Ученые Мюнхенского технического университета сконструировали навигатор для незрячих

Устройство с напечатанным на 3D-принтере корпусом использует инфракрасные камеры и вибротактильную систему, позволяя обходить препятствия даже в темноте.

Если вам доводилось смотреть сериалы и фильмы вселенной «Звездный путь», вы наверняка знакомы с персонажем по имени Джорди ла Форж — капитаном третьего ранга Звездного флота с головокружительной карьерой: с поста рулевого его перевели сразу на должность командира БЧ-5 мирного научно-исследовательского линейного корабля USS Enterprise за регистрационным номером NCC-1701-D. Став главным инженером, Джорди не раз спасал флагманский звездолет от верной гибели. Между прочим, регулировать реактивность аннигиляции материи и антиматерии в дилитиевых кристаллах варп-ядра под обстрелом клингонов, на границе радиуса Шварцшильда и с эпидемией регилианской лихорадки на борту, причем одновременно — это вам не фигушки воробьям показывать.

Джорди (слева) и какой-то андроид (справа)

Самое примечательное в истории Джорди то, что чудеса инженерного искусства он проворачивал будучи слепым от рождения. Глаза ему заменял специальный оптический прибор под названием VISOR — набор датчиков, считывающих картинку в широком электромагнитном спектре, а затем передающих сигналы прямо на зрительные нервы. С помощью VISOR Джорди мог «видеть» инфракрасное излучение, ультрафиолет и даже радиоволны.

Разработка Мануэля Зана и Армагана Ахмада Хана (Хааааан! — прим. капитана Кирка) — это попытка сделать нечто похожее на VISOR. К сожалению, передавать информацию прямо в мозг устройство не умеет, по крайней мере пока, зато помогает условно (тоже пока) слепым и слабовидящим ориентироваться в пространстве с помощью инфракрасных камер, то есть даже в темноте. Камеры встроены в 3D-печатный корпус-очки, пользователь считывает сигналы тактильно: на плечо надевается системный блок, а на предплечье — рукав с двадцатью пятью вибрирующими приводами. Направление и интенсивность вибрации указывают азимут и дистанцию до объекта.

В испытаниях участвовали пять человек, от каждого из них требовалось пройти полосу препятствий по три раза: свернуть в коридор, затем в комнату, пройти зигзагом между столами, выйти в другой коридор и снова повернуть, теперь уже на выход. Вся пятеро справились с задачей с первого раза, а в последующих попытках улучшили время. Эффективность распознавания достигала 98,6% при приеме сигналов с одного вибратора и 70% при приеме нескольких сигналов одновременно. И да, испытания проводились в темноте.

Почему система построена на инфракрасных камерах, а не ультразвуковых датчиках? Конструкторы объясняют такой выбор слишком низкой чувствительностью и разрешением последних: определить дистанцию до препятствия еще можно, но только на близких расстояниях, как и обычной тростью, при этом вычислить точное направление в отличие от той же трости довольно сложно. Обычно ультразвуковые системы просто дают понять, что в их «поле зрения» появилось препятствие, но не где именно.

Несколько более эффективным оказался подход с использованием контроллеров Microsoft Kinect, опробованный британскими коллегами из Сент-Эндрюсского университета (на иллюстрации выше), но и такая конструкция вышла довольно громоздкой и не очень практичной: контроллер вешается на уровне живота, пользователь вручную «сканирует» пространство перед ним и получает аудиосигнал через наушники.

В проекте команды Мюнхенского технического университета используется начинка, позаимствованная у 3D-камеры Intel RealSense D415 и позволяющая получать картинку с разрешением до 1280х720 и частотой до 90 кадров в секунду. Из практических соображений эти показатели снизили до 480p и шести кадров в секунду, чтобы процессор успевал обрабатывать данные. Камеры встроили в «очки», напечатанные на обычном FDM 3D-принтере. Каком именно — не указывается. Будем надеяться, что Makerbot Replicator, иначе не канон. Изображения обрабатываются одноплатным компьютером AAEON Up на операционной системе Linux, после чего сигналы отправляются на 24-канальный драйвер Adafruit TLC5947, управляющий вшитым в рукав массивом вибраторов.

Картинка разбивается на матрицу из двадцати пяти ячеек, соответствующих вибраторам в рукаве — по пять в ширину и высоту. Другими словами, при должной сноровке можно не только избегать спотыканий, но и ударов головой о люстру. Позволит ли устройство чинить плазмоводы варп-двигателя в полной темноте, сказать не беремся, но попробуйте. Как минимум, итоговая конструкция получилась более удобной и недорогой, чем вариант с Microsoft Kinect, да к тому же не занимает руки или уши.

С докладом команды можно ознакомиться по этой ссылке.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.