Дроны давно стали частью нашей повседневной жизни, но большинство из них не могут похвастаться такими характеристиками, как незаметность или элегантность. Зачастую они производят раздражающий звук и имеют явно выраженные формы, которые притягивают внимание. Однако на конференции RSS 2026 в Сиднее команда робототехников из Северо-Западного университета представила дрон под названием Phantom Twist, который по сути невидим для человеческого глаза, будучи на порядок сложнее в обнаружении, чем обычный квадрокоптер.

Как работает Phantom Twist

Основная идея Phantom Twist заключается в его способности вращаться с частотой от 15 до 25 Гц. Это позволяет дрону использовать недостатки человеческого зрения, превращая его в нечто, что трудно различить. Человеческий глаз требует около 100 миллисекунд для обработки увиденного, и если объект движется достаточно быстро, он становится размытым. Этот эффект называется «постоянством зрения». В случае с Phantom Twist быстрое вращение создает эффект размытия, и благодаря умному дизайну, большая часть дрона представляет собой пустое пространство.

Уникальный подход к дизайну

Хотя дроны, которые вращаются в воздухе, не новинка, Phantom Twist выделяется благодаря вычислительному дизайну, оптимизированному для низкой видимости. Управление таким дроном не так очевидно, так как он имеет только один мотор и не имеет управляющих поверхностей. Контроль осуществляется путем изменения скорости мотора в нужный момент во время каждого оборота, что позволяет дрону перемещаться в любом направлении. Высота регулируется изменением общей тяги мотора, а его вращающаяся природа обеспечивает пассивную стабильность.

Конструкция и компоненты

Для создания Phantom Twist необходимы следующие компоненты:

Мотор и пропеллер

Несколько аккумуляторов

Контроллер

Противовесы (которые могут быть заменены дополнительными аккумуляторами или полезной нагрузкой)

Углеродные стержни диаметром 0.8 мм для соединения всех частей

Коннектор для ручного запуска, который разгоняет дрон до необходимой скорости.

Расположение этих компонентов достаточно гибкое, что и позволяет достичь эффекта невидимости. Как поясняет Майкл Рубенштейн из Северо-Западного университета, «дизайнерское пространство имеет высокую размерность», и человеку сложно учесть все компромиссы между физическими ограничениями, необходимыми для стабильного полета, и визуальным восприятием вращающегося дрона.

Оптимизация видимости

Финальный дизайн Phantom Twist был создан с помощью итеративного оптимизатора, который стремился минимизировать метрику, известную как «Сходство обучаемых перцептивных изображений» (LPIPS). Эта метрика измеряет разницу между изображением фона и изображением с наложением вращающегося дрона. Чем меньше эта разница, тем менее заметным становится дрон. Оптимизированный дизайн Phantom Twist имеет LPIPS 0.0104, в то время как дрон, созданный человеком, имеет LPIPS около 0.2, а обычный квадрокоптер будет более чем в десять раз заметнее.

Перспективы применения

На данный момент Phantom Twist управляется с помощью оптической системы отслеживания, что ограничивает его использование в контролируемых условиях. Однако Рубенштейн уверен, что можно адаптировать технологии, используемые в других дронах, чтобы вывести Phantom Twist на улицу. Кроме того, вращающаяся конструкция может позволить установить камеру, что обеспечит 360-градусный обзор окружающей среды, что может быть полезно для навигации и управления. Что касается применения Phantom Twist, то, если удастся уменьшить уровень шума, этот микродрон сможет выполнять различные задачи, включая скрытое наблюдение. Рубенштейн также подчеркивает потенциал использования дрона для наблюдения за дикой природой, что позволит минимизировать воздействие на естественное поведение животных, например, слонов. Для более глубокого погружения в детали проекта можно ознакомиться с работой: «Вычислительный дизайн БПЛА с низкой видимостью с использованием метрики, согласованной с человеческим восприятием», представленным на RSS 2026 в Сиднее.