Γάντι υψηλής τεχνολογίας επιτρέπει τον χειρισμό drone με μια κίνηση του χεριού [Video]

Η ιδέα του να καθοδηγείς ένα drone με μια απλή κίνηση του χεριού, χωρίς χειριστήρια ή οθόνες, ανήκε μέχρι πρόσφατα περισσότερο στην επιστημονική φαντασία. Ωστόσο, ερευνητές από το Dragon Lab του University of Tokyo εργάστηκαν με στόχο να κάνουν αυτή την αλληλεπίδραση πραγματικότητα. Το αποτέλεσμα είναι ένα πρωτοποριακό τηλεχειριστήριο υπό τη μορφή γαντιού, το οποίο επιτρέπει στον χρήστη να ελέγχει ένα drone με φυσικές κινήσεις του χεριού και του ώμου, προσφέροντας ένα είδος "ενστικτώδους" πλοήγησης στον τρισδιάστατο χώρο.

Το σύστημα βασίζεται σε ένα ειδικά σχεδιασμένο γάντι εξοπλισμένο με αισθητήρες και δείκτες κίνησης, το οποίο μεταφράζει τις κινήσεις του σώματος σε εντολές για το drone. Συγκεκριμένα, αξιοποιείται η τεχνολογία των έξι βαθμών ελευθερίας (6-DoF), επιτρέποντας την πλήρη ελευθερία κίνησης στο χώρο: μπροστά-πίσω, πάνω-κάτω, δεξιά-αριστερά, καθώς και στροφή γύρω από κάθε άξονα. Κάθε χειρονομία του χρήστη, από την κλίση του ώμου έως την κάμψη των δακτύλων, αντιστοιχεί σε μια συγκεκριμένη ενέργεια από πλευράς του drone.

Η προσέγγιση αυτή στοχεύει να ξεπεράσει τα όρια των παραδοσιακών χειριστηρίων τύπου joystick, τα οποία συχνά περιορίζουν τη φυσική ροή των κινήσεων και δεν εκμεταλλεύονται πλήρως τις δυνατότητες των σύγχρονων, πανκατευθυντικών ιπτάμενων ρομπότ. Αντιθέτως, το σύστημα του University of Tokyo προτείνει μια πιο οργανική σύνδεση μεταξύ ανθρώπου και μηχανής, σαν το drone να γίνεται προέκταση του σώματος του χειριστή.

Για να ανταποκρίνεται σε διαφορετικά λειτουργικά σενάρια, το σύστημα διαθέτει τέσσερις ξεχωριστές λειτουργίες χειρισμού. Η λειτουργία Spherical χρησιμοποιείται για πλοήγηση σε μεγάλες αποστάσεις και αντιλαμβάνεται το χέρι του χρήστη ως έναν πολικό άξονα, γύρω από τον οποίο κινείται το drone. Σε αντίθεση, η λειτουργία Cartesian βασίζεται σε ένα καρτεσιανό σύστημα συντεταγμένων και παρέχει μεγαλύτερη ακρίβεια σε μικρότερες και πιο γραμμικές κινήσεις.

Η πιο σημαντική λειτουργία του συστήματος είναι η Operation, η οποία επιτρέπει την ακριβή καθοδήγηση και χειρισμό αντικειμένων, βασιζόμενη απευθείας στη θέση και την κίνηση του χεριού. Παράλληλα, υπάρχει και η λειτουργία Block, η οποία διατηρεί το drone σταθερό στη θέση και την κατεύθυνσή του, δίνοντας στον χρήστη τη δυνατότητα να αναπροσανατολιστεί ή να αλλάξει οπτική γωνία χωρίς να επηρεαστεί η θέση της συσκευής.

Η εναλλαγή ανάμεσα στις λειτουργίες γίνεται με απλές χειρονομίες των δακτύλων, μια συγκεκριμένη κάμψη είναι αρκετή ώστε το γάντι να αναγνωρίσει τη νέα εντολή. Για να μειωθεί η νοητική επιβάρυνση του χρήστη και να αυξηθεί η επίγνωση του περιβάλλοντος, το σύστημα παρέχει συνεχή οπτική ανατροφοδότηση μέσω ενδείξεων στην οθόνη, χρησιμοποιώντας χρωματικά σήματα και κείμενο για την ενημέρωση σχετικά με την ενεργή λειτουργία.

Το σύστημα δοκιμάστηκε σε πραγματικές συνθήκες και κατάφερε να εκτελέσει με επιτυχία πτήσεις σε στενούς διαδρόμους, να παρακάμψει εμπόδια και να πραγματοποιήσει με ακρίβεια σύνθετες ενέργειες, όπως η περιστροφή μιας βαλβίδας. Οι μετρήσεις κατέδειξαν ότι η καθυστέρηση μεταξύ κίνησης και απόκρισης του drone κυμαίνεται στα 0,3 έως 0,5 δευτερόλεπτα, χρόνος αποδεκτός για εργασίες χαμηλής ταχύτητας και υψηλής ακρίβειας.

Οι χειριστές που συμμετείχαν στις δοκιμές χαρακτήρισαν τη Spherical λειτουργία ως ιδιαίτερα διαισθητική, αν και παραδέχθηκαν ότι η εκτίμηση αποστάσεων με βάση την ακτίνα παραμένει πρόκληση. Η λειτουργία Operation προσέφερε το υψηλότερο επίπεδο ακρίβειας, όμως η απουσία απτικής ανατροφοδότησης δυσχέραινε την αίσθηση φυσικής επαφής με αντικείμενα. Για το λόγο αυτό, οι ερευνητές εξετάζουν ήδη την προσθήκη τεχνολογίας ανάδρασης αφής (force feedback), ώστε ο χρήστης να μπορεί να «νιώθει» την αλληλεπίδραση του drone με το περιβάλλον.

Στο άμεσο μέλλον, στόχος της ομάδας είναι να αποδεσμεύσουν πλήρως το σύστημα από εξωτερικές υποδομές παρακολούθησης, ενσωματώνοντας τους απαραίτητους αισθητήρες τόσο στο drone όσο και στο ίδιο το γάντι. Αν επιτευχθεί αυτό, η τεχνολογία μπορεί να βρει ευρεία εφαρμογή σε τομείς όπως οι διασώσεις, η επιθεώρηση βιομηχανικών εγκαταστάσεων και οι αποστολές σε επικίνδυνα ή δυσπρόσιτα περιβάλλοντα, καθιστώντας τον ανθρώπινο χειρισμό πιο φυσικό και πιο αποτελεσματικό από ποτέ.

[via]