

После демонстрации прототипа зрители предложили разработчику автоматизировать полет. Реализация этой идеи оказалась сложнее, чем простое следование за движущейся целью: зонту необходимо сохранять положение непосредственно над человеком, иначе он перестает эффективно защищать от дождя.

Сначала инженер рассматривал возможность отслеживания владельца с помощью GPS. Однако обычная спутниковая навигация может ошибаться на несколько метров, что неприемлемо для устройства, которое должно оставаться над головой. Поэтому во второй версии применили другой способ определения положения человека.

Камера глубины и Raspberry Pi управляют полетом

Основой системы отслеживания стала ToF-камера (Time of Flight), измеряющая расстояние до объектов по времени прохождения светового сигнала. Она помогает формировать пространственную картину окружающей обстановки и определять положение человека даже при недостаточном освещении.

Полученные данные обрабатывает одноплатный компьютер Raspberry Pi. Он вычисляет положение пользователя и передает необходимую информацию полетному контроллеру. Тот корректирует движение квадрокоптера, стараясь удерживать купол зонта над человеком.

Для стабилизации применяются PID-регуляторы — алгоритмы, которые корректируют движение аппарата в зависимости от отклонения от заданной позиции. Программная часть разделена на модули, отвечающие за обработку показаний камеры, обнаружение человека и управление полетом. Код и технические материалы проекта доступны в открытом доступе.

Таким образом, разработчику удалось отказаться от необходимости постоянно управлять дроном вручную. При этом автономность не означает, что устройство уже способно безошибочно сопровождать владельца в любых условиях.

Почему летающий зонт пока не заменит обычный

Испытания показывают, что прототип умеет зависать над человеком и корректировать положение при его перемещении. Однако точность сопровождения пока не идеальна, а внешние условия заметно влияют на поведение аппарата.

У разработки есть несколько существенных ограничений:

• Недостаточная точность позиционирования. Дополнительные датчики могли бы помочь системе лучше определять положение и движение квадрокоптера.
• Чувствительность к ветру. Для изменения направления полета дрон наклоняется, вследствие чего наклоняется и купол зонта. Он начинает взаимодействовать с воздушными потоками, усложняя управление.
• Риски для окружающих. Открытые пропеллеры представляют опасность при приближении к человеку. Поэтому разработчики установили минимальную высоту полета примерно на уровне трех метров над землей.
• Ограниченная практичность. Продолжительность работы зависит от запаса энергии аккумулятора, а шум двигателей и вращающиеся лопасти могут мешать использованию устройства в общественных местах.

Высота полета связана не только с безопасностью: на расстоянии около трех метров камера также может лучше удерживать человека в поле зрения. Тем не менее такая схема требует осторожности, особенно в местах с деревьями, проводами, навесами и другими препятствиями.

Есть ли у зонта-дрона практическое будущее

Пока Flying Umbrella 2.0 нельзя считать готовым потребительским устройством. Прототип подтверждает работоспособность самой идеи, но для повседневного применения разработчику предстоит решить вопросы устойчивости при порывах ветра, точности отслеживания, автономности и безопасности.

Для пользователей в Украине подобная разработка представляет прежде всего инженерный интерес. В дождливую погоду возможность освободить руки действительно могла бы быть полезной, например во время переноски вещей. Однако в условиях сильного ветра, характерного для открытых улиц и дворов, преимущества автономного зонта пока неочевидны.

Главная ценность проекта заключается в демонстрации доступных технологий: камера глубины, компактный компьютер и алгоритмы автоматического управления позволяют самостоятельно отслеживать человека и корректировать полет. Если в дальнейшем удастся сделать конструкцию безопаснее, тише и устойчивее, подобный подход можно будет применять и в других персональных роботизированных устройствах.

На данный момент Джон Цзе демонстрирует работающий инженерный эксперимент, а не серийный продукт. Сроки возможного коммерческого выпуска и стоимость автономного зонта не объявлены.

Теги:

Источник