Ручное управление дроном требует постоянно смотреть на экран и одновременно координировать действия. Внимание делится между аппаратом и окружающей обстановкой. Исследователи из Университета Чонбук в Республике Корея предложили носимый интерфейс: команды подаются жестами руки, а положение дрона относительно человека передаётся вибрацией на животе.

Работой руководил профессор Ки-Хо Ю из департамента аэрокосмической инженерии вместе с исследователем Мён-Хо Шином и доктором Джанкарло Эдером Герра Падильей. Устройство состоит из датчика на тыльной стороне кисти и пояса с 36 вибромоторами. Компьютер распознаёт 12 жестов как команды, а телеметрия дрона - данные о его полёте - преобразуется в вибрационные узоры, указывающие направление, относительную высоту и расстояние.

Систему проверяли в несколько этапов: тесты распознавания жестов, симуляция полёта, исследование тактильного восприятия в помещении и два задания с реальным дроном. Работа опубликована в журнале IEEE Robotics and Automation Letters.

Модель распознавания жестов показала точность 97.58% и macro F1 - усреднённую метрику качества по всем классам - 0.9773. В симулированном полёте по точкам с участием 12 новичков среднее время выполнения сократилось с 263 секунд в первой попытке до 186 секунд в пятой. В помещении 12 участников выполнили 1200 попыток с поясом без зрительной подсказки. Они правильно определили направление, высоту и расстояние одновременно в 82.75% случаев, среднее время ответа составило 3.1 секунды. Направление распознавалось надёжнее, чем расстояние - самый сложный сигнал.

"Цель состояла в том, чтобы связать намерение пользователя с чёткой информацией о положении дрона, а не улучшать команды или обратную связь по отдельности, - говорит Ю. - Датчик на руке позволяет подавать команды знакомыми движениями, а устройство на поясе сообщает пространственную информацию через осязание".

С реальным дроном провели точечные испытания: один новичок использовал жестовый контроллер с визуальной или только тактильной обратной связью. С визуальной обратной связью цель достигалась во всех девяти попытках в среднем за 31.4 секунды. Только с тактильной - в восьми из девяти попыток в среднем за 45.1 секунды. В отдельном задании участник возвращал дрон в целевую зону после всех восьми выходов за границы, при этом зрение и слух были заблокированы. Результаты говорят о принципиальной возможности, а не о готовности к полевым условиям: в испытаниях с реальным дроном участвовал только один человек.

"Обратная связь через осязание перспективна, но результаты показывают, где системе нужно совершенствоваться, особенно в передаче расстояния и снижении задержки ответа", - отметил Ю.

В целом интерфейс позволяет управлять дроном жестами и ощущать его относительное положение через прикосновение. Потенциальные будущие применения - осмотр инфраструктуры, поддержка поисково-спасательных работ и обучение, где оператору важно следить за окружением. В исследовании эти сценарии не проверялись. Перед оценкой практического внедрения нужны более крупные испытания в разных погодных условиях, а также улучшение передачи расстояния, скорости реакции, комфорта и безопасности.

Источник: Tech Xplore