Képzelj el egy teljesen hétköznapi, több ezer éve használt tárgyat – mondjuk egy esernyőt -, amely nem csak feletted lebeg az esőben, hanem követ is a mozgásodhoz igazodva, anélkül hogy azt valaha is a kezedben kellene tartani. Eddig ilyen tárgyat maximum a sci-fi filmekben vagy a rajzfilmekben láthattál, egy kanadai mérnöknek most viszont sikerült megvalósítania.
A hagyományos esernyő evolúciója
Az esernyő tervezése mindössze néhány mechanikus elemből áll: kupola, bordák és egy szár, amelyek több mint négyezer éve szolgálják az emberiséget a csapadék elleni védelemben. Az ernyő kialakítása gyakorlatilag évezredek óta változatlan maradt. Most is pontosan úgy néz ki, mint több száz évvel ezelőtt, maximum a színek és az anyagok másak. A repülő esernyő prototípusa ennek a klasszikus szerkezetnek a technológiai újragondolása, amely a hagyományos fogalmat – „kézben tartott védelem” – lecseréli a „függőleges, automatikusan követő védelemre”.
Az ötlet és a megvalósítás
A projekt mögött álló mérnök, John Tse, az I Build Stuff nevű YouTube-csatorna készítője, eredetileg egy hétvégi barkácsolási kihívásként indította el az esernyő-drón fejlesztését. Az első változat még kézi vezérléssel működött, ami korlátozta a használhatóságát és gyakorlatilag csak egy érdekes technikai demonstráció maradt.
A jelenlegi, 2.0-ás verzió viszont már autonóm módon követi a felhasználót, tehát nem kell joystickot vagy távirányítót használni ahhoz, hogy a készülék feletted maradjon. Ennek a kulcsa egy beépített időtartamú repülés (time-of-flight, ToF) mélységérzékelő kamera, amely képes háromdimenziós térben felismerni a személy pozícióját, és egy Raspberry Pi egység segítségével valós időben meghatározni a helyzetét.
Hogyan repül az esernyő?
A repülő esernyő valójában egy quadkopter-szerű drón, amely alá egy hagyományos esernyő kupola van rögzítve. A szerkezet négy propellerrel emeli a rendszert, miközben egy speciális belső vázszerkezet biztosítja a mechanikai stabilitást. A váz és a hajlékony elemek könnyű, ugyanakkor erős anyagokból, például szénszálas és nylon kompozitokból készülnek, amelyeket 3D-nyomtatással állítanak elő.
Amikor a rendszer aktív, az érzékelők folyamatosan pásztázzák a felhasználót, és a repülő vezérlő rendszer úgy igazítja a propellerek sebességét és irányát, hogy a kupola közvetlenül a személy feje felett maradjon, miközben az egy helyben áll vagy sétál.
A repülő esernyő több olyan technológiai elemet integrál, amelyeket tipikusan robotikában és autonóm rendszerekben használnak, de ritkán egy civilek számára fejlesztett projektben. Ilyen megoldás a mélységérzékelés ToF kamerával, amely a hagyományos képfeldolgozásnál stabilabb, gyorsabb és megbízhatóbb adatot ad a felhasználó pozíciójáról. A valós idejű adatfeldolgozást egy Raspberry Pi segíti. A 3D-nyomtatott, könnyű szerkezet olyan egyedi, összetett elemek gyors prototípus-gyártást tesz lehetővé, amelyeket hagyományos módszerekkel nehéz vagy drága lenne megvalósítani.
Hol tart most a projekt?
A repülő esernyő még nem tökéletes – a tesztek során például a korlátozott akkumulátor-élettartam és a szeles időjárási körülmények komoly kihívást jelentenek a stabil repülés szempontjából. Ezen túl a biztonságos működés biztosítása egy olyan drón esetén, amely ember felett repül, további szabályozási kérdéseket vet fel.
Ugyanakkor a projekt egy fontos mérföldkő: egy hétköznapi tárgyat sikerült magas szintű autonóm rendszerré fejleszteni, amely egyszerre demonstrálja a robotika, a beágyazott számítástechnika és a gyors prototípuskészítés lehetőségeit. Ez arra is rámutat, hogy a technológiai innováció nem mindig a nagy laboratóriumokból vagy startupokból indul, hanem néha az egyéni kíváncsiságból és a kísérletező kedvből születik.
