В лаборатории взлетает необычный аппарат — проволочный каркас с четырьмя крыльями. Это устройство имитирует поведение мотылька, который летит на свет, но при этом не содержит сложной электроники.
Каждое крыло дрона двигается независимо — так же, как у настоящих насекомых. Невооруженным глазом эти взмахи почти неразличимы, напоминая полет колибри. Система постоянно измеряет параметры полета и корректирует их в реальном времени.
Секрет не в искусственном интеллекте. Специалисты применили математическую модель, известную как обратная связь с поиском экстремума. По сути, дрон постоянно «ищет» оптимальное положение относительно движущегося источника света. Даже если этот источник света перемещается, аппарат автоматически корректирует курс, чтобы удерживать заданное расстояние до него и сохранять нужный угол подхода (ориентацию). Система настраивает полет так, чтобы свет всегда оставался в «фокусе».
«Нас интересует размер. Это более оптимальная конструкция», — объясняет доцент Самех Эйса, руководитель проекта. Его лаборатория специализируется на технических решениях, подсмотренных у природы. Ранее команда создавала дроны, способные парить подобно альбатросам.
Ведущий автор исследования Ахмед Элгохари описывает систему как простой принцип обратной связи, свободный от сложных моделей. Моделирование показывает, что такой подход естественно воспроизводит стабильное зависание, характерное для насекомых.
Любопытно, что небольшие колебания в полете — не ошибка, а важная часть процесса. Эти микродвижения помогают дрону оценивать свое положение и вносить коррективы. Ручное управление таким аппаратом, по словам разработчиков, оказывается сложнее и менее стабильно.
Мотыльки или колибри инстинктивно приспосабливаются к ветру и препятствиям. Их гибкие крылья деформируются при каждом взмахе, обеспечивая невероятную маневренность. Инженеры попытались воспроизвести этот принцип в конструкции робота.
Эйса считает, что значение их работы выходят за рамки робототехники. Если парящие насекомые действительно используют аналог их системы, то, вероятно, подобные механизмы развились и у других существ. Это меняет представления о биофизике полета.
Четырехкрылый дрон из проволоки и ткани пока далек от коммерческого использования. Но он демонстрирует перспективность простых решений там, где обычно применяют сложные алгоритмы. Иногда природа предлагает более эффективные пути.