QuadBoat: Інноваційний Робот-Рятувальник, Натхненний Природою
Науковці з Шеньчженьського інституту штучного інтелекту та робототехніки для суспільства (AIRS), Китайського університету Гонконгу (CUHK) в Шеньчжені та американського Технологічного інституту Стівенса (Stevens Institute of Technology) представили революційний автономний рятувальний апарат – QuadBoat. Його конструкція вражає подібністю до водомірків, комах, що майстерно пересуваються поверхнею води, захоплюючи здобич.
Джерело зображення: ШІ-генерація ChatGPT/3DNews
Сучасні засоби для порятунку людей на воді переважно зосереджені на доставці потопаючому якогось плавучого предмета, що дозволяє йому утриматися на поверхні до прибуття професійних рятувальників. Такий підхід є ефективним у теплих водах, але абсолютно непридатний для порятунку в холодній воді, коли людина може втратити свідомість через переохолодження. Саме тому платформа QuadBoat розроблена для самостійного наближення до постраждалого, його вилучення з води та транспортування до берега або рятувального судна.
Унікальна Конструкція та Можливості
Апарат являє собою квадримаран – судно, оснащене чотирма поплавцями, що утворюють центральну платформу. Ці поплавці функціонують як рухливі “кінцівки”, на яких розташовані водонепроникні двигуни з гвинтами. Кожна “кінцівка” має чотири ступені свободи, що дозволяє їй висуватися, підійматися та обертати поплавок. Це дає можливість гнучко регулювати ширину та висоту підйому апарата над водою. Зокрема, ширина QuadBoat може змінюватися від 1,188 до 1,85 метра, а висота – від 0,425 до 0,643 метра. Поточний прототип важить 25 кг, розвиває швидкість до 0,8 м/с, розрахований на корисне навантаження 20 кг і може працювати автономно близько двох годин.
Інтелектуальне Керування та Технічні Рішення
Система керування безпілотником побудована за каскадним принципом. Модельно-прогнозний контролер (MPC) відповідає за розрахунок траєкторії руху корпусу, тоді як окремі регулятори забезпечують точне керування швидкістю та рухом кожної “кінцівки”. Бортовим комп’ютером робота є платформа Raspberry Pi 4B з процесором ARM Cortex-A72 (1,8 ГГц) та 2 ГБ оперативної пам’яті. За керування окремими компонентами, такими як двигуни, гвинти та шарнірні з’єднання, відповідають плати Arduino Nano. Енергозабезпечення здійснюється за допомогою літій-іонної батареї на 12 В ємністю 58 800 мА·год. Вбудована камера розпізнає ціль та визначає її місцезнаходження, а зв’язок з береговим комп’ютером підтримується через бездротову локальну мережу.
Випробування та Перспективи Розвитку
Тестування QuadBoat проводилися як у штучних умовах басейну (6 на 6 метрів), так і на відкритій водній поверхні. Завдяки можливості змінювати положення “кінцівок”, апарат успішно проходив крізь вузькі проходи (шириною 1,1 метра), опускав корпус для маневрування під перешкодами та піднімав його для подолання невисоких бар’єрів. При навігації за допомогою камери середня похибка позиціонування становила 16-18 мм. Однак, експерименти з порятунку поки не досягли бажаних результатів: робот успішно “рятував” манекени у басейні лише у 70% випадків, а на відкритій воді – лише у 50%. Середній час виконання завдання становив 116 та 132 секунди відповідно.
Нинішній варіант QuadBoat є на ранній стадії розробки. Його вантажопідйомності недостатньо для порятунку дорослої людини, а сильний вітер, хвилі та відблиски сонячного світла на воді суттєво ускладнюють роботу системи навігації. Вчені продовжують роботу над удосконаленням цього перспективного рятувального пристрою.
Порада від Soft Portal:
QuadBoat – це захопливий приклад того, як інноваційні технології, натхненні природою, можуть вирішувати важливі завдання, зокрема, у сфері безпеки на воді. Хоча цей робот ще перебуває на стадії прототипу, його потенціал для майбутніх рятувальних операцій є значним. Ця розробка відкриває нові можливості для ефективнішого та безпечнішого порятунку людей у складних умовах.