Когда человек оказывается в воде после кораблекрушения или несчастного случая, счет идёт на минуты. Найти пострадавшего — только половина дела. Его ещё нужно быстро вытащить, особенно если он уже выбился из сил или страдает от холода. Большинство беспилотных надводных аппаратов умеют лишь подойти к человеку. Китайские и американские инженеры пошли дальше и создали робота, который может самостоятельно захватить и извлечь цель из воды.
Робот получил название QuadBoat. Его разработали специалисты Шэньчжэньского института искусственного интеллекта и робототехники для общества (AIRS) вместе с коллегами из Стивенсовского технологического института в США. Вдохновением послужили пауки-рыболовы — существа, которые ловко передвигаются по поверхности спокойной воды с помощью длинных ног.
Как устроен QuadBoat
У робота центральный корпус и четыре независимо управляемые ноги. В отличие от настоящих пауков, он не использует поверхностное натяжение воды. Аппарат держится на плаву за счёт обычной плавучести, а ноги обеспечивают движение и маневренность.
Система управления сочетает несколько подходов. Контроллер на основе обратной кинематики координирует работу ног и позволяет роботу менять позу. Для стабилизации и точного следования курсу инженеры применили каскадное управление: модельную предиктивную регуляцию (MPC) вместе с классическим ПИД-регулятором.
«QuadBoat имеет конфигурацию четвероногого робота, что даёт ему высокую адаптивность и манёвренность благодаря активно регулируемой позе, — пишут авторы. — Используя контроллер на основе обратной кинематики и каскадный MPC-PID-регулятор, робот может точно отслеживать и извлекать объекты с поверхности воды».
Что показали испытания
Команда протестировала аппарат в бассейне. Сначала проверяли, насколько точно он следует заданным маршрутам и выполняет манёвры. Затем перешли к более сложным задачам: обнаружению, сопровождению и захвату плавающих целей. Эксперименты по визуальному отслеживанию и подъёму объектов проводили как в помещении, так и на открытом воздухе. Результаты подтвердили, что QuadBoat способен выполнять операции, нужные для спасательных работ.
Авторы подчёркивают: «Быстрое извлечение пострадавших из воды критически важно при спасательных операциях на поверхности. Однако предыдущие исследования спасательных роботов редко касались именно этой задачи. В этой работе мы представляем QuadBoat — бионический беспилотный надводный аппарат, созданный для отслеживания и извлечения людей из воды».
Робот пока находится на стадии исследований. Все демонстрации проходили в контролируемых условиях. Впереди — испытания на волнах, течениях и в реальной морской обстановке. Если разработчикам удастся довести систему до практического уровня, QuadBoat сможет стать полезным помощником спасателей при авариях судов и других происшествиях на воде. Его способность менять позу и точно маневрировать может оказаться особенно ценной там, где обычным беспилотным лодкам сложно подойти вплотную к человеку.
Работа опубликована на сервере препринтов arXiv. Пока это лишь прототип, но идея уже выглядит многообещающей: четвероногий робот-лодка, который не просто находит тонущего, а помогает вытащить его на берег.
