Ученые МФТИ представили новую систему управления для робота-птицы, имитирующую принципы работы нервной системы живых существ. Разработка ориентирована на беспилотники нового поколения, способные экономно расходовать энергию и уверенно маневрировать в сложных условиях — лесах, пещерах, разрушенных зданиях и плотной городской застройке.
В природе птицы легко обходят препятствия, используют воздушные потоки и быстро восстанавливают устойчивость после столкновений. Чтобы приблизиться к такому уровню полета, недостаточно просто оснастить дрон крыльями — важно воссоздать сам механизм управления, заложенный в нервной системе животных.
Этой задачей занимаются специалисты лаборатории нейробиоморфных технологий МФТИ. Ранее они создали прототип орнитоптера, а теперь разработали для него новую систему управления крыльями. В ее основе лежит математическая модель центрального генератора паттернов — нейронного механизма, отвечающего за ритмичные движения. Нейроны, управляющие подъемом и опусканием крыла, работают поочередно, формируя стабильный цикл взмахов.
Между нейронной сетью и сервомоторами крыльев ученые внедрили модель мышцы, определяющую силу и скорость отклика на нервный импульс. Сеть разделена на две взаимно тормозящие группы нейронов.
«Получается замкнутый цикл: активность одной половины нейронов подавляет другую, а затем — наоборот. Так и рождается взмах крыла», — рассказал старший научный сотрудник лаборатории Иннокентий Кастальский.
Разработка не только задает движение, но и обладает свойствами саморегуляции. Благодаря внутренним связям система устойчива к помехам и быстро возвращается к стабильной работе. Это позволяет гибко менять режим полета — от энергосберегающего до маневренного.
«Наша нейронная сеть сама поддерживает устойчивый ритм взмахов и позволяет гибко, почти „на лету“, менять режим полета», — отметил заведующий лабораторией Виктор Казанцев.
Два независимых сервомотора преобразуют сложные нейронные сигналы в точную кинематику крыла, воспроизводя естественные траектории с микрокоррекциями.
В дальнейшем архитектуру планируют дополнить датчиками обратной связи, чтобы робоптица могла самостоятельно стабилизировать полет в турбулентности и восстанавливаться после столкновений.
Ранее REGIONS сообщил, что студенты МФТИ стали лидерами по числу государственных стипендий.
