Инженеры дали дронам то, что есть у любого живого существа: чувство боли перед катастрофой

Дрон с повреждённым винтом обычно продолжает лететь так, будто ничего не произошло, пока управление не начнёт срываться. Человек в похожей ситуации ведёт себя иначе: боль после травмы заставляет замедлиться, перенести нагрузку и не добивать повреждённую ногу. Учёные предложили дать беспилотникам подобный сигнал ранней опасности.

Исследователи проверили метод, который раньше применяли в экологии для оценки риска резкого разрушения природных систем. Их подход помогает заранее понять, когда дрон, робот или другой управляемый механизм приближается к потере устойчивости.

Метод основан на явлении, которое называют критическим замедлением. В природе такой признак появляется перед переломным моментом: система ещё работает, но восстанавливается после каждого удара всё медленнее. Здоровый лес может пережить засушливый сезон и вернуться к прежнему состоянию, а ослабленный лес после каждой новой засухи восстанавливается хуже. Затем достаточно одного сильного погодного события, чтобы началось массовое вымирание деревьев.

С дронами логика похожая. Если винт, крыло или другой элемент повреждён, аппарат ещё может держаться в воздухе, но реакция на манёвры и внешние помехи меняется. Машина начинает дольше возвращаться к стабильному полёту после отклонения. По таким мелким изменениям можно заметить опасность раньше, чем начнётся неконтролируемое падение.

У живых существ боль даёт немедленную обратную связь и помогает понять, какие движения ещё безопасны. У машин же датчики фиксируют скорость, положение, вибрации и другие параметры, но система не всегда понимает, насколько близко подошла к пределу. Новые индикаторы извлекают этот сигнал из данных, которые уже собирают бортовые сенсоры.

Проверку провели в CyberZoo, исследовательском центре для испытаний дронов. Там аппараты можно безопасно доводить до границы потери управления, намеренно вводить повреждения и собирать подробные данные о полёте. Учёные сочетали моделирование, анализ реальных полётов и эксперименты, чтобы понять, какие повреждения, режимы и манёвры чаще всего приводят к аварии.

Практическая польза метода не ограничивается предупреждением. Если система видит, что устойчивость падает, беспилотник может изменить поведение прямо во время полёта: отказаться от резкого манёвра, снизить скорость, перераспределить нагрузку между винтами или выбрать более безопасную траекторию посадки.

Сильная сторона подхода в том, что разработчикам не нужна точная физическая модель каждого дрона. Алгоритм ищет признаки потери устойчивости по данным недорогих датчиков, поэтому метод можно адаптировать под разные аппараты и условия. В будущем похожие индикаторы могут использовать в самолётах, беспилотных системах, промышленном оборудовании и инфраструктуре.

Но сначала их опробуют на практик именно в секторе дронов. Беспилотники всё чаще используют для доставки, мониторинга, съёмки, инспекции объектов и работы рядом с людьми. Чем больше таких аппаратов поднимается в воздух, тем выше цена незамеченного сбоя.